1． 簡介

成像技術和光譜技術是傳統(tǒng)的光學技術的兩個重要方向，成像技術能夠獲得物體的影像，得到其空間信息；光譜技術能夠得到物體的光學信息，進而研究其物質屬性。20世紀70年代以前，成像技術和光譜技術是相互獨立的學科，隨著遙感技術的發(fā)展，成像光譜技術迅速發(fā)展起來，它是一種快速、無損的檢測技術，具有光譜分辨率高、多波段和圖譜合一的特點，能在大尺度范圍內識別地表并深入研究其地表物質的成分及結構。目前成像光譜技術已經成為遙感技術的發(fā)展趨勢之一，并在軍事偵察、海洋遙感、地質勘探、植被分析等領域得到越來越廣泛的應用。

隨著無人機技術的日益成熟，基于無人機平臺的新型遙感技術異軍突起，得到遙感工作人員的青睞，科研工作者更對其在行業(yè)上的應用前景予以眾望。目前無人機搭載成像光譜儀在農業(yè)上可用于診斷作物長勢、病蟲害情況以及土壤肥力等；在環(huán)境保護方面可用于檢測海洋、湖泊的化工原料污染、富營養(yǎng)化等；在林業(yè)領域可用于檢測林火、林業(yè)病害、林木存活率、林木種類區(qū)分等；在礦產資源領域上可用于石油、礦物礦產等領域的勘測；在考古領域可用于古村落的修復、文物遺址的勘查等；在通信部門可用于電纜絕緣子的勘察等。
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2． 硬件設備

搭載于大疆M600pro的GaiaSky－mini是一款用于無人機載的高光譜成像相機（包括云臺），其重量僅為1．5kg，其波段數(shù)為256，光譜分辨率為3．5nm，當飛行高度為300m時，高光譜圖像的空間分辨率約為12cm，獲取地面200畝的影像數(shù)據(jù)只需要15分鐘，即一個架次。無人機高光譜行業(yè)應用解決方案的軟硬件設備包括：M600 pro，高光譜相機，RoninMX，光譜校正板，地面站，控制分析軟件。


3． 軟件設備

這款自主研發(fā)的無人機高光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SpecView可實現(xiàn)實時獲取高光譜成像信息，以第三方軟件如ENVI、ERDAS、Matlab容易解析的數(shù)據(jù)格式．raw存儲數(shù)據(jù)文件，對應每條數(shù)據(jù)軟件自動生成頭文件，同時記錄飛機飛行過程中的姿態(tài)信息、經緯度、高度、高光譜相機報告時間和增益等，并可通過多波段合并的方式降低數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)質量。通過簡單的黑白幀可快速獲取地物的光譜反射率。系統(tǒng)界面友好，操作簡單，處理過程中無需人工干預。


針對大范圍獲取無人機高光譜數(shù)據(jù)的客戶，雙利合譜和中科院遙感所共同研發(fā)了一款無人機高光譜數(shù)據(jù)拼接軟件，該軟件界面簡潔，操作人性化且功能強大。主要功能有影像數(shù)據(jù)的導入導出，影像數(shù)據(jù)的篩選、拼接參數(shù)的設置，拼接結果預覽、拼接高光譜數(shù)據(jù)等。


4． 行業(yè)應用

以精準農業(yè)為例，獲取大田作物的無人機高光譜影像數(shù)據(jù)，然后對影像數(shù)據(jù)進行黑白幀校正得到反射率，利用無人機高光譜拼接軟件對反射率數(shù)據(jù)進行拼接，最后利用相關模型得到大田作物的長勢情況和施肥、灌溉的解決方案等，如下圖所示。

圖7：作物含量量分布圖，值越小，需要灌溉的水越多

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