無人機(jī)載植被冠層反射光譜測(cè)試系統(tǒng)基本原理：
太陽光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測(cè)系統(tǒng)與旋翼無人機(jī)的結(jié)合開辟了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)的新型應(yīng)用。葉綠素?zé)晒獍S富的光合信息，通過提取能夠表征植被、農(nóng)作物、葉片、樹木冠層等反射光譜信號(hào)中的熒光信息，再結(jié)合熒光參數(shù)、葉綠素等生理生化參數(shù)（地面瞬時(shí)環(huán)境條件下測(cè)定）， 可判斷不同環(huán)境下（肥料、水分、病脅迫、病蟲害等） 作物的葉綠素?zé)晒夤庾V特征及其熒光指標(biāo)與其他參數(shù)（對(duì)冠層溫度、表面的輻照度、葉綠素含量測(cè)量）之間的關(guān)系， 因此機(jī)載葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測(cè)技術(shù)是高效、適時(shí)、快速、靈敏、無損探測(cè)作物植被等生理狀態(tài)及其與所處環(huán)境關(guān)系的理想監(jiān)測(cè)技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)植被等的健康狀態(tài)。
無人機(jī)載植被冠層反射光譜測(cè)試系統(tǒng)配置技術(shù)指標(biāo)：
型號(hào) | DJ-M600Pro | 飛控系統(tǒng)，高清圖傳，長(zhǎng)時(shí)續(xù)航，增穩(wěn)云臺(tái)，智能飛行電池。 | ||
型號(hào) | 可見-近紅外植被反射光譜測(cè)量系統(tǒng)（350-1000nm） | （標(biāo)準(zhǔn)版本） | ||
可見近紅外植被反射光譜以及葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量系統(tǒng)(350nm- 1000nm&650-800nm) | （升級(jí)版） | |||
可見&近紅外植被反射光譜（350nm-1700nm）以及葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量(350nm-1000nm)系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng) | （高配版） | |||
定制版本 | 可見-近紅外反射光譜測(cè)量（350-1700nm） | |||
可見近紅外植被反射 & 葉綠素?zé)晒鉁y(cè)試光譜測(cè)量 | 技術(shù)指標(biāo) | 可見-近紅外光譜儀 | 葉綠素?zé)晒鉁y(cè)試光譜儀 | 近紅外光譜儀 |
探測(cè)器 | Sony ILX511B linear silicon CCD array 2048 | 2D,Back-thinned CCD Array 1044x64 element CCD Hamamatsu | Single 1mm InGaAs detector (uncooled) | |
光譜范圍 | 350-1000nm | 650-800nm | 900-1700nm | |
光譜儀狹縫SMA | 50μm | 1mm高x25μm寬 | 1.8 x 0.025mm | |
通訊方式 | USB2.0 | USB2.0 | Micro USB | |
探測(cè)器尺寸 | 14μm*200μm | 24μm*24μm | Single 1mm InGaAs | |
像素 | 2048 Pixels | 1044*64（總共）/1024*58（有效） | 228Pixels | |
光譜采樣間隔 | 0.3nm | 0.17nm | 3.5nm | |
信噪比SNR | 250:1（滿信號(hào)） | 1000:1 | > 5,000:1 in 1s scan | |
波長(zhǎng)穩(wěn)定性 | 0.02nm/℃ for 650nm range, 0.06 pixels/℃ | <3pixel shiftTyp. +/- 1nm, Max. +/- 2nm | Typ. 10nm, Max. 12nm Mean7.03nm | |
積分時(shí)間 | 1ms-65s | 8ms-60min | 0.635ms~60.960ms | |
Fiber input | SMA905 | SMA905 | SMA905 | |
A/D轉(zhuǎn)換 | 16bit | 18bit | 24bit | |
功能描述 | 光譜校準(zhǔn) | 采用Hg、Ne、Ar等作為標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)光譜進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)定標(biāo)。 | ||
