用于草地遥感的紧凑型光谱仪 | 量子荧光|微型光纤光谱仪-ag贵宾会

作者yvette mattley，phd

拉曼光谱法是适用于燃料鉴定和表征的卓越技术。 由于它对样品制备和鉴定及定量测定材料的能力都无要求，因此它能在多个行业中发挥多种用途也就不足为奇了。

背景

无人航空载具（uav）和光谱仪可共同应用于多种遥感测量中。前景广阔的应用包括植物和土壤特性表征（诸如归一化植被指数，它测量了特定环境中的植被数量）；为判定叶面积指数而进行图像检测（测定植物冠层，测量生物量、叶绿素浓度和植被覆盖率）。了解植物特征有利于实现更有效的作物管理和侵蚀控制。

实验条件

由德国jülich ibg-2植物科学研究中心的andreas burkart带头的跨国研究团队开发出了这一基于uav的系统（图1），并进行了初步实验，他们从高达200米的空中收集了338-824 nm之间的高分辨率反射光谱，并测定了来自地面光谱仪的辐照度光谱。

在野外收集高光谱数据是一项非常耗时的任务，一般只能在容易进入的区域进行。 这一基于uav的系统（面积不到2平方英寸（42 mm×40 mm），重量只有2盎司（68 g）的sts微型光谱仪）突破了这一限制，与地面光谱仪相比，将测量范围扩大了20倍。

图1：可从高达200米的空中用无人机高效地对广阔的地区进行光谱测定。

使用开源的arduino微控制器，并借助海洋光学公司提供的客户工程学协助，研究者能用无线设备同步高空和地面光谱仪，保存光谱数据，并将数据传输給地面上的团队。

图 2:  草地的反射比特性揭示了对作物健康、水土流失和环境影响的认识

结论

uav光谱仪测定了草地、森林冠层和水的反射率，结果（主要是从10米空中得到的结果）可靠（图2）。事实上，无人机sts微型光谱仪获得的结果与地面系统的差别不大。光学分辨率在2.4-3.0 nm之间（fwhm）。

sts光谱仪由于其轻便小巧的外形，成为无人机的理想选择，它可以在任何地形上，甚至是森林或沼泽上，进行一系列快速、再现性高的测量。该系统通过测量一片草地和其他较大区域里的不同部分，评估诸如特定地块上生长的植被和其他植物等信息。

来源

burkart, a., institute of biology & geoscience, forschungszentrum jülich gmbh, jülich, germany; cogliati, s.; schickling, a.; rascher, u. a novel uav-based ultra-light weight spectrometer for field spectroscopy, sensors journal, ieee (volume: 14, issue: 1), jan. 2014