無人機載葉綠素熒光成像系統
葉綠素熒光成像光譜儀系統介紹
日光誘導葉綠素熒光 SIF(Sun/Solar-induced Chlorophyll Fluorescence)是植物在太陽光照條件下，由光合中心發射出的光譜信號(650—800nm)，具有紅光(690nm左右)和近紅外(740nm左右)兩個波峰，能直接反映植物實際光合作用的動態變化。SIF遙感是近年迅速發展起來的植被遙感技術，可彌補當前植被遙感觀測的不足，為陸地生態系統碳循環和植被監測等提供了新的思路和技術。
以基于“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，但其只能通過“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面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*具突破性的研究前沿。隨著研究和技術的發展，SIF遙感*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
主要功能：
· Shutter快門
· 輻射度、均勻性、鏡頭、反射率校準
· 太陽光實時采集（余弦校正器）
· 鏡頭推掃成像
· 輔助攝像監控（實時觀察測試區域）
· 增穩云臺
· 自動航點規劃采集
技術指標：
· 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
系統硬件及軟件界面：
圖2 系統硬件及軟件界面
技術特點：
原始數據展示：
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。
圖3 SIF高光譜圖像及光譜數據
數據反演應用：
首先，需要對原始的DN值數據進行實時反射率校正處理，系統軟件設置有存儲對應白幀和暗背景數據的文件夾，在執行采集之后，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
