無人機載植被冠層反射光譜測試系統(tǒng)基本原理：
太陽光誘導葉綠素熒光監(jiān)測系統(tǒng)與旋翼無人機的結合開辟了精準農業(yè)監(jiān)測的新型應用。葉綠素熒光包含豐富的光合信息，通過提取能夠表征植被、農作物、葉片、樹木冠層等反射光譜信號中的熒光信息，再結合熒光參數、葉綠素等生理生化參數（地面瞬時環(huán)境條件下測定）， 可判斷不同環(huán)境下（肥料、水分、病脅迫、病蟲害等） 作物的葉綠素熒光光譜特征及其熒光指標與其他參數（對冠層溫度、表面的輻照度、葉綠素含量測量）之間的關系， 因此機載葉綠素熒光監(jiān)測技術是高效、適時、快速、靈敏、無損探測作物植被等生理狀態(tài)及其與所處環(huán)境關系的理想監(jiān)測技術，可廣泛應用于評價植被等的健康狀態(tài)。
無人機載植被冠層反射光譜測試系統(tǒng)配置技術指標：
型號 | DJ-M600Pro | 飛控系統(tǒng)，高清圖傳，長時續(xù)航，增穩(wěn)云臺，智能飛行電池。 | ||
型號 | 可見-近紅外植被反射光譜測量系統(tǒng)（350-1000nm） | （標準版本） | ||
可見近紅外植被反射光譜以及葉綠素熒光測量系統(tǒng)(350nm- 1000nm&650-800nm) | （升級版） | |||
可見&近紅外植被反射光譜（350nm-1700nm）以及葉綠素熒光測量(350nm-1000nm)系統(tǒng)測量系統(tǒng) | （高配版） | |||
定制版本 | 可見-近紅外反射光譜測量（350-1700nm） | |||
可見近紅外植被反射 & 葉綠素熒光測試光譜測量 | 技術指標 | 可見-近紅外光譜儀 | 葉綠素熒光測試光譜儀 | 近紅外光譜儀 |
探測器 | Sony ILX511B linear silicon CCD array 2048 | 2D,Back-thinned CCD Array 1044x64 element CCD Hamamatsu | Single 1mm InGaAs detector (uncooled) | |
光譜范圍 | 350-1000nm | 650-800nm | 900-1700nm | |
光譜儀狹縫SMA | 50μm | 1mm高x25μm寬 | 1.8 x 0.025mm | |
通訊方式 | USB2.0 | USB2.0 | Micro USB | |
探測器尺寸 | 14μm*200μm | 24μm*24μm | Single 1mm InGaAs | |
像素 | 2048 Pixels | 1044*64（總共）/1024*58（有效） | 228Pixels | |
光譜采樣間隔 | 0.3nm | 0.17nm | 3.5nm | |
信噪比SNR | 250:1（滿信號） | 1000:1 | > 5,000:1 in 1s scan | |
波長穩(wěn)定性 | 0.02nm/℃ for 650nm range, 0.06 pixels/℃ | <3pixel shiftTyp. +/- 1nm, Max. +/- 2nm | Typ. 10nm, Max. 12nm Mean7.03nm | |
積分時間 | 1ms-65s | 8ms-60min | 0.635ms~60.960ms | |
Fiber input | SMA905 | SMA905 | SMA905 | |
A/D轉換 | 16bit | 18bit | 24bit | |
功能描述 | 光譜校準 | 采用Hg、Ne、Ar等作為標準光源對光譜進行波長校準定標。 | ||
實時太陽光采集校準系統(tǒng) | A、因探測器探測結果與太陽直接輻射的強度、方向以及散射輻射的強度及其空間分布相關，所以采用余弦校準器結構實時獲取太陽光光照信息，使得探測器精準的按照余弦定律來采集，用于相對光譜強度和光譜強度測量、發(fā)射光譜測量等。 B、在對地（或者植被目標）一側同樣有一個余弦校準器結構，可快速的獲取到目標的亮度等信息。 C、系統(tǒng)在出廠時，利用計量單位標定的光源系統(tǒng)完成輻射亮度定標（mw.cm2sr-1nm-1）。 | |||
光纖傳導 | 光纖使用一分二或一分三的結構，光纖長度1米。光纖狹縫1mm,每根光纖豎直排列62.5μm，數量16，兩根/ 三根匯合成一根。 | |||
暗背景采集 | 采樣電子Shutter，在光纖入光口前設計電子快門結構，通過控制主板發(fā)送相應的指令，Shutter實現不同采集環(huán)境下的背景信號。 | |||
輔助相機 | 借助輔助攝像功能，可以獲取監(jiān)控目標區(qū)域的RGB等圖像，以便更好的對研究區(qū)域進行定位。 | |||
GPS定位 | 獲取被監(jiān)測對象的經緯度信息，獲取太陽升降時間的信息，以便觸發(fā)系統(tǒng)運行與關閉等功能。 | |||
多種數據格式輸出等 | 輸出txt格式的文本數據；數據存儲在內置SD存儲卡； | |||
| 系統(tǒng)封裝 | 系統(tǒng)所有涉及到的硬件結構全部封裝在相應的運輸箱體內部。無需對光纖、信號線等進行大量的拆卸。適合長時間野外目標監(jiān)測使用。內部結構布局、材料選擇均符合技術應用需求。 | ||
反射光譜測量的是植被生化組分等對入射光譜的吸收信息，能夠反演植物群體的生化組分濃度信息。通過獲取植被冠層在350nm- 1700nm 范圍內的反射光譜信息，可反映植被冠層的生長狀態(tài)及生化組分信息。例如利用作物水分敏感波段960nm/1450nm 處的反射率可判斷作物葉片、冠層的含水量關系。綜合考慮葉片內部結構、葉片水分含量以及干物質等的影響，利用1600nm 與820nm 的反射率比值建立與等效水厚度EWT（Equivalent Water Thickness）的相關性。
僅依靠反射率光譜不能直接揭示植被光合作用和冠層生理動態(tài)。通過獲取植被葉片冠層等在680nm-800nm范圍內的反射光譜信息， 可提取分析688nm 處的O2-B 和760nm 處的O2-A 的熒光信號（以熒光信號做出的曲線- 葉綠素熒光誘導動力學曲線）。植物熒光在揭示植物細胞生物物理過利用效率的特殊信息、植物活力和生物產量密切相連性。
葉綠素熒光動力學技術在測定植物光合作用過程中光系統(tǒng)對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有*的作用，其葉綠素熒光參數更能表現植被的內在特點（如對各種生理參數（如葉面積指數LAI、植被覆蓋度、生物量、含水量、植物種類等）、生化參數（光合色素、糖類、淀粉、蛋白質等）進行提取、預測和估計）程中，可以反映光能。
