農(nóng)業(yè)多光譜相機(jī)rededge-mx農(nóng)業(yè)應(yīng)用好處

農(nóng)業(yè)多光譜相機(jī)rededge-mx農(nóng)業(yè)應(yīng)用好處介紹：

RedEdge-MX 5通道多光譜相機(jī)是RedEdge-M的升版，這款產(chǎn)品技術(shù)更加*，集成化程度更高，更加易于集成到各種型號(hào)的無(wú)人機(jī)設(shè)備上，這款多光譜相機(jī)繼承了RedEdge-M的諸多性能，與RedEdge-M相比，它將DLS光照傳感器模塊和GPS模塊集成到起，形成新代DLS2代，其擁有更多的感光器件，有*輻照和太陽(yáng)角度測(cè)量技術(shù)，它提供更準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，大大減少了后期處理的需要，大大提高了輻射測(cè)量精度。

主要特點(diǎn)： 

①同時(shí)收集紅、綠、藍(lán)、紅邊、近紅外五個(gè)不連續(xù)的光譜波段

②地物分辨率位于離地高度120米可達(dá)8厘米

③局的快門設(shè)計(jì)可消除各種平臺(tái)上的圖像失真

④直觀的網(wǎng)絡(luò)界面，能與任何WIFI設(shè)備連接

⑤DLS光照傳感器模塊和GPS模塊集成形成DLS2代，提高集成度和輻射測(cè)量精度

農(nóng)業(yè)多光譜相機(jī)rededge-mx農(nóng)業(yè)應(yīng)用好處介紹

  農(nóng)用無(wú)人機(jī)上的多光譜成像攝像機(jī)傳感器可以使農(nóng)民更有效地管理作物，土壤，施肥和灌溉。通過(guò)大限度地減少噴霧，肥料，浪費(fèi)水分，同時(shí)增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，對(duì)農(nóng)民和更廣泛的環(huán)境有巨大的好處。

多光譜相機(jī)遙感成像技術(shù)使用綠色，紅色，紅邊和近紅外波段捕獲作物和植被的可見(jiàn)和不可見(jiàn)的圖像。多光譜圖像集成到那些能將信息輸出成有意義數(shù)據(jù)的軟件應(yīng)用程序中，這種土地遙測(cè)，土壤和作物數(shù)據(jù)使農(nóng)民能夠更有效地節(jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)減少農(nóng)藥的使用。

在本文中，我們將介紹多光譜成像技術(shù)，反射率，波段和植被指數(shù)（如NDVI和NDRE）的基礎(chǔ)知識(shí)，展示了這些信息如何使農(nóng)民對(duì)土壤和植物的健康狀況非常了解。

我們還向您展示了多光譜傳感器以及可以安裝多光譜傳感器的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)。還有些非常好的視頻介紹，但由于國(guó)內(nèi)無(wú)法使用Youtube的問(wèn)題，我們有機(jī)會(huì)再另行展示。

多光譜成像農(nóng)用無(wú)人機(jī)

多光譜成像的優(yōu)點(diǎn)

多光譜圖像是評(píng)估土壤生產(chǎn)力和分析植物健康的非常有效的工具。以肉眼觀察土壤和農(nóng)作物的健康狀況非常有限，落后不可取的。多光譜傳感器技術(shù)能夠比農(nóng)民的肉眼看到更多的東西。

多光譜成像產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有如下幾點(diǎn)好處：

• 識(shí)別有害生物，疾病和雜草。通過(guò)早期檢測(cè)優(yōu)化農(nóng)藥使用和作物噴霧。

• 提供有關(guān)土壤肥力的數(shù)據(jù)，并通過(guò)檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)缺乏來(lái)優(yōu)化施肥。幫助土地管理，是否進(jìn)行生產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)作物等。

