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第五屆中國濕地遙感大會于2023年7月27日-29日在煙臺成功舉行，本屆會議圍繞“濕地遙感與濕地修復”主題，與第27個世界濕地日“修復濕地 刻不容緩”的主題相呼應(yīng)，針對濕地遙感領(lǐng)域基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法、科學數(shù)據(jù)集等方面的新成果、新進展，以及國家和地方在濕地修復與保護等方面工作的新動態(tài)和新趨勢等開展交流與研討。

值此大會召開之際，作為長期致力于生態(tài)環(huán)境研究監(jiān)測領(lǐng)域技術(shù)推廣、研發(fā)與服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)，北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司推出系列無人機遙感及近地遙感監(jiān)測技術(shù)方案，為生態(tài)系統(tǒng)觀測、環(huán)境變化監(jiān)測、碳源匯監(jiān)測、水體遙感監(jiān)測、濕地植物多樣性及海洋藻類遙感監(jiān)測等領(lǐng)域提供全面解決方案。

1、ENVIS^?近地遙感生態(tài)觀測系統(tǒng)

ENVIS?近地遙感生態(tài)觀測系統(tǒng)，由軌道式近地遙感平臺、成像系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)（監(jiān)測系統(tǒng)）組成，將點測量（Spot measurement）與成像測量（Space measurement）技術(shù)相結(jié)合，通過多源信息融合及建模反演，可滿足不同場景生態(tài)系統(tǒng)觀測需求。主要應(yīng)用于原位群落或生態(tài)系統(tǒng)（草原、濕地、農(nóng)業(yè)、林地等不同生態(tài)類型）、蒸滲儀系統(tǒng)生態(tài)結(jié)構(gòu)要素及其生態(tài)過程觀測。

左圖：ENVIS?近地遙感生態(tài)觀測系統(tǒng)；右圖：在南極利用OTC及葉綠素熒光監(jiān)測模塊監(jiān)測小氣候?qū)Φ匾潞吞μ\光合過程的影響（引自：Barták M. et al. Long-term study on vegetation responses to manipulated warming using open top chambers installed in three contrasting Antarctic habitats. Electronic Conference on Interactions between Antarctic Life and Environmental Factors, IPY-related Research Brno, October 22th-23th, 2009)

主要技術(shù)特點：

ü  懸浮軌道近地遙感平臺專利技術(shù)（ZL 2020 2 0515701.X）與SpectraScan近地遙感平臺專利技術(shù)（ZL20212 1478998.8）,ENVIS生態(tài)環(huán)境因子監(jiān)測技術(shù)（ZL 2019 2 2377914.0）

ü  標配VNIR（400-1000nm）和SWIR（900-1700nm）高光譜成像觀測、Thermo-RGB成像觀測，選配激光雷達掃描分析

ü  點測量（Spot measurement）與成像測量（Space measurement）技術(shù)相結(jié)合，多源信息融合，建模反演，滿足不同場景生態(tài)系統(tǒng)觀測需求

ü  除空氣、土壤生態(tài)因子傳感器監(jiān)測外，植物點測量傳感器系統(tǒng)包括光譜監(jiān)測、冠層溫度監(jiān)測、葉綠素熒光監(jiān)測等，還可選配空氣CO2、葉片溫度、植物莖流等傳感器

ü  可選配移動式點測量（葉片尺度或冠層尺度）儀器，如手持式葉綠素熒光測量儀、手持葉夾式高光譜儀（測量葉片光譜及VIs等）、便攜式光合儀、冠層NDVI/PRI測量儀等

ü  植被指數(shù)監(jiān)測：結(jié)構(gòu)指數(shù)、生理指數(shù)、色素指數(shù)、光合物候指數(shù)等，基于 LUE（光利用效率）的GPP 評估模型參數(shù)如 NDVI、EVI、NDWI、 MCARI、REP2 等

ü  葉綠素熒光監(jiān)測：FLD3 SIF成像分析、 SIF指數(shù)監(jiān)測、 Fs穩(wěn)態(tài)熒光測量、LEDIF等

ü  Thermo-RGB融合成像分析，進一步解析冠層不同光照組分光合作用等狀態(tài)，研究分析環(huán)境(光照)、植物冠層結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力等之間的相互關(guān)系

ü  組合命令+位置記憶：可一鍵注冊、記錄、保存、讀取XYZ位置信息，并自定義Protocols，自動移動精準定位，適用于野外長期固定重復測量

ü  原位（in-situ）實時高時空分辨率、高通量（野外大型樣方）生態(tài)觀測

ü  可選配OTC-Auto濕地群落光合自動監(jiān)測系統(tǒng)

應(yīng)用案例：混合草地群落物種多樣性研究

德國卡爾斯魯厄理工學院地理和地理生態(tài)學研究所論證了近地光譜成像監(jiān)測+點測量數(shù)據(jù)應(yīng)用于半自動野外生態(tài)調(diào)查的可能性，對草地物種進行了分類，并在物種和結(jié)構(gòu)多樣性不同梯度下估算其覆蓋范圍，且發(fā)現(xiàn)處于下位層的植物也可被較準確地估算出來。（參考文獻：Lopatin J,Fassnacht F E, Kattenborn T,et al.Mapping plant species in mixed grassland communities using close range imaging spectroscopy[J]. Remote Sensing of Environment, 2017,201:12-23.）

