应用案例
机载高光谱相机在精准农业与林业监测中的应用与选型
发布时间:2026-11-05
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高光谱.png

把高光谱相机装到无人机上,本质是把"逐点测量"变成"逐像元测量"。一块几百亩的田,人工持探头打点只能反映局部,而机载高光谱可以在同一架次里给出每一平方米的连续光谱,进而算出长势、氮素、水分与病虫胁迫的空间分布。农业与林业是机载高光谱落地较多的方向。本文按实际作业链条,整理彩谱科技(CHN Spec)机载高光谱产品的型号、参数与选型要点。

一、机载高光谱在农林场景里做什么

1. 苗情与长势评估

通过冠层反射率光谱计算 NDVI、OSAVI 等指数,把田块内部的不均衡出苗、弱苗区域定位出来,为追肥、补种与水肥一体化提供依据。

2. 氮素诊断与变量施肥

红光与红边区间对冠层含氮状态敏感。依据高光谱数据生成处方图,配合变量施肥机把"按田施肥"变成"按平方米施肥",可以减少氮肥过量与倒伏风险。

3. 水分与干旱胁迫识别

短波红外(900—1700nm)上的含水吸收特征能反映冠层含水量,比可见光指数更早发现胁迫,用于灌溉调度与旱情评估。

4. 病虫害与生物灾害早期识别

病害与虫害在显性症状出现前,光谱上常有可测的变化。林业上用于松材线虫、蛀干害虫导致的冠层衰退识别,农业上用于点播式预警。

5. 树种分类与林分参数估计

不同树种的叶片结构与色素差异会写入光谱,用于林分类型划分、郁闭度与叶面积指数估算、碳储量本底调查。

6. 种质表型与试验田评价

育种试验需要在上千个小区之间快速比较,机载高光谱可以在关键生育期一次性覆盖各小区,减少人工测定的工作量与主观差异。

7. 灾害评估与保险定损

倒伏、涝渍、冻害、火灾迹地的范围与等级判定,需要客观的空间数据支撑,高光谱分类结果可直接出图给承保与理赔环节。

二、彩谱机载高光谱相机的型号与参数

FS-50L 系列机载入门级高光谱相机

型号覆盖 FS-50/30L 至 FS-50/180L(不同视场与地面分辨率配置)。光谱范围 400—1000nm;光谱分辨率 2.5nm 或 3.5nm(依型号);空间像元 1920,2K 分辨率;采样速度 128 line/s;探测器为 1/1.1 英寸 CMOS,全局快门,12bit 量化;镜头视场 25.36°,在 120m 高度地面分辨率约 2.8cm;整机重量不大于 840g;内置 512G SSD;适配大疆 M400 等平台,通过 X-Port 接口供电与控制。配套软件包括 FIGSPEC UAV(任务与采集)、图像拼接与 FigSpec Studio 分析。该系列常用于农作物长势评估、植被覆盖度统计与水体监测等任务。

FS60-CL 系列无人机高光谱测量系统

按波段分为四个型号:FS60-CL 覆盖 400—1000nm,光谱分辨率 2.5nm;FS62-CL 覆盖 900—1700nm,分辨率 6.5nm;FS64-CL 覆盖 400—1700nm;FS6A 覆盖 900—2500nm,分辨率不大于 10nm。成像速度根据型号在 31fps 至 200fps 之间;探测器可见光机型为 CMOS,短波及中短波机型采用 InGaAs 与 MCT;配 C-Mount 镜头,标配焦距 25mm;内置嵌入式处理单元与 512G SSD;以 DJI M400 作为飞行平台。该系列面向精准农业、林业病虫害监测、海洋与水环境监测、地质资源勘查与防灾等方向。

FS-AP-60C 智能机载高光谱机巢系统

把相机与自动机场结合的方案,适配大疆 M400 与彩谱 FS60C 相机,用于按预定周期自动起降与采集,适合长期定点监测任务(例如同一田块或同个流域的时间序列观测)。

三、作业链条与数据处理

任务规划。 依据目标地面分辨率、镜头视场与飞行高度确定航线高度与重叠;推扫式采集要求地速稳定,通常按每秒 128 线的采样能力反推允许速度与云量条件。

飞行采集。 选择太阳高度角稳定、云量少的时段;记录白板参考;保持航线与速度一致,避免姿态变化带来的光谱错位。

辐射与几何校正。 用白板把原始亮度转成反射率;结合位置姿态数据做地理定位;再做正射与拼图,输出每个像元的谱曲线。

指数与模型。 计算植被指数或使用机器学习/辐射传输模型,把光谱变化换算为氮素、含水量、病害概率等业务指标。

结果落地。 输出分区图与处方图,与农机作业系统对接;林业方向输出树种与受害等级分布图。

四、选型要点

先定波段再定载荷。 只做长势与氮素诊断,可见近红外(400—1000nm)机型性价比高;要看水分胁迫、冠层含水量或矿物信息,就需要 900—1700nm 的短波红外;需要长波方向吸收特征再考虑 900—2500nm。