• 計(jì)算植物并確定作物數(shù)量或種植間距問(wèn)題。估計(jì)作物產(chǎn)量。

• 測(cè)量灌溉。通過(guò)識(shí)別懷疑水分脅迫的地區(qū)來(lái)控制作物灌溉。根據(jù)多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行土地改良，如安裝排水系統(tǒng)和水路。

• 查看農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)作物的破壞，進(jìn)行必要的修理或更換有問(wèn)題的機(jī)械。

• 調(diào)查圍欄和農(nóng)場(chǎng)建筑。

• 監(jiān)測(cè)牲畜。

年解決方案

對(duì)于多光譜圖像來(lái)說(shuō)，非常有效，這種傳感器技術(shù)可以在整個(gè)作物周期中使用。假使在播種，灌溉，施肥或收割期間使用，無(wú)人機(jī)提供的多光譜圖像都能夠在每個(gè)季節(jié)中幫助農(nóng)民在每個(gè)步驟中有效的管理作物。

通過(guò)多光譜傳感器和成像功能，可為農(nóng)民提供了增加產(chǎn)量和減少作物損害的新方法。

多光譜攝像機(jī)遙感無(wú)人機(jī)

調(diào)查/檢查/ 3D地圖/多光譜成像

在我們進(jìn)步深入研究多光譜成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的主題之前，任何個(gè)農(nóng)場(chǎng)的基本任務(wù)之是明確地檢查作物，圍欄和建筑物。

這種類型的工作的無(wú)人機(jī)需要具有衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），人稱視野（FPV），穩(wěn)定的萬(wàn)向節(jié)，攝像機(jī)甚至自主航點(diǎn)導(dǎo)航。

多光譜成像技術(shù)

什么是多光譜圖像

多光譜圖像傳感器通過(guò)電磁光譜捕獲特定頻率的圖像數(shù)據(jù)。這些波長(zhǎng)可以通過(guò)濾光器或通過(guò)使用對(duì)特定波長(zhǎng)敏感的儀器（包括來(lái)自出我們可見(jiàn)視線的頻率的光），例如紅外線來(lái)分離。光譜成像還可以提取人眼未能捕獲的其它附加信息。

多光譜圖像的重要性

人眼僅對(duì)400和700 nm之間的波長(zhǎng)敏感，這被稱為可見(jiàn)光譜。人們可以感受到從紫色到紅色的各種顏色。然而，光的波長(zhǎng)可以比我們可見(jiàn)的視力更短（紫外）或更長(zhǎng)（紅外）。

盡管我們看不到它們，但這些看不見(jiàn)的波段很好的顯示了土壤，植物和作物的農(nóng)藝特征。

下面本來(lái)有個(gè)非常的視頻，它更多地解釋了遠(yuǎn)程光譜感測(cè)和映射的主題，但由于它是在Youtube上的，所以只好哦喔。

農(nóng)業(yè)多光譜圖像

多光譜圖像基礎(chǔ)

每個(gè)物體表面都能反射出些它所接收到的光，具有不同表面特征的物體以不同的方式反射或吸收太陽(yáng)的輻射。反射光與入射光的比例稱為反射率，并以百分比表示。

植被指數(shù)

植被反射率屬性用于得出植被指數(shù)（VI），這些指標(biāo)用于分析各種生態(tài)。植被指數(shù)由兩個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的反射率測(cè)量構(gòu)成，以分析植被的特定特征，如葉面積和含水量。

植被與太陽(yáng)輻射相互作用與其他天然材料（如土壤和水體）不同。太陽(yáng)輻射的吸收和反射是與不同植物材料的許多相互作用的結(jié)果，其隨波長(zhǎng)的變化很大。

水，顏料，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和碳分別在400nm至2500nm的反射光譜中表現(xiàn)，具有經(jīng)常重疊但光譜不同的反射行為。這些已知的特性，使科學(xué)家能夠組合不同波長(zhǎng)的反射率測(cè)量，以通過(guò)定義VI來(lái)增強(qiáng)特定的植被特征。

