日光誘導葉綠素熒光 SIF(Sun/Solar-induced Chlorophyll Fluorescence)是shi植zhi物wu在zai太tai陽yang光guang照zhao條tiao件jian下xia,可ke觀guan察cha目mu標biao物wu不bu同tong高gao度du下xia的de信xin息xi,無wu人ren機ji可ke垂chui直zhi變bian高gao采cai集ji高gao光guang譜pu圖tu像xiang數shu據ju且qie無wu需xu水shui平ping移yi動dong,由you光guang合he中zhong心xin發fa射she出chu的de光guang譜pu信xin號hao(650—800nm),具有紅光(690nm左右)和近紅外(740nm左右)兩個波峰,能直接反映植物實際光合作用的動態變化。SIF遙yao感gan是shi近jin年nian迅xun速su發fa展zhan起qi來lai的de植zhi被bei遙yao感gan技ji術shu,可ke彌mi補bu當dang前qian植zhi被bei遙yao感gan觀guan測ce的de不bu足zu,為wei陸lu地di生sheng態tai係xi統tong碳tan循xun環huan和he植zhi被bei監jian測ce等deng提ti供gong了le新xin的de思si路lu和he技ji術shu。
以基於“綠度”觀測的植被指數(如NDVI)為代表的植被遙感在過去30年極大地促進了從宏觀尺度上來理解和認識地球生物圈,但其隻能通過“綠度”來探測植物“潛在光合作用”。葉綠素熒光在植被光合生理探測方麵具有獨特的技術優勢,是“實際光合作用”的直接探測方法。
可以說植被葉綠素熒光遙感是近10年來植被遙感領域最具突破性的研究前沿。隨著研究和技術的發展,SIF遙感最近10幾年來得到了長足的進步。
SIF是光下測量葉綠素熒光的典型代表,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出的葉綠素熒光強度,通常會得到如下的光譜曲線。

圖1 反演植被發出的葉綠素熒光強度
· 成像原理:無人機懸停,機載葉綠素熒光成像儀內置推掃式成像
· Shutter快門
· 輻射度、均勻性、鏡頭、反射率校準
· 太陽光實時采集(餘弦校正器)
· 鏡頭推掃成像
· 輔助攝像監控(實時觀察測試區域)
· 增穩雲台
· 自動航點規劃采集
· 成像光譜範圍:670-780nm(650-800nm)
· 成像傳感器:SCMOS
· 光譜分辨率:0.35nm
· 光譜采樣間隔:0.2nm
· 原始單幅影像像元數保持一致:800*750
· 自動曝光、自動掃描速度匹配
· 雲台和無人機連接處具有圓形壓力式減震球設計(非拉力式減震)16個減震球防止係統出現高頻震動
· 軟件可設置飛行高度、點重疊度、線重疊度、懸停時間,可自動計算掃描視場寬、線距、點距和點數量
· 可對航點進行任意設置行、列進行區域分塊,各航點區塊通過不同顏色顯示,各個航點區塊單獨文件夾保存

圖2 係統硬件及軟件界麵
反射率校正功能:利用標準白板、灰布等可作為參考板,對采集的原始DN值數據進行反射率校準,也可進行批量數據處理支持光譜異常數據檢測刪除:通過模型計算可計算批量數據,支持檢測異常光譜數據並刪除。

圖3 SIF高光譜圖像及光譜數據
首先,需要對原始的DN值數據進行實時反射率校正處理,係統軟件設置有存儲對應白幀和暗背景數據的文件夾,在執行采集之後,進行反射率校準;其次,結合選擇的數學模型,可輸出對應的模型指標的反演結果。

圖4 反演結果
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