来源:赛斯拜克 发表时间:2023-08-09 浏览量:358 作者:awei
FS60-无人机高光谱测量系统在长江南京段水域研究中的应用取得了重要进展。该系统采用了先进的高光谱技术,能够获取水域中悬浮泥沙的浓度信息,对于水域环境的监测和管理具有重要意义。
本研究应用了光谱范围覆盖400~1000nm的高光谱相机,采用赛斯拜克科技有限公司产品SF500无人机高光谱进行相关研究。SF500无人机高光谱测量系统采用高信噪比超高速CCD成像器件,提供高稳定性的光谱图像采集;自研的高效率低功耗图像处理算法,大大延长了整机飞行时间,降低了系统功耗。
水体中悬浮物的含量是重要的水质参数,尤其是悬浮泥沙的含量大小直接影响水体的透明度、混浊度和水色等光学性质,也影响水体的生态条件和河道、海岸带冲淤变化过程,因此悬浮泥沙含量的调查对河流、海岸带的水质、地貌、生态、环境的研究以及海岸工程、港口建设等具有重要的意义。常规的调查方法是用船逐点采样、分析,调查速度慢、周期长,且只能获得在时间、空间分布上都很离散得少量点的数据,而河流、海岸带地区水流情况复杂多变,悬浮泥沙含量的时间变化率很大,这种在时、空分布上很离散的采样数据,对比精度很差,使研究者难于对大面积水域悬浮泥沙含量的分布和变化有连续性的、同步的准确认识P-D。
卫星遥感技术的发展使这一状况得到了彻底的改观,遥感具有大尺度快速同步的特点“”,所获得的水体悬沙影像,都是在几秒至几十秒,或更短的时间内“瞬时同步”扫描或摄制的。这种瞬时同步影像,对于研究水面悬沙的输移和沉降,是非常直观和有用的资料。采用遥感定量技术能迅速地获得大面积水域悬浮物质含量的资料,瞬间同步性好,重复获取数据周期短,能有效地监测悬浮泥沙含量分布和动态变化,克服了常规方法的不足,具有十分重要的研究价值。
在径流、风浪等作用下,水体中泥沙运动极其活跃,底沙与悬沙交换频繁,一般的常规现场观测方法,难以发现其空间场分布和运动变化规律。遥感技术的发展为泥沙的测量带来新的尝试。本文在总结国内外悬浮泥沙遥感监测的基础上,以长江南京段水域为研究区,对实测的水体光谱值与悬浮泥沙浓度回归分析,建立了悬浮泥沙浓度遥感反演模式。通过研究取得了以下成果
1、若根据卫星图像的像元值与悬浮泥沙浓度之间的定量关系,建立反演模式,由于很难测得与卫星图像同步的悬浮泥沙浓度数据,很多人采用准同步资料。而本研究采用地面光谱仪与光电测沙仪同步测量水体的光谱值和悬浮泥沙浓度,对实测数据回归分析,建立悬浮泥沙浓度遥感反演模式,该方法保证了光谱值与悬浮泥沙浓度之间的同步性。
2、若以传统的陆地光谱测量方法测量水体的光谱值,根本无法获取水色遥感所需的离水辐射率、归一化离水辐射率、遥感反射率等参数。本研究采用NASA水体光谱测量新规范(2003版)中提出的水体光谱测量方法,分别测出水体、天空散射光及标准反射板的辐亮度值,然后根据这几个值计算出离水辐亮度、水体表面入射辐照度、遥感反射率等参数,最后根据ETM+传感器的CCD响应函数计算得到ETM+各波段的遥感反射率。
3、对实测水体光谱值与泥沙数据统计分析发现,ETM+各波段光谱值与悬浮泥沙浓度的相关性系数都不大(TM∶为0.5018,TM;为0.0106,TM;为0.1570,TM4为0.7422),分析原因为ETM+传感器各波段的带宽较长,对泥沙浓度变化的氧感度不高∶而TM。与TM;波段光谱值的比值与悬浮泥沙浓度的相关性系数可达0.9579。
这项研究的成果不仅对长江南京段水域的监测和管理具有重要意义,也为其他类似水域的监测和管理提供了新的思路和方法。未来,随着技术的不断进步和完善,SF500无人机高光谱测量系统将会在更多领域得到广泛应用,为环境保护、资源管理和生态研究等方面发挥更加重要的作用。
通过使用SF500无人机高光谱测量系统,研究人员能够快速、准确地获取水域中悬浮泥沙的浓度分布情况,为水域环境保护、水资源管理等方面提供科学依据。同时,该系统的应用还可以为水域生态系统的研究提供重要的数据支持,有助于更好地了解水域生态系统的结构和功能。
