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技术规划
Ecodrone?高光谱-红表热成像无人机遥感技术 ——林木病虫害早期诊断和量化
功夫:2021-12-17    作者:南宫NG28 点击量:

南宫NG28推出无人机遥感丛林病虫害钻研监测技术规划——Ecodrone? UAS-8高分辨率高光谱-红表热成像无人机遥感平台:

l  8旋翼专业无人机遥感平台,搭载AFX高光谱成像、机载PC及红表热成像可飞行作业30分钟以上,有效覆盖面积超10公顷

l  厘米级地面分辨率,50m高度地面分辨率达3.5cm,30m高度(用于田间高通量作物表型分析)地面分辨率可达2cm

l  50m高单样线飞行作业可自动采集形成宽度36m的样带高光谱成像大数据

l  科研级Thermo-RGB成像:640×512像素,多点黑体校准,活络度50或30mK,测温领域-25℃-150℃/-40℃-550℃,在线实时温度丈量分析,10倍光学变焦RGB镜头,全高清画质,磁编码自稳云台,实时姿势调整,可选配CWSI成像,实时丈量作物水分胁迫指数

l  专业无人机遥感技术规划,同步获取高光谱与红表热成像数据,利用软件可直接得出90多个VI(植物光谱反射指数)、F(叶绿素荧光)、尺度化冠层温度、CWSI(水分胁迫指数)等

l  荣获2020年检验检测认证认可行业年度风浪榜“仪器设备十大新锐产品”

l  利用于精准农业钻延注林木表型遥赣注病虫害监测、丛林资源调查评估、生物多样性监测等

微信截图_20211217155126.png

重要技术指标:


高光谱成像

红表热成像

AFX10

AFX17

Thermo-RGB

波段领域

400-1000nm

900-1700nm

7.5-14μm

光谱通路数

224

224

1热成像+1 RGB

空间像素数

1024像素

640像素

640×512像素

地面分辨率

3.5cm@50m AGL

5.5cm@50m AGL

6.5cm@50m AGL

探测器

CMOS

InGaAs

非造冷VOx微幅射探测器

FWHM

5.5nm

8.0nm

-

光谱采样率

2.68nm

3.5nm

-

帧频

330FPS

670FPS

30Hz/9Hz

信噪比(峰值)

400:1

1200:1

-

光圈值

F/1.7

-

视场角

38°

45°或其他

数据接口

GigE

USB或SSD或 SD卡

钻研案例1:大面积橄榄树黄萎病的早期检测和定量钻研

橄榄树黄萎。╒W)是一种由大丽轮枝菌引起的重要通过泥土进行迅速传布的疾病,这种真菌通过习染植物根部,阻塞水流并关关气孔降低蒸腾速度,从而造成水分蒸发削减,使树冠温度升高,最终导致叶片褪绿和落叶。因而,尽早发现习染有助于预防病原体向新的区域传布,尤其是对于尚未习染病原体的区域,有助于进行提前预防和执行优化改进措施。

西班牙钻研人员利用无人机遥感平台搭载高光谱相机和红表热成像相机,对西班牙南部塞维利亚省Ecija地域的3000公顷蕴含分歧泥土和作物治理特点的贸易化橄榄树地块进行遥感成像,获得了该区域每棵树的尺度冠层温度(Tc-Ta) 和260个通路的光谱数据,基于该数据并通过降维处置,使用线性判断分析(LDA)和支持向量机(SVM)两种步骤对黄萎病的侵染水平进行了大规模遥感评估分类。

微信截图_20211217155817.png

 

图1-1:分歧VW习染水平的橄榄树,a-e顺次递增(左图);中心图中黄色区域代表分歧水平黄萎病的橄榄树地块,a-i图显示在分歧泥土和作物治理差距下各地块高分辨率细节(右图)

 

了局显示,对于整个数据集,LDA的总精度为59.0%,SVM的总精度为79.2%,SVM 得到了更高的总体正确率。而LDA对初始习染VW和严沉水平较低级此外树木进行了更好的分类,正确率别离达到71.4%和75.0%。钻研还发现归一化冠层温度、叶绿素荧光、结构指数、叶黄素、叶绿素、类胡萝卜素和疾病指标是判断黄萎病习染早期和晚期的最佳指标。了局批注,这种在大领域果园尺度钻研沉开发的步骤合用于对蕴含分歧泥土类型和作物治理特点的橄榄树园的大面积监测。

微信截图_20211217155313.png

图1-2:左:a)红表热成像DOM图,b)a中红框区域的橄榄树冠层鉴别,c)分歧习染水平的 Tc-Ta

右:a)高光谱成像DOM图,b)a中红框区域的橄榄树冠层鉴别,c)分歧习染水平的橄榄树冠层反射率

钻研案例2:杏树红叶斑病早期检测和量化

杏树是一种沉要的经济作物,其果仁拥有优良的药用价值,宽泛利用于食品、化妆品及医药等领域。而红叶斑病是影响杏树的重要真菌性壹病害之一,通过无人机遥感技术成立杏树染病的田间地图,可正确并尽早地发现疾病,评估其染病严沉水平,从而进行合理喷药,实现精准农业治理。

微信截图_20211217155333.png

图2-1:杏仁叶习染红叶斑。╝-c:染病情况逐步严沉);(d):严沉习染的杏树

西班牙国度钻研委员会农业钻研所钻研人员基于无人机遥感技术,通过高分辨率红表热成像和高光成像获取冠层温度和植被指数,在叶片和冠层水平上评估了杏树红叶斑病的影响,选取LDA、SVM等分歧步骤组合对红叶斑严沉水平进行量化和判断。钻研发现,叶绿素、类胡萝卜素指数和叶绿素荧光对红叶黑点病的早期诊断成效较好。线性模型在分辨无症状植株和红叶斑病习染晚期植株方面阐发出更好的成效,而非线性SVM步骤在分辨无症状植株和红叶斑病习染早期植株方面阐发较好。另表,叶片尺度上的气孔导度、叶绿素含量、叶绿素荧光、光化学反射指数和光谱反射率的丈量了局批注,健全叶片与有症状叶片的绿色区域之间无显著差距。本钻研批注,使用高分辨率高光谱影像和红表热成像数据对红叶斑病进行早期检测和量化拥有可行性。

微信截图_20211217155405.png

图2-2:左:a)高光谱成像DOM图,b)a中红框区域的橄榄树冠层鉴别,c)分歧习染水平的橄榄树冠层反射率

右:a)红表热成像DOM图,b)a中红框区域的橄榄树冠层鉴别

 

参考文件:

1. Calderón R, Navas-Cortés J A, Zarco-Tejada P J. Early detection and quantification of Verticillium wilt in olive using hyperspectral and thermal imagery over large areas[J]. Remote Sensing, 2015, 7(5): 5584-5610.

2.        López-López Manuel, Calderón Rocío, González-Dugo Victoria, et al. Early Detection and Quantification of Almond Red Leaf Blotch Using High-Resolution Hyperspectral and Thermal Imagery[J]. Remote Sensing, 2016, 8(4):276.

 


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