成像技術(shù)和光譜技術(shù)是傳統(tǒng)的光學(xué)技術(shù)的兩個(gè)重要方向，成像技術(shù)能夠獲得物體的影像，得到其空間信息；光譜技術(shù)能夠得到物體的光學(xué)信息，進(jìn)而研究其物質(zhì)屬性。20世紀(jì)70年代以前，成像技術(shù)和光譜技術(shù)是相互獨(dú)立的學(xué)科，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，成像光譜技術(shù)迅速發(fā)展起來，它是一種快速、無損的檢測(cè)技術(shù)，具有光譜分辨率高、多波段和圖譜合一的特點(diǎn)，能在大尺度范圍內(nèi)識(shí)別地表并深入研究其地表物質(zhì)的成分及結(jié)構(gòu)。目前成像光譜技術(shù)已經(jīng)成為遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一，并在軍事偵察、海洋遙感、地質(zhì)勘探、植被分析等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。
隨著無人機(jī)技術(shù)的日益成熟，基于無人機(jī)平臺(tái)的新型遙感技術(shù)異軍突起，得到遙感工作人員的青睞，科研工作者更對(duì)其在行業(yè)上的應(yīng)用前景予以眾望。目前無人機(jī)搭載成像光譜儀在農(nóng)業(yè)上可用于診斷作物長勢(shì)、病蟲害情況以及土壤肥力等；在環(huán)境保護(hù)方面可用于檢測(cè)海洋、湖泊的化工原料污染、富營養(yǎng)化等；在林業(yè)領(lǐng)域可用于檢測(cè)林火、林業(yè)病害、林木存活率、林木種類區(qū)分等；在礦產(chǎn)資源領(lǐng)域上可用于石油、礦物礦產(chǎn)等領(lǐng)域的勘測(cè)；在考古領(lǐng)域可用于古村落的修復(fù)、文物遺址的勘查等；在通信部門可用于電纜絕緣子的勘察等。
2. 硬件設(shè)備
搭載于大疆M600pro的GaiaSky-mini是四川雙利合譜科技有限公司的工程師們精心打造的一款用于無人機(jī)載的高光譜成像相機(jī)（包括云臺(tái)），其重量僅為1.5kg，其波段數(shù)為256，光譜分辨率為3.5nm，當(dāng)飛行高度為300m時(shí)，高光譜圖像的空間分辨率約為12cm，獲取地面200畝的影像數(shù)據(jù)只需要15分鐘，即一個(gè)架次 。無人機(jī)高光譜行業(yè)應(yīng)用解決方案的軟硬件設(shè)備包括：M600 pro，高光譜相機(jī)，RoninMX，光譜校正板，地面站，控制分析軟件。
圖1 無人機(jī)高光譜系統(tǒng)起飛監(jiān)測(cè)河流水污染示意圖
圖2 無人機(jī)高光譜系統(tǒng)起飛監(jiān)測(cè)林業(yè)病害示意圖
3. 軟件設(shè)備
四川雙利合譜科技有限公司自主研發(fā)的無人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SpecView可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取高光譜成像信息，以第三方軟件如ENVI、ERDAS、Matlab容易解析的數(shù)據(jù)格式.raw存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件，對(duì)應(yīng)每條數(shù)據(jù)軟件自動(dòng)生成頭文件，同時(shí)記錄飛機(jī)飛行過程中的姿態(tài)信息、經(jīng)緯度、高度、高光譜相機(jī)報(bào)告時(shí)間和增益等，并可通過多波段合并的方式降低數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過簡單的黑白幀可快速獲取地物的光譜反射率。系統(tǒng)界面友好，操作簡單，處理過程中無需人工干預(yù)。
圖3 無人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)采集軟件
針對(duì)大范圍獲取無人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)的客戶，雙利合譜和中科院遙感所共同研發(fā)了一款無人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)拼接軟件，該軟件界面簡潔，操作人性化且功能強(qiáng)大。主要功能有影像數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，影像數(shù)據(jù)的篩選、拼接參數(shù)的設(shè)置，拼接結(jié)果預(yù)覽、拼接高光譜數(shù)據(jù)等。
圖4 無人機(jī)高光譜拼接軟件
4. 行業(yè)應(yīng)用
以農(nóng)業(yè)為例，獲取大田作物的無人機(jī)高光譜影像數(shù)據(jù)，然后對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行黑白幀校正得到反射率，利用無人機(jī)高光譜拼接軟件對(duì)反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，后利用相關(guān)模型得到大田作物的長勢(shì)情況和施肥、灌溉的解決方案等，如下圖所示。
