隨著科技的發(fā)展,傳感器的搭載平臺(tái)從傳統(tǒng)的衛(wèi)星、飛機(jī)到無人機(jī),傳感器的空間分辨率和光譜分辨率都有了較大幅度的提高,空間分辨率從亞米級(jí)到數(shù)十公里光譜分辨率由幾個(gè)波段到數(shù)百個(gè)波段。而且,在遙感技術(shù)發(fā)展的數(shù)十年時(shí)間里積累了大量不同時(shí)期的遙感數(shù)據(jù),面對如此豐富的數(shù)據(jù)源使林業(yè)研究和生產(chǎn)在空間和時(shí)間尺度上有了更多的選擇。
要實(shí)現(xiàn)高逼格的操作,傳感器功不可沒。目前無人機(jī)可以搭載的傳感器設(shè)備主要有:
1、激光雷達(dá)
激光雷達(dá)的主要發(fā)展趨勢是輕量化,低成本化,從3年前的40kg降到現(xiàn)在的2.5kg。其優(yōu)點(diǎn)是絕對精度高,細(xì)節(jié)呈現(xiàn)質(zhì)量高。雷達(dá)遙感可以利用微波成像不受天氣影響,可以全天時(shí),全天候?qū)Φ匚锎竺娣e成像,可以很好地反映地物結(jié)構(gòu)信息。缺點(diǎn)則是沒有地理位置信息沒有色彩信息。
DJIM600已經(jīng)搭載激光雷達(dá)
激光測繪效果圖
2.可見光
可見光采集系統(tǒng)又包括正攝和傾斜攝影。
利用無人機(jī)搭載可見光相機(jī),也就是一般的數(shù)碼及單反相機(jī)來獲取測繪數(shù)據(jù)。這種測繪通常被大家熟知的就是一些正射影像圖,大多用在國土調(diào)查、導(dǎo)航地圖更新、水土流失監(jiān)測、林業(yè)調(diào)查等領(lǐng)域。其中能獲取的數(shù)據(jù)有一些空間信息、等高線等等。
高程圖
在正射影像技術(shù)之后,又出現(xiàn)了傾斜攝影測量。傾斜攝影測量技術(shù)以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復(fù)雜場景,通過高效的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性,為真實(shí)效果和測繪級(jí)精度提供保證。目前,國內(nèi)外已廣泛開展傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用,傾斜攝影建模數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內(nèi)容。
傾斜攝影的好處就比較多了,首先成本低,不需要專門設(shè)備普通家用照相機(jī)也能得到精度很高的地圖(厘米級(jí)),其原理就是基于三角定位,從不同方向拍攝多張照片進(jìn)行分析,當(dāng)然對軟件的能力和計(jì)算能力要求很高,但隨著發(fā)展這兩點(diǎn)不斷進(jìn)步,傾斜攝影正在成為主流測試手段。
傾斜攝影的設(shè)備:5個(gè)SONYQX1綁在一起。
3.多光譜
通過近紅外相機(jī)或者多光譜相機(jī)獲取遙感數(shù)據(jù)(eBeeSQ助力精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展),帶來了一個(gè)行業(yè)的全新變革。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)步伐的加快,遙感代表著農(nóng)用無人機(jī)的另一個(gè)廣闊未來。
另外提一下非測繪范疇的應(yīng)用:用于野生動(dòng)物監(jiān)測的熱紅外傳感器。紅外熱像儀是一種可探測目標(biāo)的紅外輻射,并通過光電轉(zhuǎn)換、電信號(hào)處理等手段將目標(biāo)物理的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換為視頻圖像的設(shè)備。紅外熱像儀本身并不發(fā)射紅外,它只是被動(dòng)的從被測物體向外界發(fā)出的輻射能量來得到物體對應(yīng)的溫度。
無人機(jī)搭載的熱紅外傳感器拍攝野生動(dòng)物
那么無人機(jī)遙感可以為農(nóng)林業(yè)提供哪些解決方案呢?
