1. ஆராய்ச்சி பின்னணி

1. பூமிக்கு அருகிலுள்ள தொலை உணர்வு கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பம்

  தொலை உணர்வு அறிமுகம் என்ற ஐந்தாவது பதிப்பில்,தொலை உணர்வுஇதற்கு ஒரு தெளிவான வரையறை உள்ளது: பூமியின் மேற்பரப்பில் இருந்து வெளிப்படும் அல்லது பிரதிபலிக்கும் மின்காந்த கதிர்வீச்சு மூலம் பூமியின் மேற்பரப்பில் தகவல்களைப் பெறும் தொழில்நுட்பம்.  

படம் 1.1 தொலை உணர்வு படம்

தரைக்கு அருகில் உள்ள தொலை உணர்வு: தரையிலிருந்து 50 மீட்டருக்குள் உள்ள மாஸ்ட்கள் அல்லது கோபுரங்களில் நிறுவப்பட்ட ஆப்டிகல் சென்சார்களைப் பயன்படுத்தி தரைப் பொருட்களின் நிறமாலைத் தகவல்களைக் கண்டறிதல் (ரிச்சர்ட்சன் மற்றும் பலர், 2013). யின் ஜான் எழுதிய நவீன தொலை உணர்வு அறிமுகம் என்ற புத்தகத்தில், தரை தொலை உணர்வு பற்றிய கருத்து தெளிவுபடுத்தப்பட்டுள்ளது: தரையில் அல்லது அதற்கு அருகில் உள்ள தளங்களுடன் தொலை உணர்வு. தரை தளங்களில் முக்காலி, தொலை உணர்வு வாகனங்கள், தொலை உணர்வு கோபுரங்கள் மற்றும் கப்பல்கள் ஆகியவை அடங்கும்.

மேலே உள்ள அறிமுகத்தின்படி, உபகரணத்தின் முக்கிய பகுதி ஒரு ஒளியியல் (கதிர்வீச்சு) சென்சார் ஆகும், இது மின்காந்த அலைகளை அனுப்பவோ பெறவோ முடியும், இந்த மின்காந்த அலை சமிக்ஞைகளை செயலாக்க முடியும் மற்றும் பயனுள்ள மேற்பரப்பு தகவல்களைப் பிரித்தெடுக்க முடியும்; சென்சாரின் இயக்க தளங்களில் கோபுரங்கள் மற்றும் முக்காலிகள் போன்ற நிலையான தளங்களும், ட்ரோன்கள் மற்றும் ரிமோட் சென்சிங் வாகனங்கள் போன்ற மொபைல் தளங்களும் அடங்கும்.

படம் 1.2

2.பினாலஜியின் கருத்து

ஃபீனாலஜி, பெயர் குறிப்பிடுவது போல, "உயிரியல் நேரம்" என்று பொருள்படும்: தாவரங்கள் மற்றும் விலங்குகளின் வளர்ச்சி மற்றும் வளர்ச்சியைக் கவனித்தல். ஃபீனாலஜி என்பது உயிரியலின் ஒரு கிளையாகும், இது முக்கியமாக தாவரங்கள், விலங்குகள் மற்றும் இயற்கையில் அவ்வப்போது மாறிவரும் சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் (காலநிலை, நீர்நிலை, மண் போன்றவை) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவைப் படிக்கிறது. ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக, உழைக்கும் மக்கள் தாவரங்கள் மற்றும் மரங்களின் வளர்ச்சி மற்றும் வீழ்ச்சி, புலம்பெயர்ந்த பறவைகளின் வருகை மற்றும் மறைவு மற்றும் காலநிலை போன்ற இயற்கை நிகழ்வுகளுக்கு இடையிலான உறவில் கவனம் செலுத்தி, அதற்கேற்ப விவசாயத்தை ஏற்பாடு செய்துள்ளனர். எடுத்துக்காட்டாக, சீனாவில் உள்ள 24 சூரிய சொற்களில் பெரும்பாலானவை ஃபீனாலஜிக்கல் நிகழ்வுகளின் அடிப்படையில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன, அல்லது ஜிங்ஷே, குயு, மங்ஜோங் போன்ற ஃபீனாலஜிக்கல் நிகழ்வுகளின் அடிப்படையில் நேரடியாக பெயரிடப்பட்டுள்ளன.

