無(wú)人機(jī)多光譜相機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用介紹
簡(jiǎn)要描述:無(wú)人機(jī)多光譜相機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用介紹農(nóng)用無(wú)人機(jī)上的多光譜成像攝像機(jī)傳感器可以使農(nóng)民更有效地管理作物,土壤,施肥和灌溉。通過(guò)大限度地減少噴霧,肥料,浪費(fèi)水分,同時(shí)增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,對(duì)農(nóng)民和更廣泛的環(huán)境有巨大的好處。
產(chǎn)品型號(hào):
所屬分類:無(wú)人機(jī)相機(jī)
更新時(shí)間:2024-12-02
廠商性質(zhì):代理商
無(wú)人機(jī)多光譜相機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用介紹
農(nóng)用無(wú)人機(jī)上的多光譜成像攝像機(jī)傳感器可以使農(nóng)民更有效地管理作物,土壤,施肥和灌溉。通過(guò)大限度地減少噴霧,肥料,浪費(fèi)水分,同時(shí)增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,對(duì)農(nóng)民和更廣泛的環(huán)境有巨大的好處。
多光譜相機(jī)遙感成像技術(shù)使用綠色,紅色,紅邊和近紅外波段捕獲作物和植被的可見(jiàn)和不可見(jiàn)的圖像。多光譜圖像集成到那些能將信息輸出成有意義數(shù)據(jù)的軟件應(yīng)用程序中,這種土地遙測(cè),土壤和作物數(shù)據(jù)使農(nóng)民能夠更有效地節(jié)省時(shí)間和金錢(qián),同時(shí)減少農(nóng)藥的使用。
在本文中,我們將介紹多光譜成像技術(shù),反射率,波段和植被指數(shù)(如NDVI和NDRE)的基礎(chǔ)知識(shí),展示了這些信息如何使農(nóng)民對(duì)土壤和植物的健康狀況非常了解。
我們還向您展示了多光譜傳感器以及可以安裝多光譜傳感器的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)。還有些非常好的視頻介紹,但由于國(guó)內(nèi)無(wú)法使用Youtube的問(wèn)題,我們有機(jī)會(huì)再另行展示。
多光譜成像農(nóng)用無(wú)人機(jī)
多光譜成像的優(yōu)點(diǎn)
多光譜圖像是評(píng)估土壤生產(chǎn)力和分析植物健康的非常有效的工具。以肉眼觀察土壤和農(nóng)作物的健康狀況非常有限,落后不可取的。多光譜傳感器技術(shù)能夠比農(nóng)民的肉眼看到更多的東西。
多光譜成像產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有如下幾點(diǎn)好處:
- 識(shí)別有害生物,疾病和雜草。通過(guò)早期檢測(cè)優(yōu)化農(nóng)藥使用和作物噴霧。
- 提供有關(guān)土壤肥力的數(shù)據(jù),并通過(guò)檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)缺乏來(lái)優(yōu)化施肥。幫助土地管理,是否進(jìn)行生產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)作物等。
- 計(jì)算植物并確定作物數(shù)量或種植間距問(wèn)題。估計(jì)作物產(chǎn)量。
- 測(cè)量灌溉。通過(guò)識(shí)別懷疑水分脅迫的地區(qū)來(lái)控制作物灌溉。根據(jù)多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行土地改良,如安裝排水系統(tǒng)和水路。
- 查看農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)作物的破壞,進(jìn)行必要的修理或更換有問(wèn)題的機(jī)械。
- 調(diào)查圍欄和農(nóng)場(chǎng)建筑。
- 監(jiān)測(cè)牲畜
多光譜成像技術(shù)
什么是多光譜圖像
多光譜圖像傳感器通過(guò)電磁光譜捕獲特定頻率的圖像數(shù)據(jù)。這些波長(zhǎng)可以通過(guò)濾光器或通過(guò)使用對(duì)特定波長(zhǎng)敏感的儀器(包括來(lái)自出我們可見(jiàn)視線的頻率的光),例如紅外線來(lái)分離。光譜成像還可以提取人眼未能捕獲的其它附加信息。
多光譜圖像的重要性
人眼僅對(duì)400和700 nm之間的波長(zhǎng)敏感,這被稱為可見(jiàn)光譜。人們可以感受到從紫色到紅色的各種顏色。然而,光的波長(zhǎng)可以比我們可見(jiàn)的視力更短(紫外)或更長(zhǎng)(紅外)。
盡管我們看不到它們,但這些看不見(jiàn)的波段很好的顯示了土壤,植物和作物的農(nóng)藝特征。