重量与平台匹配。 840g 级的载荷对中型多旋翼友好,续航与抗风更从容;短波红外与全光谱机型功耗与重量更高,要核对平台供电、减震与云台承载。

采样速度对地速的约束。 线扫描速率决定在给定高度与像元尺寸下允许的地面速度。田块大、窗口期短的作业要优先核对这一项。

存储与回放方式。 内置 512G SSD 可支持较长架次;同时确认数据下载与批量处理的时间成本,避免"采得回、算不完"。

软件链条完整度。 从采集、白板校正、拼接到分析形成闭环,能显著缩短从飞行到出图的时间;若需要接入自有平台,应确认数据格式与接口。

五、常见问题

机载高光谱和多光谱云图、卫星遥感有什么区别?

差别在空间分辨率与光谱连续性。卫星重访周期长、像元较大;多光谱云图只有几个宽波段;机载高光谱可以在厘米级像元上给出上百个连续谱段,适合田块与林分局部的精细诊断。

一架次能覆盖多大面积?

取决于飞行高度、视场、地速与电池续航。以 2.8cm 地面分辨率的作业条件估算,需要在方案阶段按具体航线长度与重叠要求规划,建议先用小块试验区试飞验证。

需要每次飞行都做白板校正吗?

需要。光照条件随时间与天气变化,缺少当次白板参考的反射率换算会带来系统性偏差,跨期比较尤其明显。

短波红外机型在农业上多花的那部分成本换来什么?

换来含水吸收特征与更靠红外的植被指数,可在水分胁迫与早期病害识别上更早给出信号。若业务只做常规长势分级,可见近红外即可满足。

参数以什么为准?

本文参数依据彩谱官网当期产品资料整理。镜头焦距、视场、分辨率与平台适配会因配置不同而变化,正式采购前应以当期规格书与试飞结果为准。

 


