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萊森光學(xué)(深圳)有限公司
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更新時(shí)間：2023-07-07 09:03:38瀏覽次數(shù)：580次
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近年來，高光譜遙感技術(shù)已經(jīng)越來越多的用到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍事、環(huán)保等領(lǐng)域，形成了一個(gè)從地面到空中，乃至空間，從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析和應(yīng)用，對(duì)進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)測(cè)的多層次、多視角、多領(lǐng)域的觀測(cè)體系，成為獲取地球資源與環(huán)境信息的重要手段。
近年來，高光譜遙感技術(shù)已經(jīng)越來越多的用到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、軍事、環(huán)保等領(lǐng)域，形成了一個(gè)從地面到空中，乃至空間，從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析和應(yīng)用，對(duì)進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)測(cè)的多層次、多視角、多領(lǐng)域的觀測(cè)體系，成為獲取地球資源與環(huán)境信息的重要手段。
目前常用的航天或航空遙感，雖然其可以實(shí)現(xiàn)大面積同步觀測(cè)，時(shí)效性強(qiáng)，獲取信息受條件限制少，但是其數(shù)據(jù)獲取成本較高，數(shù)據(jù)精細(xì)程度不足的缺點(diǎn)不可忽視。而近地遙感時(shí)間靈活，可以進(jìn)行小范圍細(xì)節(jié)探測(cè)，提供精細(xì)的分析數(shù)據(jù)，但同時(shí)它的缺點(diǎn)同樣存在，如大面積數(shù)據(jù)的獲取速度較慢，有一些地區(qū)自然條件惡劣不適合人為采集，所以目前近地遙感仍局限于基礎(chǔ)研究和數(shù)學(xué)建模當(dāng)中，在一些實(shí)際應(yīng)用中仍然受到限制。
針對(duì)這一情況，萊森光學(xué)（Lisen Optics）公司實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)搭載高光譜地物光譜儀測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了較大面積檢測(cè)，受限條件小的同時(shí)，可以快速，精細(xì)的獲取數(shù)據(jù)，很好的結(jié)合了航空遙感和近地遙感的優(yōu)點(diǎn)，避免了兩者的缺點(diǎn)。
該系統(tǒng)無人機(jī)需人為操控，雙通道或三通到高光譜采集系統(tǒng)由微型處理器控制自動(dòng)記錄GPS信息，采集天空和地面的光譜數(shù)據(jù)，如天空總輻照度，水體的離水輻亮度，地物的反射光譜等參數(shù)。
典型應(yīng)用
1）海洋、湖泊水色遙感研究
2）衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面驗(yàn)證
3）水體剖面測(cè)量
4）水質(zhì)分析(葉綠素、懸浮物、CDOM)
5）海岸帶研究
典型案例-海洋赤潮危害遙感監(jiān)測(cè)
通過無人機(jī)機(jī)載雙通道或三通道高光譜遙感光譜儀，用于自動(dòng)化采集水體反射光譜信息，進(jìn)一步得到水體遙感探測(cè)需要獲取的光譜信息：離水輻亮度Lw、歸一化離水輻亮度LwN，遙感反射率Rrs。
無人機(jī)機(jī)載高光譜介紹
1.獲取光譜數(shù)據(jù)的方法
水體遙感探測(cè)需要獲取的光譜信息：離水輻亮度Lw、歸一化離水輻亮度LwN，遙感反射率Rrs和剛好處于水面以下0-的輻照度比R?？砂凑杖缦碌挠?jì)算公式得到，
Lw = Lsw - rLsky
LwN = LwF0/ Ed (0+)
Rrs = Lw/ Ed (0+) = LwN/ F0
R (0-) = Eu (0-) / Ed (0-)
其中需要測(cè)量的參數(shù)有
1)水面輻亮度Lsw:通過向下一通道光譜儀測(cè)量“水面輻亮度"
2)天空散射光輻亮度Lsky:通過向上一通道光譜儀測(cè)量“天空散射光輻亮度"
3)水面入射總輻照度Ed(0+):現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量（此方法需要三通道）：L_WN=L_W×F_0/E_d (0^+)其中F0為平均的大氣層外輻照度。通過向上一個(gè)通道光譜儀測(cè)量“入射總輻照度"。遙感反演（此方法適用于雙通道測(cè)量）：L_WN=(r?R)^2 L_W/[t(λ,θ_0 )(1-ρ(θ_0))cos?(θ_0)]其中t(λ,θ_0 )為大氣透過率；ρ(θ_0 )為氣水界面Fresnel反射率；R為地球到太陽之間的平均距離；r為測(cè)量是太陽到地球的距離。
無人機(jī)機(jī)載雙通道高光譜遙感光譜儀開發(fā)項(xiàng)目主要分為兩大部分：無人機(jī)和雙通道或三通道高光譜光譜儀。
2.無人機(jī)部分（固定翼）
其主要技術(shù)參數(shù)如下：
1)飛行速度 ：110km/h=30.5m/s
2)續(xù)航時(shí)間：大于3小時(shí)
3)平穩(wěn)度：左右搖擺可以控制在3度范圍內(nèi)，前后俯仰可以控制在5度范圍內(nèi)
4)飛行高度：400-1100m
5)艙內(nèi)溫度：和外界溫度相同
6)艙內(nèi)空間：20cm×14cm，高度不限
7)載重：1.5kg～2kg
同時(shí)，無人機(jī)艙頂和艙腹可以按要求（尺寸和位置）設(shè)計(jì)觀察孔。另外不需考慮防水罩問題。
3.高光譜光譜儀部分
高光譜光譜儀部分由光學(xué)平臺(tái)、光纖探頭、控制模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等部分組成，本項(xiàng)目對(duì)光譜儀的要求如下：
1)采用雙通道或三通道高光譜光譜儀，采集參數(shù)為水面輻亮度和天空總輻照度、天空散射光輻亮度等。
2)光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)采集。
3)探頭視場(chǎng)角度可更換調(diào)整。
4)固定在無人機(jī)探頭固定件設(shè)計(jì)需要可調(diào)。
5)探頭測(cè)量角度可調(diào)。
6)可保存GPS信息。
7)光譜儀應(yīng)含有供電系統(tǒng)，續(xù)航時(shí)間應(yīng)大于3小時(shí)。
8)整套光譜儀系統(tǒng)重量不應(yīng)超過4-5kg。
輻亮度和輻照度探頭
飛行區(qū)域
備注：圖例為UAV為我司定制無人機(jī)載高光譜測(cè)試數(shù)據(jù)和GER地面高光譜數(shù)據(jù)對(duì)比
主要技術(shù)指標(biāo)
型號(hào) | iSpecHyper-W300 | |
無人機(jī)（固定翼） | 飛行高度 | 300m |
飛行速度 | 110km/h | |
高光譜光譜儀 | 探測(cè)器 | 2048像素面陣CCD探測(cè)器 |
光譜范圍 | 300-1100nm | |
GPS | YES | |
分辨率 | 1.4nm | |
供電充電電池組 | 工作時(shí)間4h | |
水面輻亮度 | YES | |
天空散射光輻亮度 | YES | |
水面入射總輻照度 | YES | |
數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集 | YES | |
探頭測(cè)量角度可調(diào) | YES | |
探頭視場(chǎng)角度可調(diào) | YES | |
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