Sistema de fluorescência de clorofilo induzido pela luz solar a bordo de um avião não tripulado

GaiaSky-SP-SIFSistema de fluorescência de clorofilo induzido pela luz solar a bordo de um avião não tripuladoPrincípios básicos:

A combinação de sistemas de monitoramento de fluorescência de clorofilo induzida pela luz solar com drones rotativos abre novos tipos de aplicações para monitoramento agrícola de precisão. A fluorescência da clorofila contém informações ricas de fotossíntese, através da extração de informações de fluorescência que podem caracterizar a vegetação, as culturas, as folhas, as coroas das árvores e outros sinais espectrais refletidos, combinando os parâmetros de fluorescência, os parâmetros fisiobioquímicos da clorofila e outros parâmetros (medidos sob condições ambientais instantâneas do solo), pode julgar as características espectrais da fluorescência da clorofila das culturas em diferentes ambientes (fertilizantes, umidade, força da doença, pragas, etc.) e a relação entre seus indicadores de fluorescência e outros parâmetros (temperatura da coroas, radiação da superfície, medição do conteúdo de clorofila), portanto, a tecnologia de monitoramento da fluorescência da clorofila a bordo é eficiente, oportuna, rápida, sensível e não danificante para detectar o estado fisiológico da vegetação das culturas e sua relação com o ambiente, pode ser amplamente usada para avaliar o estado de saúde da vegetação e outros.

GaiaSky-SP-SIFSistema de fluorescência de clorofilo induzido pela luz solar a bordo de um avião não tripuladoConfiguração de indicadores técnicos:

Estrutura do sistema:

Integração modular, padronização estrutural, sem necessidade de depuração, ajustar a estrutura do sistema, basta instalar no drone de acordo com os requisitos, através do cabo de dados de transmissão de imagens sem fio para alcançar a interconexão do sistema com o drone e a plataforma de monitoramento terrestre. Fornecer energia independente ao sistema através da nuvem de drones. Fixação de fibra óptica descendente com módulos independentes facilita a troca de lentes de imagem, com câmeras auxiliares integradas em módulos independentes para observar e monitorar a área de captura. A função de correção de cosinus ascendente é modular, capta sinais de luz solar em tempo real, sua alta transmissibilidade, bom efeito de homogeneização e ampla gama de banda de adaptação. As informações GPS permitem localizar com precisão a área de captação.

Vantagens técnicas:

• Alta integração do sistema;

· Bom controle do sistema, operação simples;

· Monitoramento auxiliar, localização precisa da área de captação;

• coleta de um clique;

• Espectro de reflexão, fluorescência e saída;

• Cruzeiros em pontos fixos;

• Determinação absoluta da radiação;

· Módulo de correção de cosinus solar em tempo real;

· Módulo GPS;

· Lente de imagem de 35mm / 50mm e comutação de modo de fibra nua;

· Estrutura de fibra óptica especial para concluir rapidamente a mudança de sinal ascendente e descendente, assegurando que a coleta sincrônica seja realizada para cima e para baixo;

· Possibilidade de uso duplo em terra e drones;

· A estrutura integrada de transmissão de gráficos de alta definição garante o controle do sistema (manipulação, retorno de dados, etc.);

• Vários modelos de processamento de dados.

Princípios básicos:

A composição de hardware do sistema de observação automática de fluorescência solar induzida (SIF) a bordo (patente 2020202517297) (GaiaSky-SIF) inclui componentes como espectrómetros de fibra óptica, fibras ópticas, módulos e interruptores de circuito óptico, câmeras de monitoramento, unidades de controle de captação e módulos de calibração. Atualmente, o espectrómetro de fibra óptica de alta sensibilidade e seus acessórios são usados ​​principalmente para a fluorescência de clorofila vegetal e a observação contínua de alta frequência estável no campo de alto espectro. O sistema permite a observação de alta frequência/hiperespectro da coroa vegetal sob plataformas não tripuladas. A frequência de observação pode chegar a 10s / vez, e vários espectros podem ser observados em um voo. Ao mesmo tempo, o sistema de observação de cósinus duplo de dois canais ascendente e descendente, o escopo de detecção do terreno melhorado significativamente, o mercado de produtos comercializados.

Fluorescência de clorofila induzida pela luz solar (SIF) é o sinal espectral emitido pelo centro de fotossíntese sob condições de luz solar (650-800nm), com dois picos de luz vermelha (cerca de 690nm) e infravermelho próximo (cerca de 760nm), que podem refletir diretamente as mudanças dinâmicas da fotossíntese real da planta.

A teledetecção SIF é uma tecnologia de teledetecção de vegetação que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos e pode compensar as deficiências da atual observação de teledetecção de vegetação, fornecendo novas ideias e tecnologias para o ciclo de carbono dos ecossistemas terrestres e o monitoramento da vegetação.

A teledetecção da vegetação, representada por índices de vegetação baseados em observações “verdes”, como o NDVI, tem contribuido significativamente para a compreensão e a compreensão da biosfera da Terra em escala macroscópica nos últimos 30 anos, mas só é possível detectar “potencial fotossíntese” de plantas por meio de “verdes”.

A fluorescência de clorofila tem vantagens técnicas especiais na detecção fisiológica da fotossíntese da vegetação e é um método de detecção direta para a "fotossíntese real".

Pode-se dizer que a teledetecção fluorescente da clorofila vegetal é a vanguarda da pesquisa inovadora no campo da teledetecção vegetal há quase 10 anos. À medida que a pesquisa e a tecnologia avançam, a teledetecção SIF teve grandes avanços nos últimos 10 anos.

Determinação de radiação:

O sistema óptico inteiro precisa ser calibrado de radiação para converter os valores DN obtidos pelo espectrómetro em unidades de radiação (mW/m2/nm) ou brilho (mW/m2/nm/sr). A calibração de radiação requer a calibração separada da fibra óptica nua e do caminho óptico que conecta o corretor de cosinus. O calibrador de radiação refere-se à intensidade de resposta do espectrómetro sob cada imagem com uma lâmpada com uma potência de saída espectral conhecida. A calibração de radiação absoluta altera a forma e o tamanho de todo o espectro, corrige a função de resposta de instrumento único (IRF) do instrumento e converte o número digital (DN) medido pelo espectrômetro em quantidades físicas. O coeficiente de determinação é calculado pela seguinte fórmula:

Onde α é o coeficiente de calibração de radiação calculado, L é o brilho ou a radiação da fonte de luz padrão e DC é o valor da corrente escura medida pelo espectrómetro sem a entrada de luz. A unidade do espectro calibrado pela radiação é a saída de potência da unidade de comprimento de onda da unidade de área, a fonte de luz padrão é geralmente expressa em unidades como µW / cm2 / nm, é melhor multiplicar seu valor numérico por 10 para converter a unidade em mW / m2 / nm, com a mesma relação de conversão de brilho de radiação.

A análise de imagens fluorescentes de clorofila vegetal de grande escala e de alto fluxo oferece a solução adequada para análises de teledetecção de alto espectro de base dupla terrestre e aérea. Aplicado principalmente nas seguintes áreas:

Fotosíntese vegetal e medição de fluorescência

• Cartografia de plantas e características de saúde da vegetação

• Avaliação dos recursos florestais

• Avaliação do crescimento das culturas

● Monitoramento de teledetecção de alto espectro de base dupla terrestre-aérea