高光谱相机系列

  • FS-500E 600E 620E地面版多光谱相机
    FS-500E 600E 620E地面版多光谱相机
    产品特点19种波长定制|400nm~1000nm波段自主选配双红边标配|创新植被敏感双红边波段,农业遥感更精准(720nm840nm)多通道无延时同步成像|无成像时差多模态一体化融合一次拍摄获取三维数据:多光谱+RGB+长波红外
  • 便携式光伏EL/PL检测仪
    便携式光伏EL/PL检测仪
    彩谱科技 EP-D/EP-N 系列是面向光伏行业打造的最新一代便携式 EL/PL 检测设备,涵盖 EP-D-130/300/500、EP-N-2000/2500/4800 等多款机型,以全场景适配、高效智能的核心优势,全面满足光伏板各类检测需求。
  • 机载光伏EL/PL检测仪
    机载光伏EL/PL检测仪
    彩谱科技 EP-DU/EP-NU 系列机载 EL/PL 检测仪,专为大面积光伏电站无人机巡检场景打造,全面适配大疆 M350/M400 无人机平台,凭借轻量化设计、全模式检测能力与智能便捷操控优势,大幅提升光伏机载检测的效率、精准度与机动灵活性,覆盖不同精度与规模的检测需求。
  • 推扫式热红外高光谱成像仪(LWIR)
    推扫式热红外高光谱成像仪(LWIR)
    FS-1200推扫式热红外高光谱成像仪(7.7–12.5 μm)采用高精度高效率的光栅分光技术,适用于矿物质研究和环境分析,能够准确捕捉目标物体的化学信息,同时可用于工业废气排放的检测、同时具有气体定性,气体浓度定量等功能。既可同时集大范围高清摄影与自动化云台于一体,适用于多种工业气体的检测,具有自动告警,自动溯源等功能,同时又可以搭载有无人机,进行低空扫描巡检等多元化应用。
  • 机载全光谱高光谱相机FS-6B
    机载全光谱高光谱相机FS-6B
    全波段机载高光谱成像系统的光谱范围:400-2500nm,集成VISNIR和SWIR两 套高光谱相机,其中VISNIR(400-1000nm)空间通道达1920,光谱通道达1200,光谱分辨率优于2.5nm,SWIR(900-2500nm)空间通道达640,光谱通道达250,光谱分辨率优于10nm。整套设备采用高衍射效率的透射式光栅分光模组与高灵敏度面阵列相机结合、消色差镜头、超轻机身材料满足伪装与反伪装军事领域,土壤成分检测,矿石勘测、现代精细农业林业等生态环境监测应用的需求。
  • 高光谱相机(线扫描)FS-1A
    高光谱相机(线扫描)FS-1A
    彩谱高光谱相机(线扫描)FS1A系列,光谱范围 900-2500nm,波长分辨率≤10nm,含≥250个光谱通道、≥640个空间通道,采用MCT探测器与斯特林制冷,帧频 200fps,接口为USB3.0,兼容spe、hdr等数据格式。广泛应用于成分识别、农产品质量分析、无损岩心扫描、文博检测等领域,拥有自主知识产权。
  • 全光谱高光谱成像仪FS-2A
    全光谱高光谱成像仪FS-2A
    FigSpec®系列成像高光谱相机采用高衍射效率的透射式光栅分光模组与高灵敏度面 阵列相机、结合内置扫描成像及辅助摄像头技术,解决了传统高光谱相机需外接推 扫成像机构及调焦复杂等难以操作的问题。可与标准C接口的成像镜头直接集成实现光谱影像的快速采集。
  • 智能机载高光谱机巢系统
    智能机载高光谱机巢系统
    在国家大力推进生态环境监测网数智化转型的战略背景下,生态环境部发布的《国家生态环境监测网络数智化转型方案》明确提出,要以无人运维、智能采样、黑灯实验室、立体遥测为标志,在重点区域率先探索新一代监测网络。彩谱科技积极响应政策号召,凭借深厚的技术积累与敏锐的市场洞察力,重磅推出智能机载高光谱机巢系统,以创新科技赋能生态环境监测,为行业带来全新解决方案。
  • 工业在线高速短波红外高光谱相机
    工业在线高速短波红外高光谱相机
    FS-19系列是彩谱专为工业分选领域推出的在线高速短波红外高光谱相机,其高频率特点满足工业领域对扫描速度的要求,坚固的结构和紧凑的机身也使其安装场景更加灵活。
  • 日光诱导叶绿素荧光(SIF)高光谱测量系统
    日光诱导叶绿素荧光(SIF)高光谱测量系统
    彩谱科技最新推出的应用于日光诱导叶绿素荧光(SIF)探测的FS-SIF系列高光谱测量系统,包括:线扫描高光谱相机(FS-SIF-1A) ,成像高光谱相机 (FS-SIF-2A)和高光谱无人机系统(FS-SIF-6A)。该产品采用创新性的专利光路和超高灵敏度探测器,具备极高的光谱分辨率(0.3nm)、超高的信噪比(600:1)。
  • FS-500/600/620/900多光谱相机
    FS-500/600/620/900多光谱相机
    FS-500由4通道多光谱和1个RGB组合,RGB有效像素高达830万。FS-600具有6通道多光谱,有效像素可以达到130万像素。FS-620由4通道多光谱、1个RGB和1通道热红外LWIR组合。
  • FS-9100/9200/9300手持式地物光谱仪
    FS-9100/9200/9300手持式地物光谱仪
    FS-9100常规手持式地物光谱仪,波长范围为300~1100 nm,具有性价比高,测量快速、准确,操作简单等特点,适用于植被研究、林业科学、农业调查等各领域应用。FS-9200除了常规手持式地物光谱仪的功能外,波长范围拓宽至300~1700nm,电池续航时间更久,还可以用于水体研究、气候变化研究和生态系统中,用于监测水体的质量和变化,以及研究气候变化对生态系统的影响。FS-9300地物波谱仪波长范围为300~2500nm,可搭配瞄准式手枪、接触式手柄等配件使用,拥有更多功能,适用于更多场景。
  • VIS-NIR-SWIR高光谱分析系统
    VIS-NIR-SWIR高光谱分析系统
    VIS-NIR-SWIR(400-1700nm)高光谱分析系统单传感器光路实现(400-1700nm)高光谱探测;光谱分辨率小于18nm ;空间分辨率640;
  • 无人机高光谱激光雷达测量系统 FS64-UCR
    无人机高光谱激光雷达测量系统 FS64-UCR
    FS60-UCR系列无人机高光谱激光雷达测量系统是一款多功能无人机检测设备,集激光雷达和高光谱成像为一体,获得激光雷达和高光谱图像数据。
  • 便携式高光谱相机FSIQ系列
    便携式高光谱相机FSIQ系列
    FigSpec®FSIQ系列便携式高光谱相机是一款内推扫高光谱相机,波长范围400-1700nm,光谱分辨率(FWHM)可达2.5nm,空间分辨率高达1920*1920,光谱通道数量高达1200,通过5寸触摸屏显示和操作,分辨率1280*720主要功能工作模式:高精度成像测量模式、PC操控模式、线扫描模式用户调整:用户可以对曝光时间,合并方式,ROI区域进行

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