GaiaSky-SP-SIF 無人機(jī)載日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)

GaiaSky-SP-SIF 無人機(jī)載日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)基本原理：

日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測系統(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)（地面瞬時環(huán)境條件下測定），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)（對冠層溫度、表面的輻照度、葉綠素含量測量）之間的關(guān)系，因此機(jī)載葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測技術(shù)是高效、適時、快速、靈敏、無損探測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)測技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于評價植被等的健康狀態(tài)。

GaiaSky-SP-SIF 無人機(jī)載日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)配置技術(shù)指標(biāo)：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹：

模塊化集成，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，無需調(diào)試、調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只需按照要求安裝在無人機(jī)上即可，通過無線圖傳數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與無人機(jī)、地面監(jiān)控平臺的互通。通過無人機(jī)云臺給系統(tǒng)提供獨(dú)立的供電。下行光纖與獨(dú)立模塊固定便于成像鏡頭的切換，輔助相機(jī)集成在獨(dú)立模塊上，以便觀察、監(jiān)控采集區(qū)域。上行余弦校正功能實(shí)現(xiàn)模塊化，實(shí)時采集太陽光照信號，其透過率高，勻化效果好，適應(yīng)波段范圍廣。GPS信息可以精準(zhǔn)定位采集區(qū)域的位置信息。

技術(shù)優(yōu)勢：

·系統(tǒng)集成度高；

·系統(tǒng)操控性好，操作簡單；

·輔助監(jiān)控，精準(zhǔn)定位采集區(qū)域；

·一鍵采集；

·反射、熒光光譜顯示及輸出；

·定點(diǎn)巡航；

·絕對輻射定標(biāo)；

·實(shí)時太陽光余弦校正模塊；

·GPS模塊；

·35mm/50mm成像鏡頭及裸光纖模式切換；

·特殊光纖結(jié)構(gòu)，快速完成上行下行信號的切換，確保上下行實(shí)現(xiàn)同步采集；

·可無人機(jī)、地面兩用；

·高清圖傳數(shù)傳一體結(jié)構(gòu)確保對系統(tǒng)控制（操控、數(shù)據(jù)回傳等）；

·多種數(shù)據(jù)處理模型。

基本原理：

無人機(jī)載日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿IF）自動觀測系統(tǒng)（專li號：2020202517297）（GaiaSky-SIF）的硬件構(gòu)成包括光纖光譜儀、光纖、光路切換模組及開關(guān)、監(jiān)控相機(jī)、采集控制單元以及校準(zhǔn)模組等部分。目前主要采用高靈敏度光纖光譜儀及其配件，可用于植被葉綠素?zé)晒饧案吖庾V野外連續(xù)穩(wěn)定的高頻觀測。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在無人機(jī)載平臺下的植被冠層高頻高/超光譜觀測。觀測頻率可達(dá)到10s/次，一次飛行可觀多條光譜。同時，該系統(tǒng)上行和下行兩個通道雙余弦觀測，地物的檢測范圍大幅提高，市場商業(yè)化的產(chǎn)品。

●日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒?SIF(Sun/Solar-induced Chlorophyll Fluorescence)是植物在太陽光照條件下，由光合中心發(fā)射出的光譜信號(650—800nm)，具有紅光(690nm左右)和近紅外(760nm左右)兩個波峰，能直接反映植物實(shí)際光合作用的動態(tài)變化。

●SIF遙感是近年迅速發(fā)展起來的植被遙感技術(shù)，可彌補(bǔ)當(dāng)前植被遙感觀測的不足，為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和植被監(jiān)測等提供了新的思路和技術(shù)。

●以基于“綠度”觀測的植被指數(shù)(如NDVI)為代表的植被遙感在過去30年極大地促進(jìn)了從宏觀尺度上來理解和認(rèn)識地球生物圈，但其只能通過“綠度”來探測植物“潛在光合作用”。

●葉綠素?zé)晒庠谥脖还夂仙硖綔y方面具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢，是“實(shí)際光合作用”的直接探測方法。

●可以說植被葉綠素?zé)晒膺b感是近10年來植被遙感領(lǐng)域突破性的研究前沿。隨著研究和技術(shù)的發(fā)展，SIF遙感最近10幾年來得到了長足的進(jìn)步。

輻射定標(biāo)：

整個光路系統(tǒng)需進(jìn)行輻射定標(biāo)，以將光譜儀采集的 DN 值轉(zhuǎn)化成輻照度（mW/m2/nm）或者輻亮度的單位（mW/m2/nm/sr）。輻射定標(biāo)需對裸光纖和連接余弦校正器的光路分別定標(biāo)。輻射定標(biāo)是指用一臺已知光譜輸出功率的燈來校準(zhǔn)光譜儀每個像元下的響應(yīng)強(qiáng)度。絕對輻射定標(biāo)改變了整個光譜的形狀和大小，校正了儀器的單個儀器響應(yīng)函數(shù)（IRF），并將光譜儀所測的Digital Number（DN）轉(zhuǎn)化為物理量。定標(biāo)系數(shù)由以下公式計算：

其中α為計算的輻射定標(biāo)系數(shù)，L 為標(biāo)準(zhǔn)光源的輻亮度或輻照度，DC為光譜儀在不進(jìn)光的情況下所測的暗電流值。通過輻射校準(zhǔn)后的光譜的單位是單位面積單位波長的功率輸出，標(biāo)準(zhǔn)光源通常單位表達(dá)為µW/cm2/nm，最好將其數(shù)值乘以10以使單位轉(zhuǎn)化為mW/m2/nm，輻亮度轉(zhuǎn)化關(guān)系相同。

大尺度、高通量植物葉綠素?zé)晒獬上駵y量分析提供合適的解決方案，適用于陸空雙基高光譜遙感分析。主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域 ：

●植物光合作用和熒光測量

●植物制圖和植被健康特征

●森林資源調(diào)查評估

●農(nóng)作物生長評估

●陸空雙基高光譜遙感監(jiān)測