无人机(UAS)多光谱图像采集

无人机（UAS）是采集多光谱相机图像的便捷平台，这种技术已被遥感行业广泛采用。与卫星及类似的地面勘测工具相比，无人机搭载的多光谱相机能以更高分辨率记录物体反射的光谱信息。多光谱相机捕获的不同光谱波段能够揭示图像中物体的特性——就像人类通过颜色识别物体一样，多光谱相机可以更精确地分离光线，呈现出超越人眼辨识能力的对比度。

当使用多光谱相机采集图像用于测量物体反射光时，还需同步测量环境光光谱并拍摄校准靶（通常称为反射率参考标准）图像。环境光传感器（ALS）可记录光线分布，从而量化各波长的相对强度。通过拍摄反射率校准靶图像，可将相机像素值与百分比反射率建立对应关系，实现不同地点、不同时期反射率数据的可比性。要完成多光谱图像的完整校准，环境光传感器与校准靶是不可或缺的辅助设备。

无人机多光谱相机的应用

1. 目标识别与圈定

• 在混合场景中识别并圈定特定目标，例如特定植物物种。

2. 物候变化监测

• 追踪目标物（如作物）随时间推移产生的反射率变化。

3. 物理特性分析

• 评估植被健康指数（NDVI）、叶面积指数（LAI）、水分胁迫指数（NDWI）等。

4. 养分管理与产量预测

• 估算叶面积指数（LAI）、叶绿素含量（CHI、TGI、NDRE等指数）以指导施肥和预测收成。

5. 损害范围评估

• 定位霉菌、病虫害、施药过量或不足的区域，以及故障的水利基础设施等。

MAPIR多光谱相机解决方案

在空中无人机上使用MAPIR硬件

MAPIR提供的相机无需直接与无人机机体连接，因此可适配绝大多数飞行平台。若需与无人机系统集成，请参阅以下技术信息：

电源连接
Survey3相机内置蓄电池，可通过连接外部5V电源持续充电。在进行外部供电时，也可移除电池以减轻负载重量。

GNSS定位连接
Survey3标配基础版GNSS模块，作为经济型解决方案，其定位精度较新型接收器有所不足。而Advanced V2 GNSS模块采用最新卫星技术，即使在信号遮挡区域也能保持稳定锁定。用户也可通过无人机飞控等外部设备向Survey3相机提供NMEA格式的GPS数据流。

相机触发连接
Survey3通常通过PWM（通用输入输出）信号或内置定时器（间隔拍摄功能）触发图像采集。

参数设置控制
相机配备后置触摸液晶屏，可快速调整各项参数。在无人机断电状态下，可开启相机WiFi功能，通过官方Android应用程序进行参数设置、触发拍摄并查看实时图传画面。

远程实时图传
无人机执行区域测绘任务时通常采用自主航线规划，一般无需实时图传。若需预览画面，可通过复合视频（标清）、HDMI（高清）、USB（RTSP流）及WiFi（RTSP流）多种接口获取实时视频流。

校准标靶采集
在光传感器记录数据期间，需同步采集反射率校准标靶图像。可在无人机起飞前手动拍摄标靶，或起飞后短暂悬停拍摄。获取标靶图像后，系统将根据光传感器日志数据动态校准环境光照变化对反射率数据的影响。

光传感器测量
光传感器（DAQ-A-SD）可搭载于无人机平台，除提供GNSS定位数据外还具备相机触发功能。当无人机作业环境光照均匀时，传感器也可置于地面工作。该设备每秒记录环境光谱数据，用于后期处理时校正图像反射率数据。

【技术验证】下图直观展示了使用光传感器消除云层干扰的效果：无论阴天或晴天，经校正的反射率测量值均保持稳定一致。

用于多光谱图像采集的无人机类型