同濟大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院劉春教授團隊歷時三年自主研發(fā)的科技創(chuàng)新成果――“極視1號”,現(xiàn)身于2016中國國際工業(yè)博覽會高校展區(qū)。
   這是一款重約2.7千克的低空遙感傳感器，能利用光譜從空中識別人眼看不到的多種生態(tài)信息，可搭載于四軸、六軸、固定翼等多種無人機上，能極目千米。其觀測面積大，1小時飛行可完成對2000畝地面空間的信息采集，數(shù)據(jù)精度高，且易于定制，可為我國城市建設(shè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保等諸多行業(yè)獲取與處理“大數(shù)據(jù)”提供便捷、可靠的一體化解決方案。　　　　當今現(xiàn)代生活中，各類生態(tài)數(shù)據(jù)與人們的日常生活息息相關(guān)，比如城市內(nèi)植被覆蓋的變化、大型垃堆埋場的廢棄物滲流狀況、水域內(nèi)微生物和含氧等等，這些生態(tài)數(shù)據(jù)不僅要實現(xiàn)在大范圍的快速采集，還要實現(xiàn)精細化的定量反演，而通過搭載無人機平臺，采用多光譜進行低空遙感觀測成為其理想選擇。　　　　目前，市場上尚缺乏成熟的無人機機載多光譜成像系統(tǒng)，現(xiàn)有產(chǎn)品存在像幅偏小、光譜單一、曝光時間過長、續(xù)航時間不足等弱點，并直接導(dǎo)致搭載無人機在高速飛行時產(chǎn)生一系列問題，如影像出現(xiàn)嚴重像移、低分辨率的光學(xué)影像無法支持達到地面厘米級的觀測精度、缺少足夠的光譜信息而無法實現(xiàn)生態(tài)信息的識別等。　　　　而同濟大學(xué)推出的、科技稱謂為“極視窄帶多光譜陣列航攝儀”的“極視1號”,濾光鍍膜采用同濟大學(xué)科研成果，能夠更加準確地截止波長，同時濾光率提升至98%,具備高空間分辨率、高光譜分辨率、大畫幅、高速曝光等特點，彌補了現(xiàn)有產(chǎn)品的諸多不足，能有效形成厘米級精度的多類遙感影像產(chǎn)品的獲取能力。該系統(tǒng)采用大面陣傳感器，具備穩(wěn)定的量子效率，是快速獲取高空間分辨率、高光譜分辨率數(shù)據(jù)的保障。該系統(tǒng)成像清晰，每個波段影像的光譜分辨率高達10納米，地物分辨率最高可達10毫米/像素，配備2000萬像素超大畫幅感光元件，極大提升了信息采集效率。　　　　“極視1號”陣列式多濾鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計保證了整體系統(tǒng)的小型化、輕量化，使得它能被大多數(shù)專業(yè)級無人機輕易搭載，不必犧牲工作航時與動力冗余。目前該產(chǎn)品的核心技術(shù)已申請多項國家發(fā)明專利，部分已經(jīng)獲得授權(quán)。　　　　自由定制化的設(shè)計思路，使“極視1號”更具自身獨有特色。不同的植被、農(nóng)作物、湖泊、河流的光譜特性千變?nèi)f化，傳統(tǒng)多光譜相機的波段數(shù)與觀測波長都是固定的，無法同時觀測到這些特性特征，更無法滿足用戶的多樣性需求。而“極視1號”則可根據(jù)用戶的應(yīng)用目的、任務(wù)量等因素的不同，由用戶靈活調(diào)整其成像單元數(shù)量以及相應(yīng)觀測的光譜濾鏡，實現(xiàn)一套系統(tǒng)多樣觀測、滿足多種應(yīng)用需求的目的。　　　　“極視1號”還經(jīng)過專業(yè)團隊在多種參數(shù)環(huán)境下的實際校準檢測，配合針對性的精細化輻射校正模型，確保數(shù)據(jù)的準確性。　　　　此外，“極視1號”還擁有全鏈條的智能數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它能智能規(guī)劃路徑，只需選定采集區(qū)域，即可自動規(guī)劃、優(yōu)化采集路徑。無論身在何處，都能高效完成信息采集。　　　　正是憑借出色的遙感觀測性能，以及成熟的配套遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)，“極視1號”已在精細農(nóng)業(yè)的農(nóng)情預(yù)判、林業(yè)珍稀樹種的定位、城市違建目標的識別等諸多領(lǐng)域中發(fā)揮巨大作用。利用“極視1號”,可生產(chǎn)同時具備高空間精度與光譜精度的地物生/物/化參數(shù)制圖，為生物光合作用、呼吸作用、蒸騰、碳循環(huán)、降雨截留、植被覆蓋度、凈初生產(chǎn)力等生態(tài)參數(shù)提供最佳指示因子。該類數(shù)據(jù)是農(nóng)業(yè)用藥、施肥、灌溉，水環(huán)境重點污染源、水質(zhì)參數(shù)、飲用水源地安全，生物多樣性、土壤污染、生物／生化量、固碳含量的可靠依據(jù)，更可為多光譜遙感衛(wèi)星定標、突發(fā)事件與災(zāi)害監(jiān)測等各類遙感應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。　　　　在“十二五”期間國家“973計劃”課題和上海市科委科技項目的資助下，在為期三年的研究工作中，劉春教授研究團隊完成了無人機機載多光譜成像原理驗證、光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計與傳感器性能測試，配套研發(fā)了針對該多光譜遙感傳感器的精細化輻射校正模型，建立了傳感器在不同環(huán)境下的目標地物光譜特征庫，設(shè)計、研發(fā)了與傳感器配套的高載荷智能航線規(guī)劃旋翼無人機，完備了全鏈條的智能數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等多項工作。在此基礎(chǔ)上，可對傳感器獲取的數(shù)據(jù)進行去噪，實現(xiàn)影像與地物之間精準的幾何與輻射糾正，從而確保在低空高速航攝過程中獲取高質(zhì)量可信的多光譜遙感數(shù)據(jù)。　　　　研究團隊非常注重該技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用轉(zhuǎn)化，并已有不少成功案例。嫁接上海同繁勘測工程科技有限公司、北京數(shù)維翔圖高新技術(shù)股份有限公司等高新科技企業(yè)的行業(yè)推廣資源，“極視1號”幫助廣東丹霞山進行珍稀植被“丹霞梧桐”株數(shù)統(tǒng)計，識別成功率已近八成;在貴州鮑家屯非物質(zhì)文化遺產(chǎn)調(diào)查中，“極視1號”獲取的數(shù)據(jù)輔助實現(xiàn)了古建筑群落與古代山水環(huán)境的空間要素提取與空間分布分析。近期，“極視1號”更參與到電網(wǎng)輸電線路的環(huán)境調(diào)查中，在安徽阜寧進行的示范性試驗中，對輸電線路周邊地物種類的識別率高達92%。　　　　“我們通過對硬件和軟件上的諸多創(chuàng)新性設(shè)計與研發(fā)，實現(xiàn)了搭載在無人機上進行高精度‘多光譜’低空遙感觀測的突破。我們相信，通過繼續(xù)提升與改進，這款產(chǎn)品憑借它自身突出的特點，將助力無人機領(lǐng)域獲得更加深遠的發(fā)展，為‘大數(shù)據(jù)’時代提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。”劉春教授說。