實(shí)時(shí)太陽光采集校準(zhǔn)系統(tǒng) | A、因探測(cè)器探測(cè)結(jié)果與太陽直接輻射的強(qiáng)度、方向以及散射輻射的強(qiáng)度及其空間分布相關(guān)，所以采用余弦校準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)獲取太陽光光照信息，使得探測(cè)器精準(zhǔn)的按照余弦定律來采集，用于相對(duì)光譜強(qiáng)度和光譜強(qiáng)度測(cè)量、發(fā)射光譜測(cè)量等。 B、在對(duì)地（或者植被目標(biāo)）一側(cè)同樣有一個(gè)余弦校準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)，可快速的獲取到目標(biāo)的亮度等信息。 C、系統(tǒng)在出廠時(shí)，利用計(jì)量單位標(biāo)定的光源系統(tǒng)完成輻射亮度定標(biāo)（mw.cm2sr-1nm-1）。 | |||
光纖傳導(dǎo) | 光纖使用一分二或一分三的結(jié)構(gòu)，光纖長(zhǎng)度1米。光纖狹縫1mm,每根光纖豎直排列62.5μm，數(shù)量16，兩根/ 三根匯合成一根。 | |||
暗背景采集 | 采樣電子Shutter，在光纖入光口前設(shè)計(jì)電子快門結(jié)構(gòu)，通過控制主板發(fā)送相應(yīng)的指令，Shutter實(shí)現(xiàn)不同采集環(huán)境下的背景信號(hào)。 | |||
輔助相機(jī) | 借助輔助攝像功能，可以獲取監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域的RGB等圖像，以便更好的對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行定位。 | |||
GPS定位 | 獲取被監(jiān)測(cè)對(duì)象的經(jīng)緯度信息，獲取太陽升降時(shí)間的信息，以便觸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行與關(guān)閉等功能。 | |||
多種數(shù)據(jù)格式輸出等 | 輸出txt格式的文本數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)置SD存儲(chǔ)卡； | |||
| 系統(tǒng)封裝 | 系統(tǒng)所有涉及到的硬件結(jié)構(gòu)全部封裝在相應(yīng)的運(yùn)輸箱體內(nèi)部。無需對(duì)光纖、信號(hào)線等進(jìn)行大量的拆卸。適合長(zhǎng)時(shí)間野外目標(biāo)監(jiān)測(cè)使用。內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局、材料選擇均符合技術(shù)應(yīng)用需求。 | ||
反射光譜測(cè)量的是植被生化組分等對(duì)入射光譜的吸收信息，能夠反演植物群體的生化組分濃度信息。通過獲取植被冠層在350nm- 1700nm 范圍內(nèi)的反射光譜信息，可反映植被冠層的生長(zhǎng)狀態(tài)及生化組分信息。例如利用作物水分敏感波段960nm/1450nm 處的反射率可判斷作物葉片、冠層的含水量關(guān)系。綜合考慮葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)、葉片水分含量以及干物質(zhì)等的影響，利用1600nm 與820nm 的反射率比值建立與等效水厚度EWT（Equivalent Water Thickness）的相關(guān)性。
僅依靠反射率光譜不能直接揭示植被光合作用和冠層生理動(dòng)態(tài)。通過獲取植被葉片冠層等在680nm-800nm范圍內(nèi)的反射光譜信息， 可提取分析688nm 處的O2-B 和760nm 處的O2-A 的熒光信號(hào)（以熒光信號(hào)做出的曲線- 葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線）。植物熒光在揭示植物細(xì)胞生物物理過利用效率的特殊信息、植物活力和生物產(chǎn)量密切相連性。
葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)在測(cè)定植物光合作用過程中光系統(tǒng)對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有*的作用，其葉綠素?zé)晒鈪?shù)更能表現(xiàn)植被的內(nèi)在特點(diǎn)（如對(duì)各種生理參數(shù)（如葉面積指數(shù)LAI、植被覆蓋度、生物量、含水量、植物種類等）、生化參數(shù)（光合色素、糖類、淀粉、蛋白質(zhì)等）進(jìn)行提取、預(yù)測(cè)和估計(jì)）程中，可以反映光能。
