《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > MEMS|传感技术 > 业界动态 > 无人机航拍成主流,如何完成植被环境下的长期监测?

无人机航拍成主流,如何完成植被环境下的长期监测?

2019-12-02
来源:与非网
关键词: 无人机 航拍

  2017 年 1 月,上海伯镭智能科技有限公司(以下简称伯镭)应客户要求顺利完成冬小麦前期的长势监测任务。

  理论基础

  农业上使用的无人机种类繁多,有无人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机等多种机型。伯镭选用的是多旋翼无人机辅助作业,优势如下:

  1)相对无人直升机,多旋翼操作简单,成本低;

  2)相对于固定翼无人机,多旋翼无人机可以根据需要调节飞行速度,载荷相对大些,可以根据需要搭载各种传感器;

  3)多旋翼无人机飞行速度可控,飞行高度可调且可以低空飞行,同时多旋翼无人机不受起飞降落场地的限制,飞行载荷较大,可同时搭载多种农用传感器。

  本次农情监测搭载的多光谱相机总共有五个镜头,分别对应近红外、红光、绿光、红边、以及 RGB 合成。根据采集的数据选择归一化差分植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)来综合反映冬小麦的生长分布和覆盖情况。

5de09462f0006-thumb.jpg

  植物叶面在可见光红光波段有很强的吸收特性,在近红外波段有很强的反射特性,这是植被遥感监测的物理基础。通过这两个波段测值组合得到的 NDVI 指数,对土壤背景变化敏感,能较好地识别植被和水体。在植被处于中、低覆盖度时,该指数随覆盖度的增加而迅速增大,当达到一定覆盖度后增长缓慢,所以适用于植被早、中期生长阶段的动态监测。

  NDVI = (ρNIR-ρR)/(ρNIR+ρR)

  式中:ρNIR 是近红外波段的反射率,ρR 是红光波段的反射率。可见光红光波段(0.58-0.68μm)位于叶绿素吸收带,近红外波段(0.75-1.10μm)位于绿色植物光谱高反射区。

  NDVI 取值范围:-1~1,NDVI 值近似为 0 表示无植被的裸土区;NDVI 正值表示有植被覆盖,且随覆盖度增大而增大,大于 0.7 表明该区域植被密度较高;而地面覆盖云、水、雪区域 NDVI 是负值。NDVI 是植物空间密度和植物生长状态的最佳指示因子,与植被覆盖的分布密度呈线性相关关系,一般应用于检测植被生长状态、植被覆盖等领域。

  实际应用

  伯镭工程师根据客户需求拍摄监测区域(57 亩),每个镜头 124 张照片,共计 620 张。将拍摄数据导入后处理软件 Pix4D,可以得到测区 RGB 合成正射影像图,以及各个波段的反射地图和指数图。

  根据不同需要可以将波段进行组合计算得到植被指数,这边计算的是 NDVI 指数图。结合图表可以看出:红色区域表示有水区域,接近 0 值部分是道路和裸土,左边绿色较密集区域植被覆盖较好,右边部分由于冬小麦正处于出苗期,叶面积小,NDVI 值较小呈现土黄色。

5de0946307546-thumb.png

  补充

  图表体现了这个区域本时段植被分布情况以及植被覆盖比值。鉴于这种情况,我们可以对这个区域作定期监测,同样以 NDVI 指数作为参评标准,这样可以得到冬小麦生长期的发育状况,作为产量评估和虫害评估的主要依据,对时时高效的监测小麦生长状况,提高小麦的实际产量具有显着意义。


本站内容除特别声明的原创文章之外,转载内容只为传递更多信息,并不代表本网站赞同其观点。转载的所有的文章、图片、音/视频文件等资料的版权归版权所有权人所有。本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以便迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。联系电话:010-82306116;邮箱:aet@chinaaet.com。