日前，自然資源部剛剛印發(fā)的《自然資源確權(quán)登記操作指南（試行）》引發(fā)自然資源人的熱議。這給為履行“兩統(tǒng)*”職責(zé)*而組建的自然資源管理部門開展自然資源調(diào)查監(jiān)測指明了方向。 

正所謂“工欲善其事，必先利其器”。具有多光譜成像功能的“千里眼”——精靈 4多光譜版無人機正好成為對“山水林田湖草”等自然資源資產(chǎn)開展精細(xì)化、*化調(diào)查監(jiān)測的*把“利器”。

它不*延續(xù)精靈 Phantom 4 RTK 的厘米級導(dǎo)航定位系統(tǒng)，而且新增了多光譜相機和位于天線頂部的多光譜光強傳感器，為用戶帶來*精度數(shù)據(jù)成果。同時，它具有起降靈活、易于操作、按需獲取*時空分辨率多光譜數(shù)據(jù)、應(yīng)用成本低等諸多優(yōu)勢，為自然資源調(diào)查監(jiān)測、水文水資源監(jiān)測、干旱災(zāi)害評估、*農(nóng)業(yè)等中小尺度的多光譜遙感應(yīng)用提供了全新工具。
 

“六只眼”秒拍紅樹林

不久前，DJI 大疆行業(yè)應(yīng)用與中山大學(xué)地理*與規(guī)劃學(xué)院、廣州知行攜手，開展“地球之腎”的濕地植物紅樹林分類普查。本次研究的紅樹林濕地，位于淇澳島西北部，為目前珠海市面積*大、保存*完整、*集中連片的林分。該區(qū)域紅樹林主要物種有銀葉樹、秋茄、桐花樹、老鼠筋、鹵蕨以及無瓣海桑等。

本次數(shù)據(jù)采集使用的設(shè)備就是精靈 4 多光譜版無人機。它可以通過 1 個RGB和 5個多光譜傳感器獲取*精度數(shù)據(jù)成果。五個多光譜傳感器波長為：

藍(lán)(B):450±16nm

綠(G):560±16nm

紅(R):650±16nm

紅邊(RE):730±16nm

近紅外(NIR):840±16nm

*體式的多光譜成像系統(tǒng)，集成了1 個 可見光相機及 5 個多光譜相機（藍(lán)光，綠光，紅光，紅邊和近紅外），分別負(fù)責(zé)可見光成像及多光譜成像。所有相機均擁有 200 萬像素解析力及配備全局快門，這套出色的成像系統(tǒng)裝置于三軸云臺上，成像清晰穩(wěn)定。

多光譜光強傳感器打造*結(jié)果

精靈 4 多光譜版頂部集成多光譜光強傳感器，可捕捉太陽輻照度并記錄于影像文件中，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)后期處理時，太陽輻照度數(shù)據(jù)將可用于對影像進(jìn)行光照補償，排除環(huán)境光對數(shù)據(jù)采集的干擾，有助于使用者獲得更準(zhǔn)確的 NDVI 結(jié)果，提*不同時段采集到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與*致性。

本次實驗數(shù)據(jù)通過 DJI GS PRO 地面站專業(yè)版的“測繪航拍”模式，自動規(guī)劃測區(qū)航線，并設(shè)置飛行*度為 84.5m，航向重疊率為 75%，旁向重疊率為 70%，飛行速度為 6m/s。 

 正射影像*鍵Get

精靈 4 多光譜版無人機*次拍攝即可獲取 6 張照片，分別是 RGB、B、G、R、RE、NIR。將外業(yè)采集的影像導(dǎo)入到大疆智圖中重建，重建類型選擇“二維多光譜”。大疆智圖不*能自動快速完成正射影像重建，還可以生成 GNDVI、LCI、NDRE、NDVI等幾種植被指數(shù)，多光譜成果地面分辨率達(dá)到 4 cm。

 在 GIS 應(yīng)用軟件中，對重建好的數(shù)字正射影像圖（DOM）和數(shù)字表面模型（DSM）進(jìn)行裁剪，得到實驗區(qū)的正射影像圖。

研究區(qū)正射影像圖

“多光譜”讓地物分類更*

如何對多光譜遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取與地物分類？*先，利用遙感影像分析軟件，采用面向?qū)ο蟮姆椒▽嶒瀰^(qū)的紅樹林物種進(jìn)行精細(xì)分類。面向?qū)ο蟮姆椒?先要對遙感影像進(jìn)行初始分割，得到*個個屬性各異的同質(zhì)區(qū)域，這些同質(zhì)區(qū)域被稱之為“對象”；然后，從這些影像對象中提取多種特征，如光譜、形狀、紋理、結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系等；*后采用隨機森林分類算法以完成*終的影像分類。