圖5 作物長勢(shì)NDVI圖，值越高長勢(shì)越好
圖6 作物氮積累量，值越小，需要施肥越多
圖7 作物含量量分布圖，值越小，需要灌溉的水越多
如果說飛控是無人機(jī)的大腦，那么動(dòng)力系統(tǒng)則被譽(yù)為無人機(jī)的心臟，你對(duì)這顆心臟有多少了解呢？
不同動(dòng)力的無人機(jī)分類
無人機(jī)根據(jù)動(dòng)力來源的不同可分為油動(dòng)無人機(jī)、電動(dòng)無人機(jī)、固態(tài)氧化物燃料無人機(jī)、太陽能無人機(jī)、混合動(dòng)力無人機(jī)。
油動(dòng)無人機(jī)
根據(jù)燃料的不同，油動(dòng)無人機(jī)又可分為甲醇、汽油、重油無人機(jī)三種類型。它具有抗風(fēng)能力強(qiáng)，續(xù)航能力強(qiáng)，飛行速度快，效率高等特點(diǎn)。
電動(dòng)無人機(jī)
電動(dòng)無人機(jī)的電動(dòng)系統(tǒng)主要包含電機(jī)、電調(diào)、螺旋槳以及電池。它具有清潔能源，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，事故率低等特點(diǎn)，但它的續(xù)航時(shí)間比較短。
固態(tài)氧化物燃料無人機(jī)
固態(tài)氧化物燃料無人機(jī)，使用固態(tài)氧化物燃料作為動(dòng)力，比如氫燃料，甚至據(jù)報(bào)道，目前核動(dòng)力也在其研發(fā)范圍內(nèi)。
太陽能無人機(jī)
關(guān)鍵技術(shù)有兩種：
一要有效地將太陽能收集起來，并高效地轉(zhuǎn)換為電能；二是解決夜間和太陽光微弱時(shí)的能源供應(yīng)。但在高空低溫的條件下有時(shí)不能正常工作，還會(huì)遇到高空結(jié)冰等問題。
混合動(dòng)力無人機(jī)
這是一種新型雙動(dòng)力無人機(jī)。其動(dòng)力系統(tǒng)由電驅(qū)動(dòng)和常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成，由汽油發(fā)電機(jī)為電池充電、電池再發(fā)動(dòng)電力引擎。
動(dòng)力可來自電池、汽油發(fā)電機(jī)、或者由兩者同時(shí)提供，比單一的汽油引擎更小型、更高效。
但它不像混合動(dòng)力汽車一樣，能從剎車中收集能量?；旌蟿?dòng)力無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的起飛、爬升性能和靜音、超長航時(shí)的結(jié)合。
飛手們?cè)诓僮鬓r(nóng)用無人機(jī)進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，要切記一個(gè)問題那就是掌握飛行技巧，無人機(jī)當(dāng)然是需要在空中飛行來完成噴灑農(nóng)藥這一目的的；
但是大家要知道的是，農(nóng)用無人機(jī)在空中飛行的時(shí)候是有很多潛在危險(xiǎn)存在的，稍有不慎就有可能導(dǎo)致無人機(jī)炸機(jī)等事故發(fā)生。
所以說，飛手的操作技巧是很重要的。
作業(yè)地塊中有電線桿、斜拉線、電線、電話線等障礙物
要首先觀察線桿、拉線是否有規(guī)律或者斜拉線、電線、電話線是否都是順行方向；
如果是順行方向，建議首先手動(dòng)操作將有障礙物地塊外擴(kuò)3米作業(yè)進(jìn)行清理，飛行方向?yàn)檎系K物順行方向，這樣做的原因是：
農(nóng)用無人機(jī)作業(yè)噴幅一般都在槳距兩側(cè)1米左右，能夠保證農(nóng)用無人機(jī)作業(yè)與障礙物的安全距離，順向飛行不會(huì)與障礙物有交叉誤判，又能保證不會(huì)漏噴。
丘陵地、山地作業(yè)技巧
山地作業(yè)是較能體現(xiàn)大局觀的一項(xiàng)考驗(yàn)，山地作業(yè)選擇控制點(diǎn)的技巧直接決定了作業(yè)效率的高低，選擇好控制點(diǎn)作業(yè)效率甚至能提高幾倍；
因?yàn)樯降刈鳂I(yè)一般都要搭建觀察臺(tái)才能保證作業(yè)安全，在山地轉(zhuǎn)移搭建一個(gè)觀察臺(tái)的時(shí)間一般不會(huì)低于90分鐘，多搭建幾個(gè)半天時(shí)間就沒有了，所以預(yù)先觀察好地形很重要。
山地作業(yè)由高向低飛行，這樣作業(yè)極易導(dǎo)致炸機(jī)。
原因是從高向低觀察農(nóng)用無人機(jī)與作物融為一體，無法觀察農(nóng)用無人機(jī)與作物之間的高度差，而從低向高會(huì)以天空為背景清晰分辨農(nóng)用無人機(jī)與作物之間的高度距離。
蔬菜、瓜果及其他經(jīng)濟(jì)作物作業(yè)技巧
很多蔬菜即使是同類也會(huì)因?yàn)槠贩N不一樣有不同的特點(diǎn)，有的品種莖稈柔韌，有的品種莖稈較脆，飛行高度控制不好就會(huì)傷害作物導(dǎo)致減產(chǎn)或絕產(chǎn)；
還有的伏地類瓜果會(huì)因?yàn)橄聣猴L(fēng)場較大翻秧影響產(chǎn)量，苗期作物更要注意控制飛行高度。
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