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干货来了!一篇文章让你用好精灵 4 多光谱
发布时间:2021-12-20 15:36:40

精灵 4 多光谱版无人机自 2019 年发布以来,已经在科研、农业、林业、环境生态监测等多个领域得到广泛应用。为了帮助用户更好地使用产品,我们今天针对 5 个精灵 4 多光谱最常见的问题进行解答:


1、如何提高精灵 4 多光谱的数据采集效率?

2、大疆智图处理精灵 4 多光谱数据时,能否得到单波段的反射率值?

3、为何大疆智图的指数图有条纹或斑块状?

4、如何解读和使用大疆智图计算的植被指数?

5、精灵 4 多光谱重建结果文件分别是什么?


如何提高精灵 4 多光谱的数据采集效率


精灵 4 多光谱的数据采集效率主要受飞机的飞行高度、测区距离、航线和相机设置影响。在飞行高度 180 米时,精灵 4 多光谱 1 架次的采集面积约为 0.47km²(700 亩)左右,如果采集效率落后于这个数据标准,可以使用以下方式来提高效率:


1、选择最佳飞行高度


飞行高度越低,地面采样距离(GSD)越小,地面物体分辨率越高,看得越清楚,但作业总时长会延长。因此需要根据拍摄的对象和目的来选择最优飞行高度。以农业作物长势监测为例子,应该根据不同作物、不同生长阶段来选择最优飞行高度。



如果不确定飞行高度对应的分辨率是否足够,可以把精灵 4 多光谱相机模式调至 Live NDVI 模式,然后手动起飞抬升飞机,观察在某高度下是否能清晰看到观测对象。


同时,需要注意测区内是否有障碍物,飞机飞行高度必须高于测区内所有障碍物高度。


2、设置合适的重叠率

提高重叠率可以一定程度上优化建模质量,但重叠率过高会增加航线延长作业时间。因此我们推荐使用航向 80%、旁向 70% 的重叠率设置。


3、设置等时间隔拍照模式[1]

相机拍照模式有“等时间隔”和“航点悬停”两种拍照模式。“等时间隔”不需要停顿,飞行效率更高。在大多数场景下,建议使用“等时间隔”拍照设置等时间隔拍照模式。


但是,在起伏大的山区,“等时间隔”可能存在同一组照片多个波段之间拍摄场景差别过大的情况,造成重建失败。因此,如果在山区航测时,若使用“等时间隔”拍摄出现重建失败,建议切换到“航点悬停”模式。


4、选择靠近测区的起飞地点

飞机起飞降落地点应该尽量靠近测区,使得起降航程最短。如果测区覆盖范围较大,建议在测区中央区域起飞。


大疆智图处理精灵 4 多光谱数据时能否到单波段的反射率值


单波段的反射率值通常用于单波段分析、多种指数计算、基于多个波段的地物分类等用途。在不进行反射率辐射校正时,大疆智图可以输出单波段的 DN 值影像,和五个常用的植被指数---NDVI、NDRE、 OSAVI、 LCI、 GNDVI,但不输出单波段的反射率值影像。


如果需要得到单波段的反射率值影像,可以使用反射率辐射校正板和大疆智图的辐射校正功能进行转换。以下介绍如何使用反射率板和辐射校正功能得到单波段反射率:


1、首先准备 2-3 块已知反射率的反射率板(无品牌限制,业界通用的均可)。


2、拍摄反射率板照片,具体步骤如下:

将反射板平铺于测区附近的地面上。
将相机模式设置为 Auto,EV 值保持为 0,调整云台为 -90°。
精灵 4 多光谱起飞至反射率板 7 倍边长的高度。调整飞机位置使得反射率板在相机画面中央,注意反射率板上不要有阴影。手动拍摄一组照片。
AE 锁定。


3、精灵 4 多光谱进行正常航测作业。


4、作业结束后,在大疆智图新建航测重建任务,并按照正常重建步骤导入航测照片,但先不进行重建。


5、进入大疆智图“辐射校正”界面。





6、完成“辐射校正”设置后,返回主界面,开始重建重建结果的单波段影像,即result_Blue、 result_Green、 result_NIR、 result_Red、 result_RedEdge,其数值即是反射率值。


为何大疆智图的指数图有条纹或斑块状


精灵 4 多光谱影像处理结果的条纹或斑块,可以大致分成三种现象:航线角度和太阳方位角不垂直所造成的条纹强光下农田的 hotspot 现象曝光锁定造成的光斑,以下是形成的原因和解决方案:


1、航线角度和太阳方位角不垂直所造成的条纹

通常在可见光影像中看不到条纹,而 NDVI 等植被指数中能看到。明暗交替的条纹正好和航线重合,一条明条和一条暗条纹分别对应一条航线。如下图 NDVI 所示:



NDVI中的条纹



这是由于飞机向前飞行时候,机身有一定倾角。如果航线方向和太阳光线入射方向(太阳方位角)不垂直,那么飞机来回飞行时,飞机顶上的光强传感器平面和太阳方位角的夹角发生了变化,导致光强传感器接收到的太阳辐射在来回变化。而因为光强传感器的辐射数值用于植被指数计算,因此造成植被指数出现了明暗条纹。当太阳高度角越低,这个现象越明显。


要避免此问题,采集时候请注意以下两点:


设置主航线角度垂直于太阳方位角
GS Pro 规划航线时,会自动计算当时当地的太阳方位角。连上飞机后,点击任务高级设置,主航线角度选择自动,将根据太阳方位角,自动规划出一条垂直太阳方位角的航线。建议在任何时刻都将自动主航线角度选上。



在太阳高度角高于 30°时进行采集

在作业前,可以事先看下测区作业时间的太阳高度角。GS Pro 任务页面左滑,点击 sun 图标,可以查询太阳高度角。




2、强光下农田的 hotspot 现象

强光之下,由于土地或作物冠层比较平滑,会产生类似镜面反射的现象,导致照片一边较亮一边较暗。重建之后出现了“渐变”条纹,称之为“hotspot”现象。这个现象在可见光和植被指数中都可以观察得到。




农田重建后的 hotspot 条纹


当前业界针对这个问题未有完善的解决方案,因此我们建议避免在强光之下,例如正午太阳猛烈时进行采集,以规避这个问题。


3、曝光锁定造成的光斑

如果在拍摄过程光照变化较大,例如云层遮挡太阳等,而相机的曝光设置了锁定 (AE 锁定),那么可能出现明显光斑。建议在作业时将 AE 解锁,可见光模式设置为中央测光,多光谱模式设置为全局测光以保持测光一致。





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