ATH9010SL 無人機(jī)載森林健康指數(shù)巡查系統(tǒng)

綜合概述：

ATH9010SL系列無人機(jī)載早期樹木巡查系統(tǒng)，是第三代無人機(jī)高光譜成像儀，它具有早期預(yù)警能力強(qiáng)、巡查面積大、使用成本低等特

點(diǎn)。適合森林的病蟲害防治工作。

它是一系列體積小、重量輕的無人機(jī)載微型高光譜成像儀，由六旋翼高穩(wěn)定性無人機(jī)、高穩(wěn)定性云臺(tái)、高光譜成像儀、大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)、

無線圖像系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、地面接收工作站、地面控制系統(tǒng)等組成。

產(chǎn)品特征：

采用高光譜成像技術(shù)，能夠早期發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物害；

可巡查參數(shù)：

植物長(zhǎng)勢(shì)

病蟲害

葉綠素

缺水

缺肥

產(chǎn)量預(yù)測(cè)等；

空間分辨率高，可達(dá)50mm空間分辨率率；

飛行高度：50~1000米，推薦100m

I7板載計(jì)算機(jī)，支持2T存儲(chǔ)，可存儲(chǔ)100小時(shí)的圖譜數(shù)據(jù)

搭載工具：

大型多旋翼無人機(jī)：1.5m軸距，高載重，可擴(kuò)展型強(qiáng)；約45分鐘超長(zhǎng)飛行時(shí)間，巡航面積大

垂直起降固定翼無人機(jī)：便于操作，高載重，約2小時(shí)超長(zhǎng)飛行時(shí)間，巡航面積可達(dá)100平方公里/天；

可達(dá)成的效果：

遙感技術(shù)在樹木種植面積監(jiān)測(cè)、病蟲害預(yù)測(cè)、土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等農(nóng)業(yè)方面，應(yīng)用廣泛。主要樹木生物化學(xué)參數(shù)可以通過高光譜遙感傳感器進(jìn)

行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。例如設(shè)計(jì)水稻、棉花、玉米、小麥等不同播種期的試驗(yàn)，通過高光譜遙感傳感器獲取其不同生長(zhǎng)發(fā)育期的生物化學(xué)及相應(yīng)的

高光譜反射數(shù)據(jù)，并分析其在不同生長(zhǎng)發(fā)育期的高光譜反射特征同生物化學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)而確定能夠反映其生物化學(xué)參數(shù)的高光譜

反射的敏感波段。通過高光譜遙感傳感器提取不同生物化學(xué)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的高光譜反射的敏感波段，進(jìn)而探索不同生物化學(xué)參數(shù)的高光譜遙

感監(jiān)測(cè)方法，建立其估算數(shù)學(xué)模型。

1) 樹木長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)

樹木在其生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段，由于外部因素的不同，其內(nèi)部組成及外部形態(tài)等都會(huì)存在一定的差別，主要的差別是葉面積指數(shù)。葉面

積指數(shù)是反映樹木長(zhǎng)勢(shì)的個(gè)體特征與群體特征的綜合指數(shù)。遙感技術(shù)通過周期性地獲取樹木發(fā)射的電磁波譜，來分析樹木不同時(shí)期的葉面

積指數(shù)，進(jìn)而對(duì)樹木生長(zhǎng)發(fā)育情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)估。

圖2 樹木長(zhǎng)勢(shì)情況（即產(chǎn)量評(píng)估）巡視圖，綠色越深的區(qū)域表示長(zhǎng)勢(shì)越好，產(chǎn)量越高。

1) 樹木病蟲害防治

遙感技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)病蟲害對(duì)樹木生長(zhǎng)發(fā)育的影響，并跟蹤樹木的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，分析估算災(zāi)情損失，同時(shí)能夠監(jiān)測(cè)害蟲的分布及活動(dòng)習(xí)

性，進(jìn)而能夠預(yù)防蟲害的發(fā)生。

在樹木病蟲害初期時(shí)，雖然其葉片結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變，這種結(jié)構(gòu)改變可以通過近紅外光譜反射率準(zhǔn)確地顯示出來，但是樹木的葉綠素?cái)?shù)量

和質(zhì)量并沒有發(fā)生什么變化，其可見光波段的光譜反射率不會(huì)發(fā)生明顯變化，人眼也很難觀察到，卻可以利用紅外遙感技術(shù)，及時(shí)并準(zhǔn)確

地進(jìn)行預(yù)測(cè)，還能夠準(zhǔn)確地分辨樹木的受害程度，把病蟲害消滅在萌芽狀態(tài)。例如利用近紅外波，波段在 0. 7～0. 9μm 范圍內(nèi)，可以準(zhǔn)確

地發(fā)現(xiàn)小麥、燕麥等的黑銹病。

圖4 樹木病蟲害巡視圖，淡綠色區(qū)域?yàn)橐伤撇∠x害發(fā)病區(qū)

2) 樹木旱情監(jiān)測(cè)

當(dāng)天氣干旱時(shí)，樹木在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，由于吸收水分不足，生長(zhǎng)發(fā)育受到影響，導(dǎo)致樹木植被指數(shù)降低。由于沒有水分供給，樹木進(jìn)行

有氧呼吸受阻，樹木的葉片被迫關(guān)閉部分呼吸氣孔，導(dǎo)致樹木的冠層溫度有所升高。遙感技術(shù)通過樹木植被指數(shù)及冠層參數(shù)進(jìn)而監(jiān)測(cè)樹木

旱情。

圖5 樹木旱情巡視圖，深顏色區(qū)域?yàn)槿彼畢^(qū)塊

3) 火災(zāi)易發(fā)區(qū)域評(píng)估

圖6 火災(zāi)易發(fā)區(qū)域巡查圖，黃色顏色越深，則樹木缺水嚴(yán)重、且有枯萎風(fēng)險(xiǎn)，容易發(fā)生火災(zāi)。

4) 樹木養(yǎng)分監(jiān)測(cè)

樹木養(yǎng)分含量，直接影響樹木葉片的葉綠素的含量，通過數(shù)學(xué)模型建立植被指數(shù)與不同的營養(yǎng)元素 (如氮、磷、鉀、鈣、鎂等) 之間的數(shù)學(xué)

模型，能夠預(yù)測(cè)樹木營養(yǎng)元素供給情況。據(jù)大量試驗(yàn)研究表明，遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)到樹木中氮元素含量的精度比監(jiān)測(cè)其它營養(yǎng)元素含量的精度

高。

圖7 樹木養(yǎng)分巡查圖，顏色越深處，代表植物健康指數(shù)較差、缺乏養(yǎng)分，需要采取措施。

5) 樹木光合作用與碳吸收

圖8 樹木光合作用與碳吸收，顏色越深處，光合作用效果越強(qiáng)，吸收的碳排放越多。

ATH9010無人機(jī)高光譜的數(shù)據(jù)反演結(jié)果