2、PhenoPlot^? SIF-高光譜成像近地遙感系統(tǒng)

PhenoPlot? SIF-高光譜成像近地遙感系統(tǒng)為輕便型或移動式高光譜成像與太陽光誘導葉綠素熒光成像（SIF）地面遙感系統(tǒng)，基于SpectraScan近地遙感平臺、高光譜成像技術(shù)與夫瑯和費線深度法SIF成像技術(shù)（通過FluorVision-SIF軟件進行太陽光誘導葉綠素熒光成像分析），可通過SIF及植被結(jié)構(gòu)特征指數(shù)、植被冠層光合生理指數(shù)，根據(jù)LUE模型分析GPP（總初級生產(chǎn)力）。

目前國內(nèi)普遍采用基于海洋光學QE-Pro高光譜儀技術(shù)進行冠層SIF測量監(jiān)測，其缺點為只能對視野范圍內(nèi)進行“點測量”得到一個平均值，不能監(jiān)測空間分布差異。由易科泰生態(tài)技術(shù)公司根據(jù)夫瑯和費譜線O2-A深度葉綠素熒光提取FLD3模型，研制生產(chǎn)并客戶定制系列SIF-高光譜成像近地遙感觀測儀器，可對視野范圍進行高分辨率遙感成像分析，從而得到時間和空間分布差異。

主要技術(shù)特點：

ü  輕便型或移動式近地遙感平臺，也可客戶定制固定式懸浮雙規(guī)近地遙感平臺

ü  可進行（植被反射光）高光譜成像分析

ü  可基于夫瑯和費線深度法FLD3模型提取葉綠素熒光（F760），進行SIF成像分析

ü  可選配Thermo-RGB融合成像分析，區(qū)分陽光照射葉片和陰影葉片的氣孔導度響應(yīng)

ü  植被結(jié)構(gòu)指數(shù)：可成像分析NDVI、RDVI、OSAVI、EVI、MCARI、MTVI等十幾個植被結(jié)構(gòu)指數(shù)，并據(jù)此成像分析LAI等

ü  光合物候觀測指數(shù)：可成像分析PRI570、PRI515、CCI、NIRv，并據(jù)此成像分析GPP

ü  FLD3 SIF成像分析、太陽光誘導葉綠素熒光指數(shù)成像分析

ü  SIF（太陽光誘導葉綠素熒光）成像分析（762nm），結(jié)合LCpro T光合儀、FluorPen手持式葉綠素熒光儀等，全面分析植物葉片水平、冠層水平及景觀水平光合作用生理生態(tài)狀況

上左圖：植物反射光譜及反射率（白板校準），注意762nm的O2-A吸收峰值；上右圖：銅錢草葉綠素熒光光譜，其中藍色曲線為施加敵草?。―CMU）、紅色未施加敵草隆；下圖為銅錢草太陽光誘導葉綠素熒光成像，其中左邊為未施加敵草隆，右邊施加敵草隆，施加敵草隆后由于PSII QA電子傳遞被抑制（光化熒光淬滅阻斷），葉綠素熒光增強（上述數(shù)據(jù)均來自易科泰光譜成像與無人機遙感技術(shù)研究中心）

3、Ecodrone^? UAS-4輕便型一體式多光譜-紅外熱成像遙感系統(tǒng)

Ecodrone? UAS-4輕便型一體式多光譜-紅外熱成像遙感系統(tǒng)，基于易科泰自主專利UAS-4遙感平臺技術(shù)，兼具輕便型、多功能、一體化、多傳感器特點，可為生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、濕地及水資源研究、土地資源調(diào)查、環(huán)境保護研究提供大范圍、高精度、數(shù)字化的解決方案，如水色水質(zhì)調(diào)查、水體葉綠素含量反演、泥沙含量分析、國土資源調(diào)查、森林覆蓋及物種研究、生態(tài)環(huán)境要素動態(tài)監(jiān)測等。

主要技術(shù)特點：

ü  自主專利UAS-4平臺，榮獲第24屆中國楊凌農(nóng)業(yè)高新科技成果博覽會“后稷獎”

ü  同時搭載多光譜成像、紅外熱成像及RGB成像，作業(yè)時間大于20分鐘

ü  一次飛行可同步獲取5/10個光譜波段、紅外熱成像/CWSI成像數(shù)據(jù)、RGB，作業(yè)效率事半功倍

ü  厘米級多光譜地面分辨率，50m高度地面分辨率達3.4cm，30m高度地面分辨率可達2cm

ü  Thermo-RGB：640×512像素，多點黑體校準，靈敏度50或30mK，測溫范圍-25℃-150℃/-40℃-550℃，在線實時溫度測量分析，10倍光學變焦RGB鏡頭，全高清畫質(zhì)，磁編碼自穩(wěn)云臺，實時姿態(tài)調(diào)整，可選配CWSI成像，實時測量作物水分脅迫指數(shù)

