隨著科技的發(fā)展,傳感器的搭載平臺從傳統(tǒng)的衛(wèi)星、飛機到無人機,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到數(shù)十公里光譜分辨率由幾個波段到數(shù)百個波段。而且,在遙感技術發(fā)展的數(shù)十年時間里積累了大量不同時期的遙感數(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)在空間和時間尺度上有了更多的選擇。
要實現(xiàn)高逼格的操作,傳感器功不可沒。目前無人機可以搭載的傳感器設備主要有:
1、激光雷達
激光雷達的主要發(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)點是絕對精度高,細節(jié)呈現(xiàn)質量高。雷達遙感可以利用微波成像不受天氣影響,可以全天時,全天候對地物大面積成像,可以很好地反映地物結構信息。缺點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
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。
利用無人機搭載可見光相機,也就是一般的數(shù)碼及單反相機來獲取測繪數(shù)據(jù)。這種測繪通常被大家熟知的就是一些正射影像圖,大多用在國土調查、導航地圖更新、水土流失監(jiān)測、林業(yè)調查等領域。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
在正射影像技術之后,又出現(xiàn)了傾斜攝影測量。傾斜攝影測量技術以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景,通過高效的數(shù)據(jù)采集設備及專業(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,為真實效果和測繪級精度提供保證。目前,國內外已廣泛開展傾斜攝影測量技術的應用,傾斜攝影建模數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內容。
傾斜攝影的好處就比較多了,首先成本低,不需要專門設備普通家用照相機也能得到精度很高的地圖(厘米級),其原理就是基于三角定位,從不同方向拍攝多張照片進行分析,當然對軟件的能力和計算能力要求很高,但隨著發(fā)展這兩點不斷進步,傾斜攝影正在成為主流測試手段。
傾斜攝影的設備:5個SONYQX1綁在一起。
3.多光譜
通過近紅外相機或者多光譜相機獲取遙感數(shù)據(jù)(eBeeSQ助力精準農(nóng)業(yè)發(fā)展),帶來了一個行業(yè)的全新變革。隨著精準農(nóng)業(yè)步伐的加快,遙感代表著農(nóng)用無人機的另一個廣闊未來。
另外提一下非測繪范疇的應用:用于野生動物監(jiān)測的熱紅外傳感器。紅外熱像儀是一種可探測目標的紅外輻射,并通過光電轉換、電信號處理等手段將目標物理的溫度分布圖像轉換為視頻圖像的設備。紅外熱像儀本身并不發(fā)射紅外,它只是被動的從被測物體向外界發(fā)出的輻射能量來得到物體對應的溫度。
無人機搭載的熱紅外傳感器拍攝野生動物
那么無人機遙感可以為農(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)測技術跟追病蟲害進展情況,有利于展開精準治理工作,做到及時發(fā)現(xiàn)、及時處理,也有利于早期防治。
?。o人機監(jiān)測麥田銹病情況)
在美國、澳大利亞等地,用無人機遙感監(jiān)測并不罕見。比如,美國有種植戶用無人機監(jiān)測的麥田銹病情況,從中可以明顯看出哪里是重災區(qū)。也有人用無人機查看苜蓿地里的菟絲子,從而能在災害大規(guī)模爆發(fā)前做到提早預防。
統(tǒng)計分析植株數(shù)量和成苗率
無人機遙感測繪的另一個用途是統(tǒng)計植株數(shù)量。相比于耗時且只能抽樣調查的手動計數(shù),無人機統(tǒng)計更加全面,準確性更高。
?。ɡ脽o人機技術分析植株成苗情況)
據(jù)報道,2016年6月,基于云計算的無人機軟件和制圖解決方案供應商DroneDeploy、農(nóng)業(yè)合作分析公司Aglytix和農(nóng)業(yè)技術公司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、農(nóng)作物占地面積來分析當前農(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遙感測繪的硬件和軟件技術,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。可以被用來進行作物長勢、作物品質、作物病蟲害等方面的監(jiān)測。
?。o人機技術和土壤取樣技術結合,分析土壤屬性)
將無人機遙感測繪的歸一化植被指數(shù)(NDVI)圖與土壤取樣分析相結合,從而生成土壤營養(yǎng)元素圖。這種將二者結合的方法,相較于原來的只靠土壤取樣分析法(每兩英畝取一個樣本)更加詳細和精準。
自然災害后作物受損評估
植被的整個生長發(fā)育過程與氣象息息相關,氣候變化和災害性天氣是直接影響植被生長,不可避免的自然災害發(fā)生后,遙感技術可以用于評估暴風雨和冷凍災害后受損情況。
?。ū╋L雨災害后作物受災情況)
無人機服務公司利用無人機技術生成災后評估報告,詳細標出了輕微受損區(qū)、中度受損和重度受損區(qū),并且計算出了各自面積和所占比例,讓農(nóng)戶可以直觀了解災后損失情況。
總覽地形概況,及時調整水土保持策略
?。ㄌ萏锒S圖(左)和梯田高程圖(右))
利用遙感技術生成的高分辨率影像對水土保持進行檢測,有利于提取更詳盡的水土保持措施。利用無人機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,及時整改階地和排水系統(tǒng)。
此外,遙感技術經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,也被廣泛運用到森林資源調查、森林調查因子估測、森林資源動態(tài)監(jiān)測,森林災害監(jiān)測等工作中,在工作的過程中,針對不同的應用方向也在不斷地開發(fā)相應的遙感專題應用系統(tǒng)。
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