監(jiān)測病蟲害
利用遙感監(jiān)測技術(shù)跟追病蟲害進(jìn)展情況,有利于展開精準(zhǔn)治理工作,做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理,也有利于早期防治。
?。o人機(jī)監(jiān)測麥田銹病情況)
在美國、澳大利亞等地,用無人機(jī)遙感監(jiān)測并不罕見。比如,美國有種植戶用無人機(jī)監(jiān)測的麥田銹病情況,從中可以明顯看出哪里是重災(zāi)區(qū)。也有人用無人機(jī)查看苜蓿地里的菟絲子,從而能在災(zāi)害大規(guī)模爆發(fā)前做到提早預(yù)防。
統(tǒng)計(jì)分析植株數(shù)量和成苗率
無人機(jī)遙感測繪的另一個(gè)用途是統(tǒng)計(jì)植株數(shù)量。相比于耗時(shí)且只能抽樣調(diào)查的手動(dòng)計(jì)數(shù),無人機(jī)統(tǒng)計(jì)更加全面,準(zhǔn)確性更高。
?。ɡ脽o人機(jī)技術(shù)分析植株成苗情況)
據(jù)報(bào)道,2016年6月,基于云計(jì)算的無人機(jī)軟件和制圖解決方案供應(yīng)商DroneDeploy、農(nóng)業(yè)合作分析公司Aglytix和農(nóng)業(yè)技術(shù)公司AgriSens合作,為農(nóng)作物提供生長分析工具,通過農(nóng)作物數(shù)量統(tǒng)計(jì)、農(nóng)作物占地面積來分析當(dāng)前農(nóng)作物是否為最佳生長距離。
除此之外,用戶也可以借助無人機(jī)遙感測繪的硬件和軟件技術(shù),分析新栽培植株的成苗率,以確定重新栽種方案。
分析土壤屬性
土壤、作物等地物固有的反射光譜特性是農(nóng)業(yè)遙感的基礎(chǔ)??梢员挥脕磉M(jìn)行作物長勢、作物品質(zhì)、作物病蟲害等方面的監(jiān)測。
?。o人機(jī)技術(shù)和土壤取樣技術(shù)結(jié)合,分析土壤屬性)
將無人機(jī)遙感測繪的歸一化植被指數(shù)(NDVI)圖與土壤取樣分析相結(jié)合,從而生成土壤營養(yǎng)元素圖。這種將二者結(jié)合的方法,相較于原來的只靠土壤取樣分析法(每兩英畝取一個(gè)樣本)更加詳細(xì)和精準(zhǔn)。
自然災(zāi)害后作物受損評(píng)估
植被的整個(gè)生長發(fā)育過程與氣象息息相關(guān),氣候變化和災(zāi)害性天氣是直接影響植被生長,不可避免的自然災(zāi)害發(fā)生后,遙感技術(shù)可以用于評(píng)估暴風(fēng)雨和冷凍災(zāi)害后受損情況。
?。ū╋L(fēng)雨災(zāi)害后作物受災(zāi)情況)
無人機(jī)服務(wù)公司利用無人機(jī)技術(shù)生成災(zāi)后評(píng)估報(bào)告,詳細(xì)標(biāo)出了輕微受損區(qū)、中度受損和重度受損區(qū),并且計(jì)算出了各自面積和所占比例,讓農(nóng)戶可以直觀了解災(zāi)后損失情況。
總覽地形概況,及時(shí)調(diào)整水土保持策略
?。ㄌ萏锒S圖(左)和梯田高程圖(右))
利用遙感技術(shù)生成的高分辨率影像對水土保持進(jìn)行檢測,有利于提取更詳盡的水土保持措施。利用無人機(jī)生成高程圖可以直觀看到梯田的整體布局,便于梯田管理者隨挖隨填,及時(shí)整改階地和排水系統(tǒng)。
此外,遙感技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,也被廣泛運(yùn)用到森林資源調(diào)查、森林調(diào)查因子估測、森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測,森林災(zāi)害監(jiān)測等工作中,在工作的過程中,針對不同的應(yīng)用方向也在不斷地開發(fā)相應(yīng)的遙感專題應(yīng)用系統(tǒng)。
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