盡管已經(jīng)在科學(xué)文獻(xiàn)中發(fā)表了150多個(gè)植被指數(shù)，但只有小部分具有重要的生物物理基礎(chǔ)或已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試。植被指數(shù)是NDVI（歸化差異植被指數(shù)），NDRE（歸化差分紅邊）也非常常見(jiàn)。Sentra的單個(gè)傳感器具有可選的NDRE濾片。

NDVI 植被指數(shù)

歸化差異植被指數(shù)（NDVI）是植物“綠色度”或光合作用指數(shù)，是植被指數(shù)的指標(biāo)之，植被指數(shù)是基于不同的表面反射不同類型的光的觀察。

特別是光合作用活躍的植被吸收了大部分紅光，同時(shí)反射出大部分近紅外光。死亡或受到脅迫（不健康）的植被反射了更多的紅光和更少的近紅外光。同樣地，非植被物質(zhì)表面在光譜上具有更均勻的反射率。

通過(guò)從遙感圖像中獲取紅色和近紅外波段的比例，可以定義植被指數(shù)“綠色度”，歸化差異植被指數(shù)（NDVI）可能是這些植被指數(shù)中常見(jiàn)的。NDVI是以每像素為基礎(chǔ)計(jì)算出為來(lái)自圖像的紅色和近紅外波段之間的歸化差異。

NDVI可以由任何具有紅色和近紅外波段的圖像計(jì)算出來(lái)，NDVI的生物物理解釋是吸收的光合有效輻射的分?jǐn)?shù)。

許多因素影響NDVI值，如植物光合作用，植物覆蓋，生物量，植物和土壤水分以及植物脅迫，因此，NDVI與研究人員和管理者感興趣的許多農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)屬性相關(guān)（例如，凈初生產(chǎn)力，冠層覆蓋率，裸地面覆蓋率）。

此外，由于它是兩個(gè)頻帶的比例，NDVI有助于補(bǔ)償圖像中由于斜率和方面而在照明中的差異，以及圖像之間的差異，例如當(dāng)獲取圖像時(shí)的時(shí)間或時(shí)間。因此，像NDVI這樣的植被指數(shù)使得隨著時(shí)間的推移可以比較圖像，尋找農(nóng)業(yè)和生態(tài)重要的變化。

NDVI 作物管理優(yōu)勢(shì)

• 冠層覆蓋和密度檢測(cè)

• NDVI隨時(shí)間提供準(zhǔn)確的增長(zhǎng)趨勢(shì)

• 冰霜傷害檢測(cè)

• 大規(guī)模病蟲(chóng)害

• 優(yōu)化作物流轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間

• 生態(tài)效益

• 隨著時(shí)間的推移，植被動(dòng)力學(xué)或植物物候變化

• 生物質(zhì)生產(chǎn)（Biomass production）

• 與放牧管理相關(guān)的放牧影響或?qū)傩裕ɡ绶硼B(yǎng)率）

• 牧場(chǎng)條件的變化

• 植被或土地覆蓋分類

• 土壤濕度

• 碳匯量或CO2通量（Carbon sequestration or CO2 flux ，雖然還有其他物理過(guò)程在土壤呼吸中起作用，但CO2運(yùn)動(dòng)或CO2通量在土壤中是土壤呼吸的主要功能。土壤二氧化碳通量是大氣碳平衡量的重要組成部分，在氣候變化研究中是非常重要的變數(shù)。土壤呼吸也是土壤生物健康和活力的重要指標(biāo)，是評(píng)估生物修復(fù)工作效能和不斷變化的農(nóng)業(yè)實(shí)踐影響的工具。）

NDRE 植被指數(shù)

歸化差異紅色邊緣指數(shù)（NDRE）是種度量，可用于分析從多光譜圖像傳感器獲得的圖像中的植被健康與否。它類似于歸化差異植被指數(shù)（NDVI），但使用近紅外和紅色邊緣的比例。

