隨著“無人機+”時代的不斷深入，無人機產業可以應用到各行各業，小到消費級的航拍攝影，大到無人機的行業應用。人們讓無人機搭載高分辨率CCD相機、熱紅外相機、多鏡頭相機等各種傳感器系統獲取數據，從而滿足航拍、電力巡線、建模等行業的需求。

2017年1月，上海伯鐳智能科技有限公司（以下簡稱伯鐳）應客戶要求順利完成冬小麥前期的長勢監測任務。

理論基礎

農業上使用的無人機種類繁多，有無人直升機、固定翼無人機、多旋翼無人機等多種機型。伯鐳選用的是多旋翼無人機輔助作業，優勢如下：

1)相對無人直升機，多旋翼操作簡單，成本低；
2)相對于固定翼無人機，多旋翼無人機可以根據需要調節飛行速度，載荷相對大些，可以根據需要搭載各種傳感器；
3)多旋翼無人機飛行速度可控，飛行高度可調且可以低空飛行，同時多旋翼無人機不受起飛降落場地的限制，飛行載荷較大，可同時搭載多種農用傳感器。


本次農情監測搭載的多光譜相機總共有五個鏡頭，分別對應近紅外、紅光、綠光、紅邊、以及RGB合成。根據采集的數據選擇歸一化差分植被指數（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）來綜合反映冬小麥的生長分布和覆蓋情況。

植物葉面在可見光紅光波段有很強的吸收特性，在近紅外波段有很強的反射特性，這是植被遙感監測的物理基礎。通過這兩個波段測值組合得到的NDVI指數，對土壤背景變化敏感，能較好地識別植被和水體。在植被處于中、低覆蓋度時，該指數隨覆蓋度的增加而迅速增大，當達到一定覆蓋度后增長緩慢，所以適用于植被早、中期生長階段的動態監測。


NDVI = (ρNIR-ρR)/(ρNIR+ρR)

式中：ρNIR是近紅外波段的反射率，ρR是紅光波段的反射率。可見光紅光波段（0.58-0.68μm）位于葉綠素吸收帶，近紅外波段（0.75-1.10μm）位于綠色植物光譜高反射區。
NDVI取值范圍：-1～1，NDVI值近似為0表示無植被的裸土區；NDVI正值表示有植被覆蓋，且隨覆蓋度增大而增大，大于0.7表明該區域植被密度較高；而地面覆蓋云、水、雪區域NDVI是負值。NDVI是植物空間密度和植物生長狀態的最佳指示因子，與植被覆蓋的分布密度呈線性相關關系，一般應用于檢測植被生長狀態、植被覆蓋等領域。

實際應用

伯鐳工程師根據客戶需求拍攝監測區域（57畝），每個鏡頭124張照片，共計620張。將拍攝數據導入后處理軟件Pix4D，可以得到測區RGB合成正射影像圖，以及各個波段的反射地圖和指數圖。

根據不同需要可以將波段進行組合計算得到植被指數，這邊計算的是NDVI指數圖。結合圖表可以看出：紅色區域表示有水區域，接近0值部分是道路和裸土，左邊綠色較密集區域植被覆蓋較好，右邊部分由于冬小麥正處于出苗期，葉面積小，NDVI值較小呈現土黃色。

補充

圖表體現了這個區域本時段植被分布情況以及植被覆蓋比值。鑒于這種情況，我們可以對這個區域作定期監測，同樣以NDVI指數作為參評標準，這樣可以得到冬小麥生長期的發育狀況，作為產量評估和蟲害評估的主要依據，對時時高效的監測小麥生長狀況，提高小麥的實際產量具有顯著意義。