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易科泰(EcoTech)
Ecodrone?高光譜-激光雷達(dá)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

時(shí)間:2022-05-05

作者:易科泰

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簡(jiǎn)介:

Ecodrone?高光譜-激光雷達(dá)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),,基于自主研發(fā)專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)和國(guó)際先進(jìn)遙感成像傳感器技術(shù)、專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)云臺(tái)及掛載板、無(wú)人機(jī)遙感專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì),,為我國(guó)農(nóng)業(yè)、林業(yè),、生態(tài)環(huán)境觀測(cè),、海洋地球觀測(cè)、地質(zhì)勘測(cè)等提供全面無(wú)人機(jī)遙感解決方案和技術(shù)服務(wù):

無(wú)人機(jī)遙感成像傳感器

a)   高光譜成像:與Specim(芬蘭)國(guó)際知名高光譜成像技術(shù)公司合作,,400-1000nm VNIR高光譜成像,、900-1700nm SWIR高光譜成像

b)   LiDAR(激光雷達(dá)):與法國(guó)YellowScan公司合作,專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)遙感技術(shù),,精確度最高可達(dá)1cm,、回波最高達(dá)5

c)   Thermo-RGB:與歐洲紅外熱成像技術(shù)公司W(wǎng)orksWell合作,高分辨率,、高靈敏度紅外熱成像與RGB成像無(wú)人機(jī)遙感傳感器,,溫度靈敏度達(dá)30mK(0.03攝氏度)

d)   5+1(5波段與高清全色成像)多光譜成像、一體式多光譜成像與紅外熱成像

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專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)

a)   UAS-4輕便型無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái),,可搭載5+1多光譜成像,、一體式多光譜與紅外熱成像、Thermo-RGB成像等

b)   UAS-4 Pro 4旋翼無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái),,為UAS-4升級(jí)版,,可搭載LiDAR及LiDAR-RGB(激光雷達(dá)與高分辨率RGB成像)等

c)   UAS-8無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái),可搭載高光譜成像,、一體式高光譜-紅外熱成像(Thermo-RGB),、一體式激光雷達(dá)(LiDAR或LiDAR-RGB)與多光譜成像等

d)   UAS-8 Pro無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái),高負(fù)載、高續(xù)航,,可同時(shí)搭載400-1000nm和900-1700nm雙鏡頭高光譜成像,、一體式高光譜-紅外熱成像(續(xù)航時(shí)間達(dá)40min)、一體式高光譜-激光雷達(dá)(LiDAR或LiDAR-RGB)成像

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便攜式無(wú)人機(jī)遙感適配地面測(cè)量?jī)x器

a)   超便攜光合作用測(cè)量?jī)x

b)   手持式穩(wěn)態(tài)葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量?jī)x

c)   手持式植物高光譜測(cè)量?jī)x(葉夾式)

d)   手持式高光譜成像儀(400-1000nm)

e)   空陸雙基Thermo-RGB成像儀

f)   冠層植被指數(shù)測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

g)   SpectraScan輕便型近地遙感系統(tǒng)

 

應(yīng)用案例1:

    易科泰光譜成像與無(wú)人機(jī)遙感研究中心利用自主研發(fā)的Ecodrone?高光譜-激光雷達(dá)無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)(系統(tǒng)配置與主要技術(shù)指標(biāo)參見(jiàn)下表),,在某農(nóng)田-人工林地帶進(jìn)行了遙感作業(yè)測(cè)試(地塊分布及激光雷達(dá)數(shù)字高度模型(DHM)參見(jiàn)下面圖示):

無(wú)人機(jī)平臺(tái)

Ecodrone? 8旋翼無(wú)人機(jī)遙感平臺(tái)

LiDAR+RGB

YellowScan Mapper+無(wú)人機(jī)遙感激光雷達(dá),,精確度2.5cm,回波次數(shù)3,,F(xiàn)OV 70.4度,;RGB成像為Sony APS-C Exmor CMOS傳感器,20MP,,F(xiàn)OV 83度

高光譜成像

Specim 專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)遙感高光譜成像,,400-1000nm,F(xiàn)值為1.7,,空間分辨率1024x像素,,幀頻330fps

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    通過(guò)LiDAR點(diǎn)云剖面高度測(cè)量并結(jié)合剔除了地表高程的DHM模型,隨機(jī)選取A地塊人工松林15個(gè)點(diǎn),,提取其高度值,,求取平均值為161cm,和地面人工采樣實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合,。

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上左圖:激光雷達(dá)與RGB圖像融合側(cè)視圖,;上右圖:人工松樹(shù)林高度渲染;下圖:人工松林剖面高度

 

    通過(guò)2021年4月12日和6月3日兩個(gè)時(shí)間段高光譜成像數(shù)據(jù)初步分析,,歸一化植被指數(shù)NDVI和光化學(xué)反射指數(shù)PRI分別由4月份的0.417,、-0.082,增大至6月初的0.572,、0.022,,伴隨著光利用效率的提升,,松樹(shù)的冠幅,、高度等均有了明顯變化,從NDVI圖上可以看出該地塊松樹(shù)的郁閉度有大幅提升,。

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上圖依次為:4月12日與6月3日松樹(shù)反射光譜對(duì)比,,4月12日松樹(shù)林NDVI、6月3日NDVI,,4月12日PRI,、6月3日PRI

 

應(yīng)用案例2:

美國(guó)普渡大學(xué)Ali Masjedi等(Multi-Temporal Predictive Modelling of Sorghum Biomass Using UAV-Based Hyperspectral and LiDAR Data[J]. Remote Sensing, 2020)在其農(nóng)業(yè)研究與教育中心(ACRE)實(shí)驗(yàn)基地,利用高光譜-激光雷達(dá)-RGB無(wú)人機(jī)遙感技術(shù),,對(duì)高粱生長(zhǎng)期獲取多時(shí)相可見(jiàn)光,、近紅外(VNIR)和短波紅外(SWIR)高光譜數(shù)據(jù)以及LiDAR數(shù)據(jù),使用經(jīng)典的基于回歸的機(jī)器學(xué)習(xí)方法開(kāi)發(fā)了生物量預(yù)測(cè)模型,并研究了回歸方法,、數(shù)據(jù)來(lái)源,、遙感和田間生物量參考數(shù)據(jù)采集時(shí)機(jī)、樣本數(shù)量等因素對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響,。研究結(jié)果表明,,通過(guò)從LiDAR點(diǎn)云提取的基于幾何的特征和從高光譜數(shù)據(jù)提取的基于化學(xué)的特征,可以準(zhǔn)確,、可靠地預(yù)測(cè)高粱生物量,。高時(shí)空分辨率、高光譜分辨率(高光譜成像技術(shù))無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大田高通量作物表型分析,,這對(duì)遺傳育種,、快速篩選優(yōu)良品種和優(yōu)良性狀具有非常重要的意義。

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7月18日HyCal-18區(qū)塊內(nèi)18個(gè)高粱品種的光譜變化,。這些品種在光譜的可見(jiàn)光范圍內(nèi)非常相似,,但在光譜的近紅外部分觀察到了很大的變化

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兩個(gè)地塊的第2行和第3行不同生長(zhǎng)期的點(diǎn)云數(shù)據(jù);“341×10”和“Trudan Headless”樣本的最大高度分別為1.4米和3.2米


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