NDRE使用紅色邊緣濾光片來(lái)查看作物華蓋的反射率。紅色邊緣是植被反射光譜紅光到近紅外NIR過(guò)渡帶中的個(gè)區(qū)域，標(biāo)志著紅色可見(jiàn)區(qū)域葉綠素吸收與NIR區(qū)葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)散射的界限。這個(gè)東西可以讓您通過(guò)確定作物的很多不同變量對(duì)其進(jìn)行管理。我們只要了解葉綠素的水平，就可以擁有監(jiān)測(cè)光合作用活動(dòng)的能力。

有了這些信息，您可以根據(jù)光合作用活動(dòng)的改變并優(yōu)化收割的時(shí)間。作物到了收獲期間就會(huì)出現(xiàn)如下類似情況：杏仁中分離的殼體或葡萄中的大糖分含量，正隨著著NDRE值發(fā)生著顯著的變化。發(fā)生這種變化究其原因是水果/堅(jiān)果已經(jīng)達(dá)到成熟時(shí)，由于光合作用產(chǎn)生的糖分子不再需要這么高的需求。正是這種變化關(guān)系為您提供了收獲調(diào)度的作物管理工具，以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。

其它因素，如昆蟲(chóng)的侵襲也可能會(huì)改變?nèi)~綠素含量并引起作物脅迫。因此，通過(guò)使用NDRE，您可以確定杏仁區(qū)域的螨蟲(chóng)爆發(fā)有多嚴(yán)重，然后使用精確的方法終止侵染。這不僅可以監(jiān)控疫情，還可以降低與病蟲(chóng)害防治相關(guān)的成本。

多光譜軟件應(yīng)用

現(xiàn)在已經(jīng)圍繞VI建立了許多精密農(nóng)業(yè)和農(nóng)作物脅迫工具和應(yīng)用，以提供包括多光譜數(shù)據(jù)的處理，存儲(chǔ)，呈現(xiàn)和分析的完整解決方案。下面講計(jì)相關(guān)多光譜軟件應(yīng)用的些信息。

植被光譜

物體的反射特性取決于具體材料及其物理和化學(xué)狀態(tài)（如水分），表面粗糙度以及幾何環(huán)境（例如陽(yáng)光的入射角）。重要的表面特征是顏色，結(jié)構(gòu)和表面紋理，物體感知的顏色對(duì)應(yīng)于具有大反射率的可見(jiàn)光譜的波長(zhǎng)。

這些差異使得可以通過(guò)分析其光譜反射率模式或光譜特征來(lái)識(shí)別不同的地球表面特征或材料。這些特征可以以所謂的光譜反射曲線作為波長(zhǎng)的函數(shù)來(lái)顯現(xiàn)。

下圖顯示了三種基本類型的地球特征的典型光譜反射曲線：綠色植被，干燥的裸土和清水。綠色，紅色和紅外線是農(nóng)業(yè)中主要的。紅邊（對(duì)應(yīng)于近紅外線入口點(diǎn)的短波段）也有時(shí)用于獲得附加指標(biāo)。植被光譜圖像來(lái)自Markelowitz，有關(guān)下面反射率和植被波段的更多細(xì)節(jié)和解釋。

植被曲線

健康綠色植被的光譜反射率曲線在植物葉片中的顏料產(chǎn)生的電磁光譜的可見(jiàn)部分具有顯著的小反射率。健康的植被將在藍(lán)色和紅色的波段吸收，產(chǎn)生所謂的“綠色健康植被”。

與此同時(shí)，近紅外線的反射率急劇增加。受脅迫的植被也可以被檢測(cè)出來(lái)，因?yàn)槭苊{迫植被的紅外線反射率要低得多。

土壤曲線

裸土的光譜反射曲線變化不大。反射率曲線受水分含量，土壤質(zhì)地，表面粗糙度，氧化鐵和有機(jī)物的存在的影響。這些因子不如在植被反射光譜中觀察到的吸光度特征明顯。

