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旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术分析

旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术分析


1旋翼无人机的应用


1.1旋翼无人机的技术组成

旋翼无人机是一个整体的系统,由无人机机体本身、任务载荷和地面通信基站共同组成,旋翼无人机的任务载荷可以根据实际需要来进行更换。而地面通信基站是整个系统的控制中心,决定着无人机的运行,可以有效控制无人机的飞行路线和做好数据采集工作。旋 翼无人机主要应用的技术有无线通信技术、GPS导航技术、传感器技术和软件技术。


1.2国内外旋翼无人机应用现状

旋翼无人机在国外发达国家的应用较广,美国通过先进的自动导航和精密控制技术对旋翼无人机进行广泛应用,使得农业生产效率大幅上升;日本也大量应用旋翼无人机进行植物保护作业,目前,已经形成了极为完善的一套操作流程和规范;相比之下,我国旋翼无人机的研究和应用起步较晚,但发展速度较快,当前,我国旋翼无人机的研究进入了新的阶段,已在低空高光谱遥感技术方面得到了广泛应用。

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2高光谱遥感技术的应用

高光谱遥感技术主要用来监测地面农作物的生长状态,把所得到的信息进行整合,以及时提供有效的信息,同时,这项技术对于预测灾害方面也十分有效,这项技术的应用可以有效提高农业管理水平和减少农业管理成本。从应用方向上看,高光谱遥感技术主要应用于以下三个方面:一是,研究农作物叶片光谱特征,通过对叶片光谱特征的研究,对土壤内水分含量、农作物叶片叶绿素含量等进行分析,从而为农技人员优化作物种植管理方案提供参考;二是,能够预测农作物的生长势头,高光谱遥感技术能够对叶面积指数和生物量两个方面进行监测,而且这项技术对叶片没有破坏性,可以得 到精确的叶面积指数,在此基础上,通过搭建叶面积指数反演模型,来对农作物的长势进行预测;三是,能够监测农作物的生理性状,重点是对农作物的光合作用和氮含量进行监测,通过监测农作物的光合作用状态可以预测农作物的生理状况,而对氮含量的监测,可以为施肥提供参考,实现科学、合理的施肥,避免浪费肥料,确保农作物健康生长。

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3高光谱遥感技术分析

3.1高光谱遥感图像采集过程

高光谱遥感图像的采集的通过旋翼无人机平台来实现,在采集过程中,要注意对无人机平台的飞行参数和飞行线路进行科学的规划,同时对拍摄参数也需要进行精细控制。通常来讲,采集方式都是定点采集,即无人机到达预设地点之时向相机发出拍摄指令,这种做法可以使图像重叠率得到有效保证,从而提高采集效率并获得高质量的采集图像。高光谱遥感图像采集过程主要分为以下四步:


第一步是无人机平台的飞行参数确定,主要包括无人机平台的飞行高度、飞行速度和图像重叠率。在确定参数时,要注意这些参数不是互相独立的,而是互相影响的,因此,需要结合任务实际需求和设备本身性能来综合考量。实际应用中,要最先确定重叠率以保证图像精度,然后根据分辨率确定飞行高度,最后根据相机的频率确定速度。

第二步是飞行路线规划,飞行路线是根据飞行参数所确定的,在日常应用中,多采取“之”字形的飞行路线,这样可以对农田区域进行较为全面的拍摄,做到不留死角。

第三步是对相机的参数确定,主要是确定相机焦距、曝光时间等。焦距决定着图像采集的清晰度,在确定焦距过程当中,不建议采取自动对焦模式,因为这会使得图像拍摄时间变长,从而出现丢图现象;曝光时间也要严格确定好,曝光时间过长会损失一部分遥感信 息,曝光时间过短会使得图像信噪比降低。在选取参数时,要注意到各参数之间的相互影响,而找到一个平衡点。并且,采集过程对环境的光照度也有一定要求,因此,原则上应当在正午前后的两小时范围内进行高光谱遥感图像的采集工作。

最后一步是遥感图像的采集工作,这一环节相对简单,只需要将相机镜头调节到竖直向下的位置,图像采集工作即可在无人机飞行过程中自动进行。

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