SF500无人机高光谱测量系统采用了高光谱成像仪作为核心载荷,基于大疆工业级无人机旗舰产品M300RTK平台深度开发。该系统由高光谱成像仪、轻小型旋翼高稳定性无人机、高稳定性云台、大容量存储系统、无线图像系统、GPS导航系统等组成,是当前市场上轻型化+科学级高光谱数据的优选组合方案。
高光谱成像仪采用了性能卓越的科研级COMS探测器和高衍射效率的透射光栅分光元件,光谱范围覆盖400~1000nm,光谱分辨率优于2.5nm,具有极高的噪信比和空间分辨率,可以充分挖掘和利用不同物质自身特有的光谱信息,结合高清相机拍摄高清图片,实现对物质信息的全面检测,是一台“图谱合一”的综合性遥感设备。
无人机-DJI M300RTK | 无人机高光谱成像系统 | ||
型号 | SF500 | ||
参数 | 配置 | 参数 | 配置 |
尺寸 | 尺寸(展开,不包含桨叶):810×670×430 mm(长×宽×高) | 分光方式 | 透射光栅 |
尺寸(折叠,包含桨叶):430×420×430 mm(长×宽×高) | 光谱范围 | 400-1000nm | |
对称电机轴距 | 895 mm | 光谱波段数 | 1200(1x),600(2x),300(4x) |
重量(含下置单云台支架) | 空机重量(不含电池):3.6 kg | 光谱分辨率 | 优于2.5nm |
空机重量(含双电池):6.3 kg | 狭缝宽度 | 25µm | |
单云台减震球**负重 | 930g | 透射效率 | >60% |
**起飞重量 | 9 kg | F数 | F/2.6 |
工作频率 | 2.4000-2.4835 GHz;5.725-5.850 GHz | 探测器 | CMOS |
发射功率(EIRP) | 2.4000-2.4835 GHz: | 空间像素数 | 1920(1x),960(2x),480(4x) |
29.5 dBm(FCC);18.5dBm(CE)18.5 dBm(SRRC);18.5dBm(MIC) | 像素尺寸 | 5.86 µm | |
5.725-5.850 GHz:28.5 dBm(FCC);12.5dBm(CE)28.5 dBm(SRRC) | 有效像素位深 | 12bits | |
悬停精度(P-GPS) | 垂直:±0.1 m(视觉定位正常工作时)±0.5 m(GPS 正常工作时)±0.1 m(RTK 定位正常工作时) | 采集速度 | 全谱段≥50fps |
水平:±0.3 m(视觉定位正常工作时)±1.5 m(GPS 正常工作时)±0.1 m(RTK 定位正常工作时) | 视场角(FOV) | 15.6°@f=35mm | |
RTK 位置精度 | 在 RTK FIX 时:1 cm+1 ppm(水平)1.5 cm + 1 ppm(垂直) | 瞬时视场角(IFOV) | 0.71mrad@f=35mm |
**旋转角速度 | 俯仰轴:300°/s 航向轴:100°/s | 可选镜头焦距 | 16mm/25mm/35mm |
**俯仰角度 | 30° (P模式且前视视觉系统启用:25°) | 云台 | 定制高稳云台,双轴双电机 |
**上升速度 | S 模式:6 m/s,P 模式:5 m/s | 定位系统 | 优于10cm |
**下降速度(垂直) | S 模式:5 m/s P 模式:4 m/s | 内置采集处理单元 | i7处理器,8GB,512GB硬盘 |
**倾斜下降速度 | S 模式:7 m/s | ||
**水平飞行速度 | S 模式:23 m/s, P 模式:17 m/s | ||
**飞行海拔高度 | 5000 m(2110 桨叶,起飞重量≤7 kg)/ 7000 m(2195 高原静音桨叶,起飞重量≤7 kg) | ||
**可承受风速 | 15m/s(起飞及降落阶段为12m/s) | ||
**飞行时间 | 55 min | ||
支持云台安装方式 | 下置单云台、上置单云台、下置双云台、下置单云台+上置单云台、下置双云台+上置单云台 | ||
IP 防护等级 | IP45 | ||
GNSS | GPS+GLONASS+BeiDou+Galileo | ||
工作环境温度 | -20°C 至 50°C |