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植物冠層圖像分析儀

    植物冠層圖像分析儀在生產(chǎn)和研究中有著很廣泛的應(yīng)用，直接的方法就是全株收獲法，但由于實(shí)際應(yīng)用中工作量過(guò)大和對(duì)植物會(huì)造成破壞的原因，存在一定的局限性。盡管使用掃描儀提高了工作效率，但每片葉子的掃描過(guò)程仍較繁瑣。全株收獲法是規(guī)范的葉面積測(cè)定方法，*準(zhǔn)確，因而被用來(lái)校正其它簡(jiǎn)便LAI測(cè)定方法并評(píng)判其它方法的準(zhǔn)確性。衛(wèi)星遙感法能夠確定植被的葉面積系數(shù)LAI，但小面積的斑塊景觀植被在遙感圖像中難以區(qū)分，且其測(cè)量精度不高，如對(duì)水稻冠層遙感測(cè)定LAI與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相關(guān)系數(shù)僅為0.6859；對(duì)城市森林遙感與實(shí)測(cè)LAI相關(guān)系數(shù)大為0.66。

    1、Airphen植物冠層分析儀配有6個(gè)波段：450-900nm（450nm，530nm，570nm，675nm，730nm，850nm），可測(cè)量多達(dá)幾十種植被指數(shù)；采用雙視場(chǎng)角設(shè)計(jì)，極大提升了科研調(diào)查效率，而上其他品牌的產(chǎn)品不具備雙視場(chǎng)角，調(diào)查效率是很有限的。

    2、Airphen植物冠層分析儀具有的強(qiáng)大的散熱系統(tǒng)能保證產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，而其他品牌不具備強(qiáng)大的散熱系統(tǒng)，所以其產(chǎn)品的運(yùn)行穩(wěn)定性是有待考量的。

    3、Airphen植物冠層分析儀專門針對(duì)大疆無(wú)人機(jī)開發(fā)了云臺(tái)，可保護(hù)相機(jī)系統(tǒng)的安全使用以及減少相機(jī)拍攝的晃動(dòng)。

    4、Airphen植物冠層分析儀可集成同步RGB相機(jī)和熱成像相機(jī)，解決了紅外成像無(wú)法精確定位的難題，所獲得數(shù)據(jù)可用于數(shù)字高程等系列研究，應(yīng)用于近地遙感地理勘測(cè)、環(huán)境調(diào)查、農(nóng)業(yè)表型、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、生態(tài)研究等領(lǐng)域。

    5、針對(duì)Airphen植物冠層分析儀系統(tǒng)在Agisoft的基礎(chǔ)上開發(fā)了的圖像處理插件，使后期的圖像處理更加簡(jiǎn)單化，其他品牌是不具備的。

    6、通過(guò)連接手機(jī)進(jìn)入控制客戶端，操作簡(jiǎn)單方便，后期的圖像數(shù)據(jù)處理在云端處理器完成，無(wú)須軟件操作就可得到想要的數(shù)據(jù)。

    7、我們的多光譜相機(jī)配套的參考板材質(zhì)不怕磨損，不屬于易損耗品，而其他品牌的參考板均屬于易耗品，增加了后期使用過(guò)程中的成本。

技術(shù)參數(shù)

    重量：500g(備選700g，2節(jié)電池)
    尺寸：140*92*102 mm
    內(nèi)存：40Go (可達(dá)備選240Go )
    波長(zhǎng)（nm）：450,532,568,675,730,850
    操作角度：35°(備選20°)
    獲取速度：2幀/ 秒
    圖片尺寸：1280*960
    操作時(shí)間：1h(1電池)2h(2電池)
    6同步快門傳感器
    1280x960像素tiff，12bit
    2幀/秒，12bit
    可配置波段450-950nm
    視角可配25°~60°
    使用不同傳感器進(jìn)行同步TIR,RGB
    SD卡存儲(chǔ)
    內(nèi)置或外置GPS
    人體工程學(xué)無(wú)線界面
    低能耗7w/h
    輕便200g
    緊湊、容易集成
    可計(jì)算寬范圍的VI值

參數(shù)

