Ecodrone®無(wu)人(ren)機遙(yao)感系統應用於城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)結(jie)構(gou)測(ce)量和(he)生(sheng)態功(gong)能評(ping)估

Ecodrone^®高(gao)光譜(pu)-LiDAR壹(yi)體式(shi)無人(ren)機(ji)遙(yao)感系統應用於城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)結(jie)構(gou)測(ce)量和(he)生(sheng)態功(gong)能評(ping)估

城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)結(jie)構(gou)的(de)測(ce)量是(shi)評(ping)估城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)生(sheng)態功(gong)能的(de)前(qian)提(ti)，如城(cheng)市(shi)熱島緩解、去(qu)除(chu)空氣(qi)汙染(ran)、碳儲存、建(jian)築(zhu)能耗(hao)改造(zao)和減少雨水徑(jing)流等(deng)。對(dui)城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能的(de)有(you)效評(ping)估，可(ke)以(yi)更好(hao)的(de)約束其碳匯(hui)作(zuo)用，並加深城(cheng)市(shi)化(hua)對(dui)生(sheng)態系統影(ying)響的(de)理(li)解。傳(chuan)統上(shang)使(shi)用的(de)樣(yang)地(di)抽樣方式(shi)存在(zai)耗(hao)時(shi)、耗(hao)力、環(huan)境限(xian)制(zhi)及(ji)抽樣(yang)誤(wu)差(cha)等缺點，且(qie)結(jie)果(guo)無(wu)法表征整(zheng)個(ge)城(cheng)市(shi)的(de)森(sen)林(lin)空(kong)間(jian)分布。而無(wu)人機遙(yao)感系統憑(ping)借覆蓋範(fan)圍廣(guang)、采(cai)集(ji)速(su)度(du)快(kuai)、重訪周(zhou)期(qi)短、省時(shi)省(sheng)力等特(te)點，為城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)物(wu)種分布、葉(ye)面(mian)積(ji)指(zhi)數(shu)（LAI）計(ji)算和(he)碳儲存預估等(deng)工(gong)作提(ti)供(gong)了(le)新的(de)解決(jue)方案。

Ecodrone®壹(yi)體式(shi)高光(guang)譜(pu)-LiDAR無人機(ji)遙(yao)感系統，結(jie)合了(le)自(zi)主(zhu)研發的(de)Ecodrone系列無(wu)人(ren)機和(he)國(guo)際高(gao)光(guang)譜(pu)成像技術(shu)、機(ji)載(zai)LiDAR技術(shu)，壹(yi)次飛行可(ke)同(tong)時(shi)獲(huo)取(qu)高(gao)光譜(pu)、激光雷達及(ji)高(gao)清RGB數據(ju)，可(ke)助力森(sen)林(lin)結(jie)構(gou)調(tiao)查、樹(shu)木(mu)表(biao)征、生(sheng)物固碳及碳儲存研究等領域。

系統特(te)點

（1）8旋(xuan)翼專業(ye)無(wu)人機(ji)遙(yao)感平臺(tai)，同(tong)時(shi)搭(da)載(zai)400-1000nm/900-1700nm高光譜(pu)成像、機(ji)載(zai)PC及LiDAR-RGB系統，可(ke)飛行作(zuo)業(ye)20分鐘(zhong)以(yi)上，有(you)效覆蓋面(mian)積(ji)超(chao)10ha

（2）系統配(pei)備(bei)市(shi)場(chang)先(xian)進(jin)的(de)GNSS/IMU系統，後(hou)處(chu)理定位(wei)精(jing)度(du)可(ke)達0.02m，速度(du)精(jing)度(du)0.015m/s，橫滾&俯仰精度(du)0.025°，機(ji)頭(tou)朝(chao)向(xiang)精度(du)0.08°，保障(zhang)最終(zhong)數據(ju)精度(du)

（3）高光譜(pu)成像單(dan)元：

a) 推掃式高光(guang)譜(pu)成像技術(shu)，航帶(dai)飛行作(zuo)業(ye)壹(yi)次成像，無(wu)需(xu)拼(pin)接

b) 超(chao)高(gao)地(di)面(mian)分辨率(lv)：1024像素，50m高度(du)地(di)面(mian)分辨率(lv)達3.5cm，30m高度(du)（用於高(gao)分辨率(lv)林(lin)木(mu)表(biao)型分析）地(di)面(mian)分辨率(lv)可(ke)達2cm

c) 高速數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)：全(quan)波(bo)段(duan)采(cai)集(ji)幀(zhen)率(lv)高(gao)達330FPS，MROI模(mo)式(shi)下，最高幀(zhen)率(lv)可(ke)達9900FPS，有(you)效適配(pei)更大(da)範(fan)圍的(de)飛(fei)行速(su)度(du)，適應多種機(ji)型及(ji)飛行場(chang)景(jing)，尤其(qi)在有(you)風(feng)的(de)情況(kuang)下，也(ye)能夠(gou)得到(dao)銳(rui)利清晰(xi)的(de)作(zuo)物(wu)或樹木(mu)高(gao)光(guang)譜(pu)影像

d) 超(chao)高(gao)信噪比：VNIR波(bo)段(duan)高達400:1，NIR波段(duan)高達1200:1，具(ju)有更優(you)異(yi)的(de)光(guang)線收(shou)集(ji)能力，結合AIE圖(tu)像增強(qiang)算法(fa)，獲(huo)得(de)高(gao)質量數(shu)據(ju)

