無人機載植被冠層反射光譜測試系統基本原理：
太陽光誘導葉綠素熒光監測系統與旋翼無人機的結合開辟了精準農業監測的新型應用。葉綠素熒光包含豐富的光合信息，通過提取能夠表征植被、農作物、葉片、樹木冠層等反射光譜信號中的熒光信息，再結合熒光參數、葉綠素等生理生化參數（地面瞬時環境條件下測定）， 可判斷不同環境下（肥料、水分、病脅迫、病蟲害等） 作物的葉綠素熒光光譜特征及其熒光指標與其他參數（對冠層溫度、表面的輻照度、葉綠素含量測量）之間的關系， 因此機載葉綠素熒光監測技術是高效、適時、快速、靈敏、無損探測作物植被等生理狀態及其與所處環境關系的理想監測技術，可廣泛應用于評價植被等的健康狀態。
無人機載植被冠層反射光譜測試系統配置技術指標：
型號 | DJ-M600Pro | 飛控系統，高清圖傳，長時續航，增穩云臺，智能飛行電池。 | ||
型號 | 可見-近紅外植被反射光譜測量系統（350-1000nm） | （標準版本） | ||
可見近紅外植被反射光譜以及葉綠素熒光測量系統(350nm- 1000nm&650-800nm) | （升級版） | |||
可見&近紅外植被反射光譜（350nm-1700nm）以及葉綠素熒光測量(350nm-1000nm)系統測量系統 | （高配版） | |||
定制版本 | 可見-近紅外反射光譜測量（350-1700nm） | |||
可見近紅外植被反射 & 葉綠素熒光測試光譜測量 | 技術指標 | 可見-近紅外光譜儀 | 葉綠素熒光測試光譜儀 | 近紅外光譜儀 |
探測器 | Sony ILX511B linear silicon CCD array 2048 | 2D,Back-thinned CCD Array 1044x64 element CCD Hamamatsu | Single 1mm InGaAs detector (uncooled) | |
光譜范圍 | 350-1000nm | 650-800nm | 900-1700nm | |
光譜儀狹縫SMA | 50μm | 1mm高x25μm寬 | 1.8 x 0.025mm | |
通訊方式 | USB2.0 | USB2.0 | Micro USB | |
探測器尺寸 | 14μm*200μm | 24μm*24μm | Single 1mm InGaAs | |
像素 | 2048 Pixels | 1044*64（總共）/1024*58（有效） | 228Pixels | |
光譜采樣間隔 | 0.3nm | 0.17nm | 3.5nm | |
信噪比SNR | 250:1（滿信號） | 1000:1 | > 5,000:1 in 1s scan | |
波長穩定性 | 0.02nm/℃ for 650nm range, 0.06 pixels/℃ | <3pixel shiftTyp. +/- 1nm, Max. +/- 2nm | Typ. 10nm, Max. 12nm Mean7.03nm | |
積分時間 | 1ms-65s | 8ms-60min | 0.635ms~60.960ms | |
Fiber input | SMA905 | SMA905 | SMA905 | |
A/D轉換 | 16bit | 18bit | 24bit | |
功能描述 | 光譜校準 | 采用Hg、Ne、Ar等作為標準光源對光譜進行波長校準定標。 | ||
實時太陽光采集校準系統 | A、因探測器探測結果與太陽直接輻射的強度、方向以及散射輻射的強度及其空間分布相關，所以采用余弦校準器結構實時獲取太陽光光照信息，使得探測器精準的按照余弦定律來采集，用于相對光譜強度和光譜強度測量、發射光譜測量等。 B、在對地（或者植被目標）一側同樣有一個余弦校準器結構，可快速的獲取到目標的亮度等信息。 C、系統在出廠時，利用計量單位標定的光源系統完成輻射亮度定標（mw.cm2sr-1nm-1）。 | |||
光纖傳導 | 光纖使用一分二或一分三的結構，光纖長度1米。光纖狹縫1mm,每根光纖豎直排列62.5μm，數量16，兩根/ 三根匯合成一根。 | |||
暗背景采集 | 采樣電子Shutter，在光纖入光口前設計電子快門結構，通過控制主板發送相應的指令，Shutter實現不同采集環境下的背景信號。 | |||
輔助相機 | 借助輔助攝像功能，可以獲取監控目標區域的RGB等圖像，以便更好的對研究區域進行定位。 | |||
GPS定位 | 獲取被監測對象的經緯度信息，獲取太陽升降時間的信息，以便觸發系統運行與關閉等功能。 | |||
多種數據格式輸出等 | 輸出txt格式的文本數據；數據存儲在內置SD存儲卡； | |||
| 系統封裝 | 系統所有涉及到的硬件結構全部封裝在相應的運輸箱體內部。無需對光纖、信號線等進行大量的拆卸。適合長時間野外目標監測使用。內部結構布局、材料選擇均符合技術應用需求。 | ||
反射光譜測量的是植被生化組分等對入射光譜的吸收信息，能夠反演植物群體的生化組分濃度信息。通過獲取植被冠層在350nm- 1700nm 范圍內的反射光譜信息，可反映植被冠層的生長狀態及生化組分信息。例如利用作物水分敏感波段960nm/1450nm 處的反射率可判斷作物葉片、冠層的含水量關系。綜合考慮葉片內部結構、葉片水分含量以及干物質等的影響，利用1600nm 與820nm 的反射率比值建立與等效水厚度EWT（Equivalent Water Thickness）的相關性。
僅依靠反射率光譜不能直接揭示植被光合作用和冠層生理動態。通過獲取植被葉片冠層等在680nm-800nm范圍內的反射光譜信息， 可提取分析688nm 處的O2-B 和760nm 處的O2-A 的熒光信號（以熒光信號做出的曲線- 葉綠素熒光誘導動力學曲線）。植物熒光在揭示植物細胞生物物理過利用效率的特殊信息、植物活力和生物產量密切相連性。
葉綠素熒光動力學技術在測定植物光合作用過程中光系統對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有*的作用，其葉綠素熒光參數更能表現植被的內在特點（如對各種生理參數（如葉面積指數LAI、植被覆蓋度、生物量、含水量、植物種類等）、生化參數（光合色素、糖類、淀粉、蛋白質等）進行提取、預測和估計）程中，可以反映光能。
