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Sequoia多光谱相机生成NDVI图进行植被分析
阅读次数：817 发布时间：2017/11/22 17:23:56
说起无人机在农业里的应用，大家*先想到的应该是“我喷喷喷”的农业植保无人机吧。植保无人机的出现为农业插上了科技的翅膀，不仅使得喷洒效率是人工作业的百倍，还避免了农民伯伯在人工喷药时遭受到农药的毒害。
但是，光有植保无人机是不够的。如何评估喷药后农作物的生长情况？如何精准地只对“生病”的农作物打药？如何监测农作物灌溉情况和预估产量？这些都需要我们及时掌握精准的农田监测信息。今天紫菜君就为大家带来了由知名无人机公司Parrot提供的一套服务精准农业的解决方案。
如果你认为Parrot只是一家无人机公司，那你就大错特错了。这家位于时尚之都法国巴黎的创新公司，自成立之日起所推出的每一款产品都极具新意，如可以监测植物生长的智能传感器 Flower Power, 可以自主浇水的智能花盆Parrot Pot,可以主动降噪的无线耳机Parrot Zik，可以旋转跳跃加拍摄的智能弹跳小车Minidrones，还有配备了旋翼小无人机的混合型水翼艇Hydrofoil等等。
今天我们要重点介绍的是在视频中已经亮相过的Parrot Sequoia（红杉）多光谱相机。它被誉为革命性的经济型多光谱感器，包含两个传感器：多光谱传感器和光照传感器。
多光谱传感器位于无人机腹部，是带有四个光谱带和RGB全色相机的同步式无人机传感器。它面向植被，能捕捉植被反射的绿光、红光、以及人眼不可见的两个红外光。
光照传感器位于机身背部，作用是获取和记录当前光照状况，并自动校准相机输出，保证光谱测量精度。
两粒传感器共108克，无论是固定翼还是多旋翼都可以轻松加载。
可能有盆友会问了，那大疆能适配吗？请看下图：
伟大的中国创造
在刚才的视频中，我们还看到了一样高大上的东西——多光谱影像。这花里胡哨的多光谱影像，要怎么判读呢？
其实啊，我们日常所说的“白光”叫复色光，由许多不同波长（或频率）的单色光组成，这些单色光依次排列组成了光谱。
植物叶面对可见光的红光有很强的吸收性，对近红外光有很强的反射特性，这是植被遥感监测的物理基础。通过这两个波段量测值的组合，可以得到NDVI指数，学术上叫归一化植被指数，常用于监测植被的覆盖度和生长状态。
NIR 和R分别为近红外波段和红波段处的反射率值。-1≤NDVI≤1，负值表示地面覆盖为云、水、雪；0值表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。
NDVI指数图
结合图表我们可以看出：红色区域的NDVI值为负，意味着是有水区域；土黄色区域是NDVI值接近0的区域，意味着道路和裸土；左边绿色较密集区域，NDVI值较大，说明农作物覆盖较好，而右边部分的农作物正处于出苗期，叶面积小，NDVI值较小，呈现土黄色。如果我们定期对这个区域进行观测，并且对比历史数据，就可以通过颜色的变化来判断农作物的长势。
通过收集和分析这些数据，农民伯伯可以为优化自己的田地采取的措施:
● 根据检测产区作物营养缺乏症状，调整肥料量、优化肥料的使用
● 针对性地只对“生病”的区域使用农药，优化农药投入
● 在灌溉后分析植物行为
● 利用农艺指标预估作物产量
除了用于农业生产，NDVI还被广泛用于野生动物保护。有文献记载：植物发育早期的NDVI是挪威红鹿开始向高纬度迁徙的有力指示因素，而反映植物生长过程中的NDVI对研究坦桑尼亚牛羚的迁徙具有重要意义。研究表明，生活在稀树大草原地区的非洲水牛，其出生和种群同步化的情况也与当地季节性NDVI的变化有关联。东亚地区2046种鸟类的种群丰富度与该地区NDVI的关系存在显著正相关。
另外，Parrot公司旗下的子公司senseFly还发布了新品eBee SQ，一款专为Parrot Sequoia多光谱相机而研发的固定翼精准农业无人机。飞行覆盖面积可达小型四轴无人机系统的10倍。
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