Ecodrone®無(wú)人機遙感技術(shù)在生態(tài)調查研究與生態(tài)監測領(lǐng)域的應用

無(wú)人機遙感技術(shù)能夠自動(dòng)化、智能化、專(zhuān)用化地快速獲取空間遙感信息，在生態(tài)調查中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色，廣泛應用于高時(shí)空分辨率生態(tài)環(huán)境調查、植物物候調查、動(dòng)物行為和種群數量檢測、生物多樣性監測、生態(tài)災害應急響應和評估等生態(tài)調查與研究工作。

易科泰公司設立有光譜成像與無(wú)人機遙感技術(shù)研究中心，基于自主研發(fā)設計Ecodrone®系列4旋翼輕便型無(wú)人機和8旋翼無(wú)人機專(zhuān)業(yè)遙感平臺及云臺，搭載高光譜、多光譜、Thermo-RGB以及高精度LiDAR等，組成完整的Ready-to-fly一體式無(wú)人機系統，具備系統高精度、高分辨率成像、三維點(diǎn)云高密度以及一機多能等特點(diǎn)，為陸地和海洋生態(tài)研究與監測提供全面的低空遙感技術(shù)解決方案。

l Ecodrone®輕便型一體式多光譜-紅外熱成像無(wú)人機遙感系統

l Ecodrone®一體式高光譜-激光雷達無(wú)人機遙感系統

l Ecodrone®一體式高光譜-紅外熱成像無(wú)人機遙感系統

l Ecodrone®一體式高光譜-紅外熱成像-激光雷達無(wú)人機遙感系統

l Ecodrone®水深與地形測量LiDAR無(wú)人機遙感系統

案例一、旱地植被分類(lèi)與生物多樣性調查

半干旱生態(tài)系統（即旱地）中的植被在調節全球碳平衡方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。然而，復雜環(huán)境下不同生物群落相互交錯，對旱地區域繪制、量化植被物種和結構造成很大的困難。要解決旱地植物的分類(lèi)問(wèn)題，需要綜合考慮冠層生物化學(xué)、結構和環(huán)境變量。高光譜遙感已被用于對全球不同生物群落內的植被物種分類(lèi)，但大面積旱地植被的光學(xué)分類(lèi)仍面對著(zhù)光譜混合像元及光譜異質(zhì)性的挑戰。激光雷達指標（如冠層高度）表征三維冠層結構的能力為光學(xué)分類(lèi)提供了補充信息，此外，激光雷達數據可導出高分辨率數據高程模型 DEM，為植被分類(lèi)提供坡度、坡向和高程等地形信息，可提高植被分類(lèi)覆蓋的精度。

美國的研究學(xué)者將植被光學(xué)（高光譜）和結構（激光雷達）信息結合，對位于美國愛(ài)達荷州奧懷希山脈的雷諾茲溪實(shí)驗流域的干旱地區（xeric）及半干旱地區（mesic）進(jìn)行了植被分類(lèi)研究。這項研究整合了高光譜光譜分類(lèi)技術(shù)與激光雷達衍生數據，利用植被光譜信息、冠層高度及地形信息，提高了半干旱生態(tài)系統的分類(lèi)精度，成功繪制包含土壤、草和灌木的干旱區域豐度圖及包含白楊、花旗松、杜松和其他河岸植被的分類(lèi)地圖。經(jīng)驗證，將激光雷達信息納入高光譜分類(lèi)方案后，整體分類(lèi)準確率從  60% 提高到  89%。

案例二、藍藻水華豐度及風(fēng)險評估

藍藻是廣泛分布的光合微生物群體，通常在溫暖、營(yíng)養豐富的淡水和咸水湖泊中占主導地位。藍藻已知能產(chǎn)生多種毒素，是全球飲用水和灌溉水源以及漁業(yè)的主要威脅因素。因此，藍藻的相對豐度參數被認為是內陸和沿海水域質(zhì)量的重要指標。因此，量化藍藻的相對豐度有助于環(huán)境機構、水務(wù)部門(mén)、公共衛生組織等機構及時(shí)發(fā)出藍藻水華預警。國內研究學(xué)者基于高光譜成像技術(shù)開(kāi)發(fā)了一個(gè)經(jīng)驗模型，可以估算藍藻藻藍素（PC）和葉綠素a（Chl-a）的濃度比，進(jìn)而檢測藍藻在內陸水域中的相對豐度?；?/span>遙感反演的PC:Chl-a成果可以快速推進(jìn)內陸水域中藍藻風(fēng)險的初步評估，極大地提高管理內陸水域質(zhì)量的能力。