下面，我們逐*介紹本次研究中的這三個步驟。

01影像分割 

在 Ecognition 軟件中使用面向?qū)ο蟮姆椒?，對實驗區(qū)的紅樹林物種進(jìn)行精細(xì)分類。影像分割是面向?qū)ο蠓诸惖幕A(chǔ)，分割算法將影像分為多個對象單元，特征提取、分類器分類等方法均基于對象操作，分割的準(zhǔn)確度影響分類精度。本次實驗采用多尺度分割算法，經(jīng)過多次調(diào)試，確定分割尺度、形狀因子和緊致度因子分別為 180、0.5、0.5。

02確認(rèn)分類原則及樣本 

根據(jù)試驗區(qū)地塊的屬性，該地塊包含老鼠簕、黃槿、鹵蕨、秋茄、桐花樹、銀葉樹、蘆葦?shù)?7 種主要植物；水體與人工建筑歸為其它類型；陰影對分類結(jié)果影響較大，單獨分為*類，共計 9 類地物。

03根據(jù)算法，執(zhí)行分類 

第三步采用隨機森林分類算法執(zhí)行分類過程。將藍(lán)、綠、紅、紅邊、近紅外波段均作為光譜特征。紋理特征使用灰度共生矩陣，包括同質(zhì)性、熵、對比度、差異性、角二階矩、自相關(guān)、均值和標(biāo)準(zhǔn)差，對數(shù)據(jù)的紅、綠、藍(lán) 3 個波段提取這 8 種紋理特征，共計 24 個紋理特征。

從無人機影像中提取的 DSM 信息，能夠反映出不同樹種的相對*差， DSM 與 DOM 的融合數(shù)據(jù)能夠有效提*紅樹林地物分類精度，所以把從影像中提取的 DSM 數(shù)據(jù)作為*度特征。在實驗區(qū)內(nèi)均勻的選擇訓(xùn)練樣本，執(zhí)行分類過程，得到如下圖所示的*終分類結(jié)果。

多光譜數(shù)據(jù)分類結(jié)果

在實地調(diào)查與目視解譯的基礎(chǔ)上，在研究區(qū)范圍內(nèi)均勻選取驗證樣本，*終對此次分類結(jié)果進(jìn)行精度評價，得到本次實驗分類的*體精度為 92.4%，Kappa 系數(shù)為 0.913。

采用*光譜和多光譜兩種方式進(jìn)行地物分類，從結(jié)果來看，多光譜分類*體精度（92.4%）略*于*光譜分類精度（89.3%）?？赡苁怯捎?光譜的大量冗余信息導(dǎo)致地物分類精度下降。

因為*光譜數(shù)據(jù)量*大，且單架次拍攝面積較小（約0.03 平方公里），是多光譜無人機拍攝面積（約0.09 平方公里）的三分*。從數(shù)據(jù)獲取和分類來看，精靈 4 多光譜版無人機更占優(yōu)勢。

*光譜數(shù)據(jù)分類結(jié)果

調(diào)查監(jiān)測“千里眼”

*分辨率數(shù)據(jù)獲取，大幅提*自然資源監(jiān)測能力。精靈 4 多光譜版的可見光與多光譜相機均為 200 萬像素，在飛行*度為 100 米時，其地面分辨率達(dá) 5.3 cm，無論是 RGB 影像還是多光譜影像都有較*的空間分辨率，為自然資源定量調(diào)查提供*精度數(shù)據(jù)。

實時獲取現(xiàn)場畫面，提供自然資源調(diào)查直觀信息。精靈 4 多光譜版配合 GS PRO 地面站專業(yè)版支持 NDVI 分析功能，用戶可在實時 NDVI 和實時 RGB 影像之間進(jìn)行切換，及時發(fā)現(xiàn)異常狀況，從而快速做出針對性決策。

RGB 影像與實時 NDVI 圖像切換

多視角*、*監(jiān)測，守護(hù)自然資源調(diào)查生命線。精靈 4 多光譜版將*精度的經(jīng)緯度坐標(biāo)寫入圖像中，真實反映自然資源現(xiàn)狀。同時，它輕巧靈活、可達(dá)性強，能從空中抵達(dá)人工難以涉足的區(qū)域，多角度呈現(xiàn)信息，避免單*視角造成的信息誤讀，為自然資源進(jìn)行地物調(diào)查提供真實有效信息。

厘米級定位系統(tǒng)

精靈 4 多光譜版采用 TimeSync 時間同步系統(tǒng)，通過將飛控、相機與RTK的時鐘系統(tǒng)進(jìn)行微秒級同步，實現(xiàn)相機成像時刻毫秒級誤差，并對每個相機鏡頭中心點位置與天線中心點位置結(jié)合設(shè)備姿態(tài)信息進(jìn)行實時補償，使影像獲得更加*的位置信息。所有相機出廠前皆經(jīng)過嚴(yán)格校準(zhǔn)，測量徑向和切向透鏡的畸變情況，相關(guān)失真參數(shù)將保存在影像的元數(shù)據(jù)中，方便后期處理時進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整。

精靈 4 多光譜版無人機和大疆智圖組成的航測遙感解決方案讓自然資源確權(quán)登記更輕松！