易科泰轻便型近地遥感与无人机遥感系统交付上海交通大学

植物光谱信息可以精准地反映作物的生长状况，对于高质量的农业生产、作物监测、抗性筛选等领域至关重要。易科泰轻便型近地遥感与无人机遥感技术的综合应用，不仅可以精确获取近地面的植物光谱信息，也可以高效地采集大范围的农田光谱信息及温度、激光点云等多源遥感数据，帮助用户更综合全面地了解植物的生长机制及健康状况，为农业遥感监测、植物表型研究提供陆空一体化解决方案。

近日，易科泰轻便型近地遥感与无人机遥感系统在上海交通大学农业与生物学院顺利交付，用于农作物生长研究。易科泰工程师详细介绍了两款系统的特点及使用流程，并基于用户提供的样品及试验田对用户进行实际操作和内业数据分析培训，数据结果清晰准确，有效展示了不同类别植物的生长状态差异，并进行了精准分类。

1. 高光谱成像系统数据分析结果

我们利用便携式高光谱成像系统采集用户提供的两类生菜的高光谱反射率数据，并进行分类处理。

左图：样品RGB图；右图：两类生菜反射率曲线图

根据RGB及光谱反射率数据可知，洛迦诺整体颜色偏黄，大速生则偏绿，洛迦诺在450-650nm波段反射率值明显高于大速生，红边波段整体蓝移，700nm之后的波段反射率低于大速生。这主要是由于植物生病或营养不良时，叶绿素吸收带（450nm-650nm）强度会减弱，反射率会变大，特别是650nm红色波段附近，所以植物看上去总是呈淡黄色，因此说明洛迦诺生菜的健康状况较差。

左、中图：植被指数图；右图：基于SAM分类法对两类生菜的分类结果

NIRv是修正的NDVI，反映植物光合效率；CCI是叶绿素与类胡萝卜素的比值，值越大表明叶绿素含量相对类胡萝卜素更高；HI表示植物的健康指数。基于SAM光谱角分类法利用两类生菜的典型光谱差异进行分类，分类结果良好。结合光谱指数图，可知大速生生菜的光合效率、叶绿素含量及健康指数均明显高于洛迦诺生菜，这与高光谱反射率曲线的结果一致，同时我们发现，大速生生菜的植株更加密集，说明同样的生长条件下，大速生生菜的存活率更高也更健康，适宜种植。

2. 无人机多光谱数据分析结果

基于无人机搭载多光谱传感器采集的数据，进行RGB三波段合成，数据清晰度非常高，结果如下：

左图：多光谱RGB合成图；右图：多光谱反射率曲线图

不同的植被呈现典型的植物光谱，在蓝色和红色波段范围内，形成两个吸收峰，在绿色附近由于吸收作用较小，形成一个反射峰，其中灌木在蓝红波段的反射率最低，说明其叶绿素含量高，实际观察下来也最绿；菜地3与乔木的红边斜率最高，说明植物健康，光合效率较强，其他地物中，白色塑料膜大棚的整体反射率最高，裸地最低，说明数据准确。

基于多光谱数据我们计算了几组植被指数：NDVI、HI、CIRedEdge和NDRE，结果如下：

多光谱植被指数图

表1 不同植被类型指数值

根据植被指数可以有效区分植被覆盖地区和其他地物，其中NDVI和HI的效果最 好，可以准确反映植被分布；根据CIrededge我们发现菜地4和灌木的叶绿素含量明显高于其他植被，这与光谱反射率值的结果吻合。

北京易科泰生态技术公司光谱成像与无人机遥感技术研究中心（西安）长期致力于光谱成像特别是高光谱成像创新应用研发集成、近地遥感与无人机遥感技术研发集成等，在光谱成像技术、作物生理生态与表型分析技术、碳源碳汇监测技术等领域，提供全面解决方案。