水曲線

水曲線的特征在于在近紅外波長(zhǎng)范圍及以上的高吸收。由于這種吸收性能，水體以及含水特征可以通過(guò)遙感數(shù)據(jù)輕松檢測(cè)，定位和描繪?；鞚崴诳梢?jiàn)光區(qū)域比透明水具有更高的反射率。

對(duì)于含有高葉綠素濃度的水分也是如此。這些反射率模式用于檢測(cè)藻類菌落。

多光譜植被波段

綠色

綠色對(duì)應(yīng)于500-600nm光譜帶中的反射能量，并且在該帶中具有大的反射率。反射峰在550nm左右。已經(jīng)證明，該光譜帶與植物中所含的葉綠素的量密切相關(guān)。

在植被光譜的這個(gè)可見(jiàn)部分，健康植物的反射曲線在綠色波段（在550nm的范圍內(nèi)）具有大的反射率。這就是為什么植物對(duì)我們來(lái)說(shuō)是綠色的。

稱為葉綠素的葉子中的化合物強(qiáng)烈地吸收紅色和藍(lán)色波長(zhǎng)的輻射，但反射出綠色波長(zhǎng)。葉片在夏天對(duì)我們來(lái)說(shuō)“綠色”，葉綠素含量大。

秋天，葉片中的葉綠素較少，因此紅色波長(zhǎng)的吸收和比例反射較少，使得葉子呈紅色或黃色（黃色是紅色和綠色波長(zhǎng)的組合）。

健康作物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作為近紅外波長(zhǎng)的優(yōu)良漫反射器。測(cè)量和監(jiān)測(cè)近紅外線反射率是確定植被如何健康（或不健康）的種方法。

植物在脅迫下反射的可見(jiàn)光譜中的大部分光線都處于綠色范圍。因此，肉眼看來(lái)，脅迫下的植物與健康的植物無(wú)法區(qū)分。另方面，在紅外范圍內(nèi)的光的反射率中可以看出差異，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

紅色

它對(duì)應(yīng)于600-700nm光譜帶中的反射能量，被該波段中的葉綠素大量吸收導(dǎo)致低反射率。相對(duì)于生物量，LAI（葉面積指數(shù)），土壤歷史，作物類型，濕度和植物脅迫等因素，反射率差異很大。對(duì)于大多數(shù)作物，這波段對(duì)植物和土壤之間有很好的對(duì)比，廣泛用于編制農(nóng)業(yè)中大多數(shù)植被指數(shù)。

紅邊

這是個(gè)非常窄的帶（700-730nm），對(duì)應(yīng)于近紅外線的入口點(diǎn)。這是反射率突然變化的點(diǎn)，從紅色的強(qiáng)烈吸收到近紅外的大量反射。該帶對(duì)植物脅迫非常敏感，并提供關(guān)于綠藻的信息。

• 作物健康分析

• 作物點(diǎn)數(shù)

• 水管理

近紅外（NIR）

對(duì)應(yīng)于700 nm至1.3μm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，具有研究波段的反射率。該反射率與植物葉綠素含量之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。當(dāng)植物受到脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生該帶中反射率的非常顯著的變化。伴隨紅色光譜帶起使用，紅外線廣泛用于編制農(nóng)業(yè)中大多數(shù)植被指數(shù)。

NIR對(duì)葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)敏感，并提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)作物健康狀況。

• 土壤性質(zhì)和水分分析

• 作物健康和脅迫分析

• 水管理

• 侵蝕分析

• 作物點(diǎn)數(shù)

健康植被吸收藍(lán)色和紅光能量來(lái)燃燒光合作用并產(chǎn)生葉綠素。具有更多葉綠素的植物將比不健康的植物反射更多的近紅外能量。因此，分析可見(jiàn)光和紅外波長(zhǎng)的吸收和反射的植物光譜可以提供有關(guān)植物健康和生產(chǎn)力的信息。