彩谱机载高光谱相机FS-60对于洱海湿地植被的光谱分析及识别

湿地作为全球三大生态系统之一,在维护生态平衡方面意义重大。洱海东岸海滨湿地植被丰富多样,对其进行精准识别和研究至关重要。在相关研究中,彩谱FigSpec机载高光谱相机凭借独特的性能,为获取湿地植被光谱数据、分析植被特征提供了强大支持。

 

彩谱高光谱相机在洱海东岸海滨湿地植被研究中展现出显著优势。其具备高分辨率成像能力,以彩谱FS-60型号为例,像素达到5.86μm,能清晰捕捉植被的细微特征。图像大小为1920×1080,地面分辨率约5cm,即使是植被的局部细节,如叶片纹理、微小的植被群落差异等,都能精准成像,为后续精确分析植被光谱特征奠定了坚实基础。

在光谱采集方面,彩谱高光谱相机表现出色。它的光谱波段覆盖范围广,能获取丰富的光谱信息。在本次研究中,其工作波长范围契合研究需求,能够完整采集到湿地植被在不同波段的反射光谱数据。这使得研究人员可以全面分析植被的光谱特征,准确识别不同植被种类,还能深入研究植被的健康状况、生长态势等信息。例如,通过分析光谱数据,研究人员发现菰、芦、槐叶蘋这三种典型湿地植被在450nm、650nm附近形成吸收谷,在650 - 750nm的红边波段反射率急剧上升,且菰在这些吸收带中的特征差异最为明显,这些细微的光谱差异都能被彩谱高光谱相机精准捕捉。

数据采集的准确性和稳定性是研究的关键,彩谱高光谱相机在这方面优势明显。研究人员利用大疆M300RTK型无人机搭载该相机获取高光谱影像数据。飞行前采集白板数据用于辐射校正,有效消除环境因素对数据的干扰,确保采集到的数据真实可靠。无人机设置飞行高度为100m,航速7m·s⁻¹,航向和旁向图像重叠度85%,这些参数的合理设置保证了数据采集的全面性和连续性,使得获取的光谱数据能够准确反映研究区域内植被的整体特征。

 在数据处理过程中,彩谱高光谱相机采集的数据与研究方法紧密配合。采集到的光谱图像需经过一系列处理,如使用FigSpec1.0软件进行裁剪拼接,再利用FigSpec Studio软件进行反射率矫正,获取感兴趣区并计算植被平均光谱反射率,绘制光谱曲线。由于测量时环境及传感器设备等因素影响,光谱存在抖动和噪声,研究人员截取400 - 850nm波段并采用SG平滑进行降噪,得到原始光谱。

基于全波段数据以及特征波长选取后的数据,研究建立了支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、径向基(RBF)神经网络的识别模型。彩谱高光谱相机采集的数据为模型训练和验证提供了有力支撑。实验结果表明,包络线去除 - SPA - SVM模型识别精度最高,达到0.9375,输入模型的波长数量仅占全波段的4.7%,极大降低了模型运算时间。

彩谱高光谱相机凭借高分辨率成像、广泛的光谱覆盖范围、稳定准确的数据采集能力,在洱海东岸海滨湿地植被研究中发挥了关键作用。随着技术的不断发展,它将在湿地植被保护、生态环境监测等领域发挥更大的价值,为推动相关研究和保护工作提供更强大的技术支持。


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