近地面无人机植被定量遥感与生理参数反演技术

遥感(RS-Remote Sensing)——不接触物体本身,用传感器收集目标物的电磁波信息,经处理、分析后,识别目标物,揭示其几何、物理性质和相互关系及其变化规律的现代科学技术。 换言之,即是“遥远的感知”,按传感器搭载平台划分,包括航天遥感、航空遥感、地面遥感。

无人机遥感(UAVRS)技术作为航空遥感手段,具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点,是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充,在国外已得到广泛应用。其利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像,利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取,同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能,可广泛应用于国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等领域

一、近十年近地面无人机植被遥感文献分析、传感器选择、观测方式及质量控制要点

1.1. 近十余年无人机植被遥感文献分析

文献分析软件VOSviewer的使用(实践)

无人机植被遥感的重点研究方向、研究机构、科学家

1.2. 无人机遥感的特点及与卫星遥感的差异

核心优势与四大基本特点

无人机与卫星遥感影像的成像方式差异

1.3. 无人机传感器类型、特点及选择

消费级RGB相机的简要成像几何与光谱特点

多光谱相机成像类型与核心问题(波段影像套合、滤光片)

高光谱相机成像方式与光谱真实性

热红外相机特点与温度测量可靠性

1.4. 无人机遥感观测方式、特点与质量控制

天底观测、多尺度观测与倾斜观测

四种典型的多角度观测模式

影像质量控制的要点

二、辐射度量与地物反射特性

2.1.基本辐射度量与表面辐射特性

由浅入深基本辐射度量:辐射通量、辐照度、辐射强度、辐亮度(推导)

基本辐射定律之朗伯余弦定律与平方反比定律(推导)

朗伯表面辐射与辐射的各向异性

2.2. 地物二向反射特性与表征

能量守恒与反射率的定义(推导)

非朗伯表面的二向性反射之BRDF与BRF详解(推导)

九种反射因子/率(推导)

2.3. 典型地物光谱反射特征与物理生理机制

健康与胁迫状态下叶片光谱反射率与物理生理机制

多种土壤类型与状态下土壤光谱反射率特征与物理解释

植被指数构建的基本思想、原则与方法(示例)

三、无人机遥感影像辐射与几何处理

3.1.遥感影像的辐射处理

成像光路中的暗电流、暗角效应、大气效应介绍

成像传感器辐射定标之二向反射率获取方法(实践+代码讲解)

绝对定标与相对定标

3.2.遥感影像的几何校正

成像几何与投影变换简要原理

成像畸变与校正方法

正射影像、DEM、DSM的生成(实践+代码讲解)

3.3.摄影测量SfM点云

二维影像与三维点云的投影与反投影(实践+代码讲解)

影像与SfM点云联合使用案例(实践)

点云去噪、滤波、归一化、冠层高度模型生产、单木检测与分割(实践)

四、光在植被叶片与冠层中的辐射传输机理及平面模型应用

4.1. 植被的结构与功能简介

叶片尺度的结构与功能

植株/冠层尺度的结构与功能

冠层覆盖度与叶面积指数的定义详解

4.2.阔叶片辐射传输模型

单子叶平板模型PLATE (推导)

双子叶多层平板模型PROSPECT (代码详解)

4.3.比尔-朗伯定律与叶面积指数

比尔-朗伯定律与间隙率理论(两种推导)

投影G函数与聚集指数(推导+代码)

4.4.冠层一维辐射传输模型

SAIL模型详解

五、植被覆盖度与叶面积指数遥感估算

5.1.无人机影像的植被覆盖度估算

传统图像分割与像元分解

森林冠层覆盖度估

5.2.无人机影像的叶面积指数估算

基于间隙率模型的反演

基于SAIL模型的反演

基于机器学习模型的反演

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