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多光谱项目实例分享
 
多光谱项目实例分享
来源:北京天弘基业技术中心   加入时间:2019-05-07    作者:天弘基业技术工程部    阅读:625

随着光谱传感技术和图像处理与分析软件的日益成熟,无人机多光谱软硬件一体化程度和观测精度及易用性得到极大的发展。无人机多光谱遥感已在农业、林业、资源、生态、环境保护等领域应用日益广泛。日前,北京天弘基业应某科研单位邀请利用瑞士senseFly eBee SQ无人机搭载全球著名的小型多光谱相机sequoia,获取多光谱及RGB数据,并生成NDVI指数图,助力其对相关植被进行研究!



项目概况


本次项目目的是为了获取同一时段同一区域无人机多光谱影像与卫星遥感影像进行比对获取相关植被信息。测区位于南方某复杂山区,属于高落差地形,高差约250米,测区约2.3平方公里,如图1所示。

图1 测区范围



飞行概况


机型选择:由于测区高差起伏较大,且正值多雨季节,项目工期紧,另外为保证多光谱照片具有较高光谱分辨率,于是选用了具有仿地飞行功能且安全便携,适合单兵作业的eBee SQ固定翼无人机进行作业(如图2所示),单架次续航可达55分钟,其搭载的Sequoia五通道相机(含RGB、近红外、红边、红、绿),配合相机检校板及Pix4D专业航测处理软件,如图3所示,可准确快速获得NDVI指数及其他相关遥感信息。

图2 eBee SQ无人机

图3 sequoia多光谱五通道相机

飞行参数:考虑地形复杂等综合因素,将航向和旁向重叠度均设为80%,相对航高设为180m,预计飞行时间103分钟,如图4所示,实际飞行时间110分钟,三个架次轻松完成了作业任务(具备断点续飞功能)!

图4 设置航飞任务及飞行参数


相机检校

为了得到绝对准确的值,我们使用配套的相机检校板进行辐射目标校准(如图5所示),飞行前利用eMotion里自带的检校拍摄程序可快速获取检校图片,如图6所示,注意在拍摄时相机距离校准板的具体应在50cm-100cm之间,确保传感器尽量水平,同时飞机上部的阳光传感器和检校板不能有阴影,按下eMotion中的calibrate按键,检校完成。

图5 辐射校准板

图6 eMotion进行检校板拍摄

图7 拍摄样张案例



处理成果


采集的多光谱数据利用Pix4dmapper软件进行后处理分析,处理前需分别对四个波段影像(Green、Red、Red edge、NIR)进行辐射校正(如图8所示),加载无人机起飞前地面采集含有校准板的影像,对应依次输入校准板各波段反射率值(如图9所示)。

图8 校准各波段数据

图9 输入各波段反射系数(以Green为例

利用Pix4D软件对各波段处理生成反射图如下:

图10 各波段反射图

NDVI,即归一化差分植被指数,利用Red与NIR波段反射率可获得NDVI指数,进而将其分类可获得彩色NDVI指数图(如图11所示),指数图结合来自反射图的信息,可突出显示直接或间接影响植被健康差异的问题。

同时,使用Pix4D也可导出shapefile格式的应用地图,可直接在农业设备中使用。

图11 NDVI指数图



经验分享



利用无人机多光谱影像可生成植被指数(NDVI)、数字表面信息(DSM)等信息,将这些信息与具体应用建立关系,可以生成不同的应用专题图。另外,处理多光谱数据时需注意:

1、在每次飞行之前,在地面上多光谱传感器应对准已知反射率值的参考校准板拍照,内业与成像的多光谱图像进行辐射测量校准,保证空中不同时刻采集的数据具有辐射均一性!太阳光照传感器可减少光线变化对反射率的影响,同步记录拍照时刻的入光环境量能量,用于更精确的辐射校准。

2、辐射校准板在日常运输和使用过程中,应尽量避免用手直接接触校准板正面的灰色部分,运输过程中应放入保护套中,保证校准板的准确性。

3、利用eBee SQ无人机+eMotion专业地面站软件+sequoia多光谱相机+Pix4D后处理软件,形成一整套全流程,有极高应用价值的遥感数据采集分析方案,在保证安全便携的同时,又具备高精度的数据采集、分析和成果应用,流程简单,结果准确,可以林业、农业等相关行业得到广泛应用。



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