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

SIF(日光誘導(dǎo)熒光)作為無損監(jiān)測植被光合作用的理想“探針”,為大范圍監(jiān)測全球植被光合作用提供了一種全新的測量方式,其估算能力優(yōu)于植被“綠度”指數(shù)。SIF能更有效的監(jiān)測植物的逆境脅迫、病理等與生態(tài)系統(tǒng)變化相關(guān)的變化
下載彩頁 產(chǎn)品咨詢

    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(shí)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(shí)、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(jià)植被等的健康狀態(tài)。

    系統(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(shí)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(shí)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(dòng)觀測系統(tǒng)(專利號: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(shí),該系統(tǒng)上行和下行兩個(gè)通道雙余弦觀測,地物的檢測范圍大幅提高,市場唯一商業(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—800 nm),具有紅光(690 nm左右)和近紅外(760 nm左右)兩個(gè)波峰,能直接反映植物實(shí)際光合作用的動(dòng)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方面具有獨(dú)特的技術(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)域最具突破性的研究前沿。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(gè)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(gè)像元下的響應(yīng)強(qiáng)度。絕對輻射定標(biāo)改變了整個(gè)光譜的形狀和大小,校正了儀器的單個(gè)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(jì)算 :
    其中 α 為計(jì)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量分析提供完美的解決方案,完全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

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