農(nóng)業(yè)多光譜圖像
多光譜圖像基礎(chǔ)
每個(gè)物體表面都能反射出些它所接收到的光,具有不同表面特征的物體以不同的方式反射或吸收太陽(yáng)的輻射。反射光與入射光的比例稱為反射率,并以百分比表示。
植被指數(shù)
植被反射率屬性用于得出植被指數(shù)(VI),這些指標(biāo)用于分析各種生態(tài)。植被指數(shù)由兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的反射率測(cè)量構(gòu)成,以分析植被的特定特征,如總?cè)~面積和含水量。
植被與太陽(yáng)輻射相互作用與其他天然材料(如土壤和水體)不同。太陽(yáng)輻射的吸收和反射是與不同植物材料的許多相互作用的結(jié)果,其隨波長(zhǎng)的變化很大。
水,顏料,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和碳分別在400nm至2500nm的反射光譜中表現(xiàn),具有經(jīng)常重疊但光譜不同的反射行為。這些已知的特性,使科學(xué)家能夠組合不同波長(zhǎng)的反射率測(cè)量,以通過(guò)定義VI來(lái)增強(qiáng)特定的植被特征。
盡管已經(jīng)在科學(xué)文獻(xiàn)中發(fā)表了150多個(gè)植被指數(shù),但只有小部分具有重要的生物物理基礎(chǔ)或已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試。植被指數(shù)是NDVI(歸化差異植被指數(shù)),NDRE(歸化差分紅邊)也非常常見(jiàn)。Sentra的單個(gè)傳感器具有可選的NDRE濾片。
NDVI 植被指數(shù)
歸化差異植被指數(shù)(NDVI)是植物“綠色度”或光合作用指數(shù),是植被指數(shù)的指標(biāo)之,植被指數(shù)是基于不同的表面反射不同類型的光的觀察。
特別是光合作用活躍的植被吸收了大部分紅光,同時(shí)反射出大部分近紅外光。死亡或受到脅迫(不健康)的植被反射了更多的紅光和更少的近紅外光。同樣地,非植被物質(zhì)表面在光譜上具有更均勻的反射率。
通過(guò)從遙感圖像中獲取紅色和近紅外波段的比例,可以定義植被指數(shù)“綠色度”,歸化差異植被指數(shù)(NDVI)可能是這些植被指數(shù)中。NDVI是以每像素為基礎(chǔ)計(jì)算出為來(lái)自圖像的紅色和近紅外波段之間的歸化差異。
NDVI可以由任何具有紅色和近紅外波段的圖像計(jì)算出來(lái),NDVI的生物物理解釋是吸收的光合有效輻射的分?jǐn)?shù)。
許多因素影響NDVI值,如植物光合作用,總植物覆蓋,生物量,植物和土壤水分以及植物脅迫,因此,NDVI與研究人員和管理者感興趣的許多農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)屬性相關(guān)(例如,凈初生產(chǎn)力,冠層覆蓋率,裸地面覆蓋率)。
此外,由于它是兩個(gè)頻帶的比例,NDVI有助于補(bǔ)償圖像中由于斜率和方面而在照明中的差異,以及圖像之間的差異,例如當(dāng)獲取圖像時(shí)的時(shí)間或時(shí)間。因此,像NDVI這樣的植被指數(shù)使得隨著時(shí)間的推移可以比較圖像,尋找農(nóng)業(yè)和生態(tài)重要的變化。無(wú)人機(jī)多光譜相機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用介紹
NDVI 作物管理優(yōu)勢(shì)
- 冠層覆蓋和密度檢測(cè)
- NDVI隨時(shí)間提供準(zhǔn)確的增長(zhǎng)趨勢(shì)
- 冰霜傷害檢測(cè)
- 大規(guī)模病蟲(chóng)害
- 優(yōu)化作物流轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間
- 生態(tài)效益
- 隨著時(shí)間的推移,植被動(dòng)力學(xué)或植物物候變化
- 生物質(zhì)生產(chǎn)(Biomass production)
- 與放牧管理相關(guān)的放牧影響或?qū)傩裕ɡ绶硼B(yǎng)率)
- 牧場(chǎng)條件的變化
- 植被或土地覆蓋分類
- 土壤濕度
- 碳匯量或CO2通量(Carbon sequestration or CO2 flux ,雖然還有其他物理過(guò)程在土壤呼吸中起作用,但CO2運(yùn)動(dòng)或CO2通量在土壤中是土壤呼吸的主要功能。土壤二氧化碳通量是大氣碳平衡總量的重要組成部分,在氣候變化研究中是非常重要的變數(shù)。土壤呼吸也是土壤生物健康和活力的重要指標(biāo),是評(píng)估生物修復(fù)工作效能和不斷變化的農(nóng)業(yè)實(shí)踐影響的工具。)
NDRE 植被指數(shù)
歸化差異紅色邊緣指數(shù)(NDRE)是種度量,可用于分析從多光譜圖像傳感器獲得的圖像中的植被健康與否。它類似于歸化差異植被指數(shù)(NDVI),但使用近紅外和紅色邊緣的比例。