    AIRPHEN配有基于數(shù)學(xué)算法GAI估算法的6個(gè)波段相機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)圖像疊加，在不同測(cè)量通道內(nèi)提供多角度圖像。以下所提到的參數(shù)，基礎(chǔ)均是依據(jù)文章算法計(jì)算或依據(jù)現(xiàn)有的業(yè)界通用算法和稱呼，如同現(xiàn)成的手持冠層分析儀一樣，這些指數(shù)已經(jīng)體現(xiàn)在相機(jī)測(cè)量之中，所拍攝的圖像，可以傳到Hi-phen的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理，另外因?yàn)樵撓鄼C(jī)的系統(tǒng)的*性，可以利用該系統(tǒng)做新穎性研究，發(fā)比較好的文章，所測(cè)量參數(shù)包括：綠地指數(shù)是一個(gè)主要的農(nóng)業(yè)過(guò)程變量，用于決策系統(tǒng);可計(jì)算寬范圍VI值(植被指數(shù));NDVI歸一化差值植被指數(shù)；PRI:光反射指數(shù)以及陸地葉綠素指數(shù)MTCI, MCARI2等。

測(cè)量指標(biāo)

    綠地指數(shù)是一個(gè)主要的農(nóng)業(yè)過(guò)程變量，用于決策系統(tǒng)。配備有6個(gè)波段相機(jī)系統(tǒng)，基于數(shù)學(xué)算法GAI估算法。圖像疊加，在不同測(cè)量通道內(nèi)提供多角度圖像。利用6個(gè)波段的的反射以及對(duì)每個(gè)獨(dú)立成像特殊向陽(yáng)角度取景，生成瀏覽表，將PROSAIL輻射傳輸模型反轉(zhuǎn)。與單個(gè)圖像對(duì)應(yīng)的平均整體方案容許對(duì)錯(cuò)誤反轉(zhuǎn)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)節(jié)。要獲得穩(wěn)定GAI估值，需要大約6幀圖像。相對(duì)應(yīng)的均方根誤差值用作相關(guān)不定性的一個(gè)指標(biāo)。與基于地面的測(cè)量相比，UAS GAI在小麥和油菜上方的精度大約是0.2。歸一化反射率與反射率相比，GAI估值性能大為改善。實(shí)驗(yàn)觀察到UAS無(wú)人機(jī)不同獲取時(shí)期的估算值的高重復(fù)性。利用紅波邊緣波歸一化反射率，帶來(lái)從低到中GAI估值的30%（10%）的精度提升。該產(chǎn)品也可用于其它地塊、森林調(diào)查、病蟲害防治等。
    植被指數(shù)：主要反映植被在可見光、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標(biāo)，各個(gè)植被指數(shù)在一定條件下能用來(lái)定量說(shuō)明植被的生長(zhǎng)狀況。
    歸一化差值植被指數(shù)：NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，或兩個(gè)波段反射率的計(jì)算。
    1、NDVI的應(yīng)用：檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)、植被覆蓋度和消除部分輻射誤差等
    2、-1<=NDVI<=1，負(fù)值表示地面覆蓋為云，雪等。對(duì)可見光高反射；0表示有巖石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大。
    3、NDVI的局限性表現(xiàn)在，用非線性拉伸的方式增強(qiáng)了NIR和R的反射率的對(duì)比度。對(duì)于同一幅圖象，分別求RVI和NDVI時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，RVI值增加的速度高于NDVI增加速度，即NDVI對(duì)高植被區(qū)具有較低的靈敏度。
    4、NDVI能反映出植物冠層的背景影響，如土壤、潮濕地面、雪、枯葉、粗糙度等，且與植被覆蓋有關(guān)。   
    光反射指數(shù)：光化學(xué)植被指數(shù)PRI定義為531am和570nm處反射率的歸一化植被指數(shù),這一指數(shù)能夠成功的估算葉片尺度、冠層尺度和景觀尺度的光能利用率LUE,進(jìn)而可以提高凈初級(jí)生產(chǎn)力NPP的估算精度,因而PRI有著廣闊的應(yīng)用前景。
    陸地葉綠素指數(shù)：該指數(shù)是葉綠素提取精度,很好地監(jiān)測(cè)植被葉綠素含量的潛力。