近地面无人机植被定量遥感与生理参数反演技术

遥感（RS-Remote Sensing）——不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物，揭示其几何、物理性质和相互关系及其变化规律的现代科学技术。 换言之，即是“遥远的感知”，按传感器搭载平台划分，包括航天遥感、航空遥感、地面遥感。

无人机遥感（UAVRS）技术作为航空遥感手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充，在国外已得到广泛应用。其利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能，可广泛应用于国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等领域

一、近十年近地面无人机植被遥感文献分析、传感器选择、观测方式及质量控制要点

1.1. 近十余年无人机植被遥感文献分析

文献分析软件VOSviewer的使用（实践）

无人机植被遥感的重点研究方向、研究机构、科学家

1.2. 无人机遥感的特点及与卫星遥感的差异

核心优势与四大基本特点

无人机与卫星遥感影像的成像方式差异

1.3. 无人机传感器类型、特点及选择

消费级RGB相机的简要成像几何与光谱特点

多光谱相机成像类型与核心问题（波段影像套合、滤光片）

高光谱相机成像方式与光谱真实性

热红外相机特点与温度测量可靠性

1.4. 无人机遥感观测方式、特点与质量控制

天底观测、多尺度观测与倾斜观测

四种典型的多角度观测模式

影像质量控制的要点

二、辐射度量与地物反射特性

2.1.基本辐射度量与表面辐射特性

由浅入深基本辐射度量：辐射通量、辐照度、辐射强度、辐亮度（推导）

基本辐射定律之朗伯余弦定律与平方反比定律（推导）

朗伯表面辐射与辐射的各向异性

2.2. 地物二向反射特性与表征

能量守恒与反射率的定义（推导）

非朗伯表面的二向性反射之BRDF与BRF详解（推导）

九种反射因子/率（推导）

2.3. 典型地物光谱反射特征与物理生理机制

健康与胁迫状态下叶片光谱反射率与物理生理机制

多种土壤类型与状态下土壤光谱反射率特征与物理解释

植被指数构建的基本思想、原则与方法（示例）

三、无人机遥感影像辐射与几何处理

3.1.遥感影像的辐射处理

成像光路中的暗电流、暗角效应、大气效应介绍

成像传感器辐射定标之二向反射率获取方法（实践+代码讲解）

绝对定标与相对定标

3.2.遥感影像的几何校正

成像几何与投影变换简要原理

成像畸变与校正方法

正射影像、DEM、DSM的生成（实践+代码讲解）

3.3.摄影测量SfM点云

二维影像与三维点云的投影与反投影（实践+代码讲解）

影像与SfM点云联合使用案例（实践）

点云去噪、滤波、归一化、冠层高度模型生产、单木检测与分割（实践）

四、光在植被叶片与冠层中的辐射传输机理及平面模型应用

4.1. 植被的结构与功能简介

叶片尺度的结构与功能

植株/冠层尺度的结构与功能

冠层覆盖度与叶面积指数的定义详解

4.2.阔叶片辐射传输模型

单子叶平板模型PLATE （推导）

双子叶多层平板模型PROSPECT （代码详解）

4.3.比尔-朗伯定律与叶面积指数

比尔-朗伯定律与间隙率理论（两种推导）

投影G函数与聚集指数（推导+代码）

4.4.冠层一维辐射传输模型

SAIL模型详解

五、植被覆盖度与叶面积指数遥感估算

5.1.无人机影像的植被覆盖度估算

传统图像分割与像元分解

森林冠层覆盖度估

5.2.无人机影像的叶面积指数估算

基于间隙率模型的反演

基于SAIL模型的反演

基于机器学习模型的反演

原文：近地面无人机植被定量遥感与生理参数反演实践技术应用