無人機(jī)載葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)
葉綠素?zé)晒獬上窆庾V儀系統(tǒng)介紹
日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒?SIF(Sun/Solar-induced Chlorophyll Fluorescence)是植物在太陽光照條件下，由光合中心發(fā)射出的光譜信號(650—800nm)，具有紅光(690nm左右)和近紅外(740nm左右)兩個(gè)波峰，能直接反映植物實(shí)際光合作用的動態(tài)變化。SIF遙感是近年迅速發(fā)展起來的植被遙感技術(shù)，可彌補(bǔ)當(dāng)前植被遙感觀測的不足，為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和植被監(jiān)測等提供了新的思路和技術(shù)。
以基于“綠度”觀測的植被指數(shù)(如NDVI)為代表的植被遙感在過去30年極大地促進(jìn)了從宏觀尺度上來理解和認(rèn)識地球生物圈，但其只能通過“綠度”來探測植物“潛在光合作用”。葉綠素?zé)晒庠谥脖还夂仙硖綔y方面具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，是“實(shí)際光合作用”的直接探測方法。
可以說植被葉綠素?zé)晒膺b感是近10年來植被遙感領(lǐng)域*具突破性的研究前沿。隨著研究和技術(shù)的發(fā)展，SIF遙感*近10幾年來得到了長足的進(jìn)步。
SIF是光下測量葉綠素?zé)晒獾牡湫痛?，通過測量上行輻亮度對下行太陽光譜Fraunhofer暗線的填充來反演植被發(fā)出的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度，通常會得到如下的光譜曲線。
圖1 反演植被發(fā)出的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度
主要功能：
· Shutter快門
· 輻射度、均勻性、鏡頭、反射率校準(zhǔn)
· 太陽光實(shí)時(shí)采集（余弦校正器）
· 鏡頭推掃成像
· 輔助攝像監(jiān)控（實(shí)時(shí)觀察測試區(qū)域）
· 增穩(wěn)云臺
· 自動航點(diǎn)規(guī)劃采集
技術(shù)指標(biāo)：
· 成像光譜范圍：670-780nm（650-800nm）
· 成像傳感器：SCMOS
· 光譜分辨率：0.35nm
· 自動曝光、自動掃描速度匹配
系統(tǒng)硬件及軟件界面：
圖2 系統(tǒng)硬件及軟件界面
技術(shù)特點(diǎn)：
原始數(shù)據(jù)展示：
反射率校正功能：利用標(biāo)準(zhǔn)白板、灰布等可作為參考板，對采集的原始DN值數(shù)據(jù)進(jìn)行反射率校準(zhǔn)，也可進(jìn)行批量數(shù)據(jù)處理。
圖3 SIF高光譜圖像及光譜數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)反演應(yīng)用：
首先，需要對原始的DN值數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)反射率校正處理，系統(tǒng)軟件設(shè)置有存儲對應(yīng)白幀和暗背景數(shù)據(jù)的文件夾，在執(zhí)行采集之后，進(jìn)行反射率校準(zhǔn)；其次，結(jié)合選擇的數(shù)學(xué)模型，可輸出對應(yīng)的模型指標(biāo)的反演結(jié)果。
圖4 反演結(jié)果
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