e) MROI功能：可(ke)根(gen)據(ju)需求自(zi)由選擇感興趣(qu)光譜(pu)波段(duan)，最大(da)稱(cheng)度(du)減少數據(ju)冗余(yu)，提(ti)高光(guang)譜(pu)成像大(da)數(shu)據(ju)處(chu)理分析效率(lv)，節(jie)省(sheng)存儲空(kong)間(jian)

f) 數據(ju)預處(chu)理軟(ruan)件：單航帶(dai)處(chu)理和(he)批(pi)處(chu)理模(mo)式，具(ju)備(bei)輻(fu)射(she)校(xiao)正、地(di)理校正(zheng)、視軸(zhou)檢(jian)較、GNSS漂(piao)移改(gai)正，支(zhi)持(chi)Oxford、Applanix、Novatal、AeroControl、NMEA、SpatialDual等(deng)多種POS系統，可(ke)按航帶(dai)、批(pi)量快(kuai)速(su)輸(shu)出經校正(zheng)後的(de)高(gao)光(guang)譜(pu)影像數(shu)據(ju)用於後(hou)處(chu)理分析

（4）LiDAR-RGB單元：

a) 系統自(zi)帶(dai)高清RGB鏡頭(tou)，2000萬像素，50m高度(du)地(di)面(mian)分辨率(lv)高(gao)達1.3cm

b) 高密(mi)度(du)三(san)維(wei)點雲，50m飛行高(gao)度(du)點雲密(mi)度(du)700pts/m2

c) 精度(du)高(gao)達2.5cm，3次回波，典(dian)型飛(fei)行高(gao)度(du)100m

d) 系統自(zi)動(dong)智能電池(chi)，續航時(shi)間(jian)60分鐘(zhong)，無需(xu)無人機(ji)供(gong)電，有(you)效節(jie)省(sheng)無人(ren)機功耗(hao)，提(ti)高作(zuo)業(ye)效率(lv)

（5）專業無(wu)人(ren)機(ji)遙(yao)感技術(shu)方案，同(tong)步獲(huo)取(qu)高(gao)光譜(pu)與激光雷達數(shu)據(ju)，應用軟件可(ke)直接(jie)得出(chu)近百種植(zhi)被(bei)光(guang)譜(pu)反射(she)指(zhi)數(shu)、高(gao)密(mi)度(du)真(zhen)彩色(se)點雲、三(san)維(wei)測(ce)量數(shu)據(ju)、分類點雲、DSM、DTM、DHM等(deng)

應用案例(li)

為了(le)對(dui)城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)資源(yuan)的(de)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能進(jin)行更有效的(de)評(ping)估和(he)全(quan)面(mian)呈(cheng)現其(qi)空(kong)間(jian)分布特(te)征，NASA與(yu)加州(zhou)大(da)學、USDA林(lin)業(ye)局的(de)研究學者(zhe)使(shi)用高光(guang)譜(pu)圖(tu)像和(he)激光雷達數(shu)據(ju)對(dui)加利福(fu)尼(ni)亞州(zhou)聖(sheng)巴(ba)巴(ba)拉市(shi)45%的(de)區(qu)域進(jin)行了(le)研究，並繪制(zhi)了(le)研究區(qu)域內的(de)城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)物(wu)種、葉(ye)面(mian)積(ji)指(zhi)數(shu)（LAI）和(he)碳儲存專(zhuan)題(ti)圖(tu)。

結果表(biao)明，將(jiang)不(bu)同(tong)樹種的(de)光(guang)譜(pu)差(cha)異(yi)及激光雷達數(shu)據(ju)衍生(sheng)的(de)結(jie)構(gou)指(zhi)標(biao)（例(li)如，樹高(gao)、寬(kuan)高比、樹(shu)冠孔隙度(du)）等(deng)融(rong)合後，可(ke)以(yi)有效地(di)評(ping)估冠(guan)層尺度(du)上(shang)城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)的(de)物種分布、葉(ye)面(mian)積(ji)指(zhi)數(shu)（LAI）和(he)碳儲存。高光譜(pu)圖(tu)像與(yu)激光雷達數(shu)據(ju)融合的(de)空(kong)中遙(yao)感方法(fa)消(xiao)除了(le)抽樣(yang)誤(wu)差(cha)，以(yi)精細(xi)的(de)空(kong)間(jian)分辨率(lv)展(zhan)現可(ke)視化(hua)的(de)物(wu)種分布和(he)LAI、碳儲存專(zhuan)題(ti)圖(tu)，將有(you)助(zhu)於(yu)管理人(ren)員進(jin)行蟲(chong)害(hai)監測(ce)、入侵(qin)物種研究、及最大(da)限(xian)度(du)地(di)利用城(cheng)市(shi)森(sen)林(lin)的(de)生(sheng)態系統服(fu)務。

易科泰生(sheng)態技術(shu)公司致(zhi)力於生(sheng)態-農業-健(jian)康(kang)研究發展(zhan)與創(chuang)新應用，為森(sen)林(lin)遙(yao)感研究、林木(mu)表(biao)型分析、植(zhi)被(bei)資源(yuan)調(tiao)查、生(sheng)態環(huan)境研究、林業測(ce)繪等(deng)領(ling)域提(ti)供(gong)無人(ren)機(ji)及近地(di)遙(yao)感全面(mian)技術(shu)方案。

參考(kao)文(wen)獻：

[1] Alonzo M ,  Mcfadden J P ,  Nowak D J , et al. Mapping urban forest structure and function using hyperspectral imagery and lidar data[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2016, 17:135-147.