NDRE使用紅色邊緣濾光片來(lái)查看作物華蓋的反射率。紅色邊緣是植被反射光譜紅光到近紅外NIR過(guò)渡帶中的個(gè)區(qū)域,標(biāo)志著紅色可見(jiàn)區(qū)域葉綠素吸收與NIR區(qū)葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)散射的界限。這個(gè)東西可以讓您通過(guò)確定作物的很多不同變量對(duì)其進(jìn)行管理。我們只要了解葉綠素的水平,就可以擁有監(jiān)測(cè)光合作用活動(dòng)的能力。
有了這些信息,您可以根據(jù)光合作用活動(dòng)的改變并優(yōu)化收割的時(shí)間。作物到了收獲期間就會(huì)出現(xiàn)如下類似情況:杏仁中分離的殼體或葡萄中的大糖分含量,正隨著著NDRE值發(fā)生著顯著的變化。發(fā)生這種變化究其原因是水果/堅(jiān)果已經(jīng)達(dá)到成熟時(shí),由于光合作用產(chǎn)生的糖分子不再需要這么高的需求。正是這種變化關(guān)系為您提供了收獲調(diào)度的作物管理工具,以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。
其它因素,如昆蟲(chóng)的侵襲也可能會(huì)改變?nèi)~綠素含量并引起作物脅迫。因此,通過(guò)使用NDRE,您可以確定杏仁區(qū)域的螨蟲(chóng)爆發(fā)有多嚴(yán)重,然后使用精確的方法終止侵染。這不僅可以監(jiān)控疫情,還可以降低與病蟲(chóng)害防治相關(guān)的成本。
Parrot Sequoia 多光譜傳感器
是目前市場(chǎng)上小和輕的多光譜UAS遙感器之。它通過(guò)四個(gè)高分辨率的,可見(jiàn)和不可見(jiàn)波段,增強(qiáng)RGB圖像的傳感器捕獲作物的圖像。該方案使用兩個(gè)傳感器。
第二個(gè)傳感器是陽(yáng)光傳感器,并安裝在無(wú)人機(jī)背面。在飛行過(guò)程中,陽(yáng)光傳感器將連續(xù)感應(yīng)并記錄與多光譜傳感器相同的光譜帶中的光線條件。如此收集的光數(shù)據(jù)允許確定所識(shí)別的光譜特征的值。
Sequoia 傳感器具有自己的GPS,IMU和磁力計(jì),因此它不依賴于無(wú)人機(jī)的位置數(shù)據(jù)。這可能是目前市場(chǎng)上多光譜傳感器。其中些好處如下:
- 確定需要注意和進(jìn)步偵察的域中的問(wèn)題域
- 通過(guò)檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)缺乏癥狀來(lái)優(yōu)化施肥
- 通過(guò)早期發(fā)現(xiàn)生物脅迫來(lái)優(yōu)化農(nóng)藥投入
- 通過(guò)識(shí)別懷疑水分脅迫的地區(qū)來(lái)控制作物灌溉
- 通過(guò)加工和利用農(nóng)藝指標(biāo)估算作物產(chǎn)量
Sequoia Sensor 兼容的無(wú)人機(jī)
- SenseFly ebee Ag
- 3DR Solo
- DJI Phantom 3 / 4
- DJI Inspire 1
- Yuneec Typhoon H
Tetracam的ADC Lite傳感器
來(lái)自Tetracam的ADC Lite是種輕型(7盎司)多光譜遙感系統(tǒng),可作為無(wú)人駕駛飛行器的理想解決方案。 ADC Lite包含個(gè)320萬(wàn)像素的傳感器,用于捕獲長(zhǎng)于520 nm的可見(jiàn)光波長(zhǎng)和高達(dá)920 nm的近紅外波長(zhǎng)。
Tetracam多光譜軟件
PixelWrench2:是多光譜攝像機(jī)附帶的圖像處理軟件,可以從捕獲的圖像中提取標(biāo)準(zhǔn)植被指數(shù)(如NDVI,SAVI,冠層分割和NIR /綠色比例)。
MicaSense 紅邊傳感器
RRedEdge-MX:緊湊、靈活和強(qiáng)大。
這是款用于農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)測(cè)繪的、緊湊的、經(jīng)久不衰的、專業(yè)的多光譜傳感器。它可以捕捉5個(gè)光譜帶,是市場(chǎng)上靈活的解決方案之。
主要特色
飛行期間,可以捕捉5個(gè)窄的光譜帶。
高圖像分辨率;120 m(400 ft)時(shí)每像素8 cm。
單個(gè)SD卡,可存儲(chǔ)帶地理標(biāo)志的所有圖像。
可獨(dú)立操作,帶可選的外部觸發(fā)器,和來(lái)自主機(jī)的數(shù)據(jù)。
可以從任何支持Wi-Fi的設(shè)備,訪問(wèn)基于網(wǎng)絡(luò)的配置頁(yè)面。
嵌入式安裝點(diǎn),集成更簡(jiǎn)單。
域快門(mén)成像儀-不需要萬(wàn)向的常平架
無(wú)人機(jī)多光譜相機(jī)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用介紹
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