利用无人机搭载的多光谱相机直接测定地表反射率的新方法

摘要

目前,无人机获取的多光谱遥感数据已被广泛应用于农业、林业、环境等领域的定量监测中。然而,现有的将多光谱遥感数据转换为地表反射率的方法,仍然存在一定的缺陷,如需要依赖地面参考板、无法适应光照条件变化、得到的结果不准确等,从而影响了多光谱遥感数据定量化应用的效果。为了解决该问题,提出了一种可以利用无人机搭载的多光谱相机,直接对地表反射率进行测量的新方法。该方法具有非常强的适应能力,即使在环境光照强度变化的条件下,仍然能够得到准确的地表反射率。其中,如何利用倾斜状态下的光强传感器获取准确的太阳辐照度,是需要解决的关键问题。对此,提出了一种利用两个或者更多朝向不同方向的光强传感器,实现太阳直射和散射辐照度测量的新方法。利用此方法即可将相机记录的数字量化(DN)值直接转换为地表反射率。为了验证本方法的实际效果,设计了具体的实验验证方案,对不同日期不同光照条件下获取的无人机遥感数据进行验证。实际测试结果表明:利用该方法,得到黑、灰、白三张参考板的反射率在5个多光谱(蓝、绿、红、红边和近红外)波段中最大的平均绝对误差为3.34%,其对应的标准差为2.11%;三张参考板在所有波段中最大的平均绝对误差为2.94%,其对应的标准差为1.84%。由此可见,在光照强度变化的条件下,利用该方法实现地表反射率的准确测量是可行性的。该方法极大地简化了无人机遥感数据转换为地表反射率的过程。对多光谱无人机的设计,以及无人机遥感数据的定量化应用,都具有重要的参考价值。