无人机航拍,是近年非常流行的表达方式。
11月南京长江大桥现平流雾景观(来源:央视网)
你知道吗?人类最早的一张航片拍摄于1858年,法国人纳达尔乘坐热气球拍摄了巴黎的鸟瞰黑白照片。
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二年后,美国摄影师詹姆士·华莱士·布莱克同样在热气球上创造了航空摄影的历史:他完成了现存第一张成功的航拍作品,这张1200英尺高空视角的珍贵相片,被命名为《鹰与大雁视角下的波士顿》(Boston, as the Eagle and the Wild Goose See It)。布莱克镜头下1860年10月13日的波士顿影像,是人类第一张清晰的城市俯瞰相片。
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我们科研单位使用航拍,除了记录影像、留存美好瞬间以外,还有重要的科研作用,那就是——遥感!
什么是遥感?
遥感,remote sensing,直译是遥远的感知,在我们农业科研中,指的是一类非接触的,远距离的探测技术。主要运用传感器对物体的电磁波的辐射、反射特性进行观测,利用不同物体吸收、反射或发射的电磁波特性差异,实现在远离目标地物的条件下,对目标地物进行解译并对其特征、性质和变化规律进行分析。
其实,摄像机对我们来说,就是传感器的一种。
航拍与遥感
随着摄影技术和遥感平台发展,逐渐出现了无人机、飞机、人造卫星等平台,传感器的电磁谱段也由可见光扩展为红外线、微波等多种光谱。
我国的现代遥感技术起源于上世纪七十年代,并于八十年代被列入国家重点科技攻关项目,自此开启了蓬勃发展。
苏农信农业遥感创新团队,为全国首批获联合国资助建设的三家遥感分中心之一,80年代成立的农业部遥感应用中心南京分中心一直运行至今,一直承担农业农村部遥感监测业务化工作,涉及的监测范围包括江苏、上海、江西、浙江、福建等省市,监测的作物种类涉及大宗作物及经济作物,积累了宝贵的识别经验和数据,形成了完备的作物监测体系。
遥感航拍“装备”
遥感“航拍”主要应用卫星、飞行器等,通过卫星地面站、高空观测站、气象雷达等获取“照片”。
遥感“照片”(影像)可能和大家印象中的航拍照片不大一样。他们很多时候看起来是这样的:
图1
图2
遥感卫星传感器的光谱比较丰富,通常包括可见光以外的光谱,因此可以记录我们肉眼无法识别的信息。例如上图为国产卫星高分六号的影像,其传感器包含8个波段,其中前三个波段为可见光的蓝光、绿光、红光波段,图1为红绿蓝波段显示在图像RGB通道的真彩色影像。而通过利用绿色植被(主要为水稻)对于近红外有较强的反射能力的特性,将近红外光谱段记录的信息显示在RGB图像的红色通道上形成假彩色影像,就可以直观的将植被于其他地物区别开(图2)。
遥感“航拍”应用
遥感技术具有观测面积广;时效性强;信息量大等特点,被广泛应用于军事、农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、测绘、环境保护等领域。比如,我们常利用遥感技术实现区域农作物种植面积监测,是以不同作物的关键生育期遥感影像上表现出的不同光谱特征,采用分类算法对特定作物进行识别。这类监测,为作物长势和估产提供数据,是预测农业综合生产力、人口承载力和确保粮食安全的基础。
我院水稻试验田不同生长期航拍图片
蓝圈为水稻田
红圈为棉花田
此图由遥感无人机拍摄于2022年6月8日,此时为水稻生长初期,未封行。影像上主要呈现水稻田裸土和水面信息,水稻秧苗信息弱。
此图由遥感无人机拍摄于2022年8月25日,此时为水稻灌浆期,植株长势旺盛,影像绿色程度加深。不同程度的绿色能反映长势和品种的差异(红圈)。
此图由遥感无人机拍摄于2022年10月10日,此时为水稻成熟期。在影像上呈现的颜色为黄绿色(蓝圈),其中不同品种的收割日期有差异,红圈表示已收割区域,呈现裸土颜色。
此外,我们还为高标准农田建设、轮作休耕核查、农业资源调查等提供技术支撑和调查服务,绘制了“江苏省耕地一张图”“江苏省小麦一张图”“江苏省水稻一张图”,目前监测范围包括华东华南7省份及国外部分地区。
如有相关“航拍”监测需求,请联系025-84391798邱老师。