ü  應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測、精準農(nóng)業(yè)研究、病蟲害監(jiān)測、農(nóng)作物產(chǎn)量評估、生物多樣性監(jiān)測等

應(yīng)用案例：內(nèi)陸及海岸帶濕地水質(zhì)監(jiān)測

內(nèi)陸及海岸帶水體濕地監(jiān)測污染物主要有三類，分別為浮游植物（主要是藻類，含葉綠素a）、非色素懸浮物（簡稱懸浮物，包含有機碎屑及無機懸浮顆粒）、有色可溶性有機物(CDOM，由黃腐酸、腐殖酸組成的溶解性有機物)。下圖為某市郊區(qū)河谷濕地，該區(qū)域內(nèi)地物豐富，河流、灌叢、裸地交錯分布，使用無人機遙感成像技術(shù)采集該區(qū)域的光譜及影像數(shù)據(jù)，從而進行水體參數(shù)反演。

上圖自左至右依次為：原始真彩影像、假彩色影像、NDWI指數(shù)圖

上圖自左至右依次為：葉綠素a反演、懸浮物含量反演、可溶有機物(CDOM)濃度 

4、Ecodrone^?一體式高光譜-紅外熱成像-激光雷達無人機遙感系統(tǒng)

Ecodrone?一體式高光譜-紅外熱成像-激光雷達無人機遙感系統(tǒng)，采用自主設(shè)計研發(fā)UAS-8專業(yè)遙感無人機平臺和國際先進傳感器系統(tǒng)，包括VNIR/NIR波段高光譜成像、紅外熱成像、和激光雷達，曾先后榮獲2021年《質(zhì)量與認證》“十大新銳產(chǎn)品”及2023深圳國際生態(tài)環(huán)境監(jiān)測產(chǎn)業(yè)博覽會“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測創(chuàng)新產(chǎn)品”獎。

主要技術(shù)特點：

ü  8旋翼專業(yè)無人機遙感平臺，負載最高可達20kg，續(xù)航時間大于20分鐘

ü  采用芬蘭Specim AFX系列高光譜成像傳感器和法國YellowScan激光雷達系統(tǒng)

ü  厘米級地面分辨率，50m高度高光譜成像地面分辨率達3.5cm，30m高度地面分辨率可達2cm

ü  50m高單樣線飛行作業(yè)可自動采集形成寬度36m的樣帶高光譜成像大數(shù)據(jù)

ü  高分辨率Thermo-RGB傳感器，空間分辨率640x512像素，IR高分辨率模式可達1266x1010像素，測溫靈敏度可達0.03°C

ü  高密度三維點云，精確度2.5cm，最高可達3次回波，50m飛行高度點云密度700pts/平方米；可選配高精確度LiDAR系統(tǒng)，精確度可達0.5cm、回波達15次

ü  建議選配易科泰匹配提供的手持式葉綠素熒光儀、手持葉夾式高光譜儀、便攜式LCpro T光合儀，以測量穩(wěn)態(tài)葉綠素熒光Ft、植物光譜反射指數(shù)VIs、光合作用及氣孔導度等參數(shù)

ü  可選配OTC-Auto自動開啟式光合呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，測量監(jiān)測CO2通量及H2O通量，并測量分析GEP（Gross Ecosystem Productivity）

ü  可基于弗朗霍夫譜線FLD模型提取SIF（Solar-Induced-Fluorescence）（易科泰提供技術(shù)方法和分析軟件、參考文獻），無人機遙感Mapping Photosynthesis

ü  同步獲取高光譜數(shù)據(jù)、紅外輻射照片、視頻與激光雷達數(shù)據(jù)，應(yīng)用軟件可進行剖面分析、點云測量等，直接導出高密度三維點云、三維測量數(shù)據(jù)、地面點云、DSM、DTM、DHM等

應(yīng)用案例：人工水體葉綠素a含量反演

葉綠素a是藻類的重要組成成分之一，其濃度常用于評估浮游植物的生物量，可作為水體富營養(yǎng)化的評價指標。易科泰光譜成像與無人機遙感技術(shù)研究中心技術(shù)人員使用Ecodrone?無人機高光譜遙感系統(tǒng)，對某人工水渠進行高光譜成像，分析其反射光譜，并通過模型反演葉綠素a的濃度，進一步分析該水渠富營養(yǎng)化程度。

左圖：水體中不同目標的反射光譜，右圖：基于不同模型的葉綠素a濃度反演指數(shù)。通過反射光譜可知，水體中的植被在水的影響下，其反射光譜明顯低于岸邊植被。

如上圖依次為：a）高光譜真彩色合成圖，b）800/650/550nm合成圖，c）歸一化葉綠素指數(shù)NDCI，d）歸一化葉綠素色素比率指數(shù)NCPI，比值指數(shù)SR。對比高光譜合成圖發(fā)現(xiàn)，在水體植被附近，NCPI和SR指數(shù)顯著高于其他區(qū)域，可能與富營養(yǎng)化后水體中產(chǎn)生大量藻類有關(guān)，且初步結(jié)果顯示NCPI和SR模型對葉綠素a反演精度高于NDCI。