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LK-PP05 NDVI植物物候监测系统

LK-PP05 NDVI植物物候监测系统以精准多光谱成像技术为基础,内置多种物候植被指数算法,实现植物物候的在线自动化监测。为农林草植物生长监测、生态环境研究、遥感地面验证等多领域科研工作提供专业的解决方案。
主要特点
- 多种波段光谱可选择,多种植被指数可定制
- 野外长期运行,指数自动计算、实时输出
- 500万像素,可选配800万像素镜头
- 支持20倍光学变焦,全角度可控云台
- 群体、个体和局部自由获取,自定义预置点
- 野外安装简单,软件配置、调试全部远程化
系统组成
多光谱物候相机、LK-Link智能数据采集器、远程数据传输系统、SmartViewer物候相机数据处理系统软件、供电系统及安装附件。
系统硬件:多光谱物候相机的光谱波段可以满足用户多种定制化需求,LK-PP05版为五波段款,其它波段请参考选型指南。可选配云台实现多方位目标观测;可选配20倍光学变焦功能丰富观测角度,如远焦距观测大场景群体物候、近焦距观测个体甚至叶片花果等局部物候;可选增加激光测距、空气温湿度和三维倾角监测等功能,与物候图像和植被指数同步、同频测量;可选增加红外热成像,提取最高温、平均温等参数,自定义温度范围提取。

系统软件:除了系统内置的自动算法外,还提供了SmartViewer物候相机数据处理系统,是针对于植物物候监测系列产品开发的PC端物候图像数据处理软件,可针对产品原始时间序列图像数据进行批量筛选、剔除和插补等处理、单通道光谱灰度图层批量分离、ROI兴趣区域自由选择、多种植被指数计算、物候曲线拟合与关键物候期提取等功能。
选型指南

| 型号 | LK-PP03 | LK-PP04 | LK-PP05 |
| 名称 | 三波段植物物候相机 | 近红外光谱物候相机 | NDVI光谱物候相机 |
| 描述 | 三波段:标准RGB彩色图像 | 四波段:RGB+近红外 | 五波段:RGB+红光和近红外 |
| 功能 | 群体、个体的物候监测;输出GCC、RCC、BCC及GVI等色度指数 | 三波段功能,加850±10nm光谱,类NDVI | 四波段功能,加650±10nm光谱;NDVI值及NDVI图像 |
| 多功能相机 |
可选增加变焦版、变焦云台版; 可选增加激光测距、空气温湿度和三维倾角,同步测量; 可选增加红外热成像,提取最高温、平均温、自定义温度范围提取。 |
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技术参数
| 可选波段 | 宽波段 | 窄波段及峰值波长 | ||
|
RGB 真彩照片 |
近红外 | 红 | 绿(可选增) | |
| 850±10nm | 650±10nm | 550±10nm | ||
| 传感器类型 | CMOS镜头,500万像素 | |||
| 可选增变焦 |
20倍光学变焦:焦距4.7mm~93.6mm,最大视场角48.1°(水平)36.2°(垂直) 定焦版视场角:水平角74.6°;垂直角:58.4° |
|||
| 可选增云台 | 可设置角度范围:水平0°~ 350 °,垂直0°~ 90° | |||
| 可选增参数 | 可选增加激光测距、空气温湿度和三维倾角等数据,同步测量 | |||
| 图像采集 | 图像自动采集频率10分钟~24小时 | |||
| 数据输出 | 图像 | RGB图像、窄波段光谱图和NDVI合成图像 | ||
| 数据 |
NDVI、GCC、RCC、BCC、GVI,可选输出RVI、DVI等物候指数值; 根据选择的相机波段可进行另行添加 |
|||
| 电源供应 | 常规12V/100W太阳能供电系统,可选220V交流供电 | |||
| 内 存 | 64G,支持扩展最高256G | |||
| 无线模块 | 内置智能数据采集器中,支持流量卡热插拔,4G全网通 | |||
| 自带GPS | 输出位置信息,可以用于校准系统时间 | |||
| 工作环境 | -40℃~60℃;0~100% RH | |||
光谱物候相机的光谱响应

应用案例:
案例一 中国科学院长白山森林生态系统定位站2023年春季,使用光谱物候相机获取的物候图像数据及对应NDVI植被指数分析图如下:从曲线图像可以看出NDVI值的变化即是对应图像中植被生长状况的真实反映。通过曲线的曲率分析,可以获得森林的群体物候期:变绿期、绿色冠层成熟过渡期和季节繁盛期。

案例二 兰州大学草地农业科学技术学院庆阳国家野外监测站使用光谱物候相机获取的当地农作物紫花苜蓿的物候图像数据及NDVI植被指数分析图如下:

2023年三四月份,由于系统供电不足导致数据缺失,于是通过软件进行了插补;后期数据完整。NDVI曲线中可以明显看到植被覆盖及收割情况。2023年12月份和2024年1月份的降雪引起NDVI数值突降:雪有着反射红光、吸收红外的光谱特性,导致NDVI出现负值。
以上的NDVI曲线的变化特性可以从下面的物候相机获取的RGB照片中得到验证:


庆阳站2023年春季3月份到6月,紫花苜蓿第一茬生长的RGB图像的时间序列变化

苜蓿收割引起NDVI波动:6月9日开始收割第一茬,7月下旬收割第二茬,10月末尾收割第三茬

降雪引起NDVI波动:12月11日开始下雪,到21日雪基本融化;第二年1月15日再次降雪