案例三、機載Lidar激光雷達用于生態(tài)系統調查

1.自然生態(tài)系統調查

比利牛斯山脈是歐洲西南部最大的山脈，位于法國與西班牙交界處，山脈地勢陡峭，最大高差達1000m，多茂密森林，調查測量挑戰性。國土資源部門(mén)利用機載YellowScan Lidar——Explorer對比利牛斯山脈共計400公頃覆蓋面積的多個(gè)走廊帶進(jìn)行了測量，結合航帶校準功能，最終獲取了點(diǎn)密度優(yōu)于100點(diǎn)每平方米、精度5cm的高質(zhì)量點(diǎn)云成果，為該區域的動(dòng)態(tài)監測提供了可靠的基礎數據。

2. 城市生態(tài)系統調查

易科泰空陸雙基LiDAR系統，憑借自主研發(fā)的UAS 8旋翼無(wú)人機平臺與國際LiDAR技術(shù)的深度融合，創(chuàng )新性地集成了移動(dòng)測量吊艙，構建了一套集多功能、多平臺于一體的LiDAR解決方案。該系統靈活多變，能夠無(wú)縫切換于Ecodrone無(wú)人機與車(chē)載平臺之間，同步采集同一區域的低空與地面移動(dòng)測量數據，實(shí)現了空陸聯(lián)動(dòng)的覆蓋。通過(guò)結合高分辨率激光掃描與精準定位技術(shù)，該系統能夠生成完整的城市地物三維點(diǎn)云數據，為智慧城市建設、三維建模、精準城市規劃及高效綠化管理等領(lǐng)域提供了強有力的數據支持，推動(dòng)了城市管理的智能化與精細化進(jìn)程。

比利時(shí)哈瑟爾特鎮的樹(shù)木管理人員，在運用這套先進(jìn)的機載與車(chē)載雙模式激光雷達系統后，深度挖掘了其在樹(shù)木生長(cháng)監測與修剪管理中的巨大潛力。系統采集的超高密度點(diǎn)云數據，達到了每平方米1610點(diǎn)，這一精細度不僅精準鎖定了樹(shù)木的地理位置，還實(shí)現了對樹(shù)高、胸高直徑、樹(shù)冠直徑、無(wú)枝干高度及樹(shù)冠體積等關(guān)鍵生長(cháng)參數的精確測量與計算。

尤為值得一提的是，通過(guò)對樹(shù)木修剪前后的點(diǎn)云數據進(jìn)行對比分析，系統能夠迅速量化樹(shù)冠體積的細微變化，進(jìn)而準確評估修剪強度，這一功能極大地提升了綠化管理的科學(xué)性與效率。管理人員得以依托這些詳實(shí)的數據，迅速評估樹(shù)木的生長(cháng)狀況，識別潛在的健康問(wèn)題，為后續的綠化決策與調整提供了堅實(shí)的數據支撐。這一創(chuàng )新應用不僅展現了激光雷達技術(shù)在城市綠化管理中的巨大價(jià)值，也為智慧城市的綠色生態(tài)建設開(kāi)辟了新路徑。

參考文獻：

1. Shi K, Zhang Y, Li Y, et al. 2015. Remote estimation of cyanobacteria-dominance in inland waters. Water research, 68: 217-226

2. Hamid Dashti, et al. 2019. Regional Scale Dryland Vegetation Classification with an Integrated Lidar-Hyperspectral Approach. Remote Sensing, 11(18)

北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供生態(tài)監測與調查研究全面技術(shù)方案：

l ENVIS近地遙感生態(tài)觀(guān)測系統儀器

l ET-LEDIF植物冠層葉綠素熒光生態(tài)監測系統

l PhenoPlot輕便型植物表型成像分析系統

l Thermo-RGB一體式紅外熱成像儀 

l Ecodrone®輕便型一體式多光譜-紅外熱成像無(wú)人機遙感系統

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