படம் 1.3 சீனா ஃபீனாலஜிக்கல் கண்காணிப்பு வலையமைப்பு

3.தாவர குறியீட்டின் கருத்து

தாவர பண்புகளை வகைப்படுத்தக்கூடிய நிறமாலை கலவை. தாவர குறியீடுகளைப் பயன்படுத்துவதன் நோக்கம், தாவர பண்புகளை முன்னிலைப்படுத்துவதும், நிறமாலை வளைவுகள் அல்லது படங்களில் தாவர அமைப்பு, வளர்ச்சி மற்றும் ஆரோக்கியம் போன்ற அளவுருக்களை விரைவாக அடையாளம் காண (பிரித்தெடுக்க) உதவுவதும் ஆகும். பொதுவான தாவர குறியீடுகள்: GCC சார்பு பசுமை குறியீடு, NDVI இயல்பாக்கப்பட்ட தாவர குறியீடு, கணக்கீட்டு சூத்திரம் பின்வருமாறு:

படம் 1.4 தாவர குறியீடு

4.பினாலஜிக்கும் தாவரக் குறியீட்டிற்கும் இடையிலான உறவு

தாவர குறியீடு தாவரங்களின் வளர்ச்சி நிலை மற்றும் ஆரோக்கியத்தை நன்கு பிரதிபலிக்கும், எனவே தாவர குறியீடு (NDVI போன்றவை) பொதுவாக தாவர பினாலஜியின் அளவு குறிகாட்டியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நீண்ட கால தொடர்ச்சியான தாவர குறியீட்டு கண்காணிப்பு காலப்போக்கில் தாவர வளர்ச்சியின் மாறிவரும் போக்கையும், பினாலஜிக்கல் காலத்தின் நேர முனைகளையும் பெறலாம்.

5.பூமிக்கு அருகிலுள்ள தொலைநிலை உணர்திறன் முறைகளைப் பயன்படுத்தி தாவர பினாலஜியை அளவிடுவதற்கான முறைகள்

தாவர பினாலஜிக்கு நீண்டகால தொடர்ச்சியான கண்காணிப்பு தேவைப்படுகிறது, எனவே ஒரு நிலையான தளத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு கருவி தேவைப்படுகிறது. பினாலஜிக்கல் கேமராக்கள் தாவர பினாலஜியைக் கண்காணிப்பதற்கான தற்போதைய முக்கிய கருவியாகும்: ஆரம்பகால கையேடு பினாலஜிக்கல் கண்காணிப்பு முறையுடன் ஒப்பிடும்போது, அவை குறைவான உழைப்புச் செலவுகளையும் குறைவான சுற்றுச்சூழல் குறுக்கீட்டையும் கொண்டுள்ளன; அவை தானியங்கி கண்காணிப்பு, தொலைதூர தரவு பரிமாற்றம் மற்றும் பிற செயல்பாடுகளை உணர முடியும், மேலும் பினாலஜிக்கல் குறிகாட்டிகளாக வழிமுறைகள் மூலம் பல்வேறு தாவர குறியீடுகளைப் பிரித்தெடுக்க முடியும். ஆரம்பகால பினாலஜிக்கல் கேமராக்கள் சாதாரண RGB வண்ண கேமராக்களாக இருந்தன. நேரத் தொடர் வண்ணப் படங்களைப் பெறுவதற்கு தானாகவே நேரப்படுத்தப்பட்ட புகைப்படங்களை எடுக்கும் அதே வேளையில், GCC, RCC, BCC மற்றும் GVI போன்ற பரந்த-அலைவரிசை தாவர குறியீடுகளின் தொடரைப் பெறவும் அவற்றை விரிவுபடுத்தலாம்; இந்த குறியீடுகள் பெரும்பாலும் ஆரம்பகால பினாலஜிக்கல் ஆராய்ச்சியில் பயன்படுத்தப்பட்டன.

படம் 1.5.1 அகலக்கற்றை தாவர குறியீடு மற்றும் RGB வண்ண கேமரா

  பச்சை தாவரங்களின் நிறமாலை பண்புகள் காரணமாக (படம் 1.6.2 இல் காணக்கூடியது போல, அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு பட்டையில் உள்ள ஆரோக்கியமான தாவரங்களின் மாற்ற பண்புகள் பச்சை பட்டையில் உள்ளதை விட கணிசமாக வலுவாக உள்ளன), NDVI இயல்பாக்கப்பட்ட தாவர குறியீடு தாவரங்களின் பசுமை மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கை திறனை சிறப்பாக பிரதிபலிக்க முடியும், மேலும் GCC, GVI மற்றும் பிற குறியீடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது தாவரங்களின் வளர்சிதை மாற்ற தீவிரத்தையும் அதன் பருவகால மற்றும் ஆண்டுக்கு இடையேயான மாற்றங்களையும் பிரதிபலிக்கும். எனவே, தாவர ஆராய்ச்சி துறையில் NDVI படிப்படியாக மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது.

படம் 1.5.2 பச்சை தாவரங்களின் நிறமாலை பண்புகள்

இதன் விளைவாக, NDVI ஐக் கணக்கிடக்கூடிய பினோலாஜிக்கல் கேமராக்கள் படிப்படியாக சந்தையில் தோன்றியுள்ளன. அசல் RGB கேமராவுடன் ஒப்பிடும்போது, ஒரு பெரிய முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது, ஆனால் தற்போது, NIR படங்களை அளவிடக்கூடிய மற்றும் NDVI ஐக் கணக்கிடக்கூடிய பெரும்பாலான பினோலாஜிக்கல் கேமராக்கள் வைட்-பேண்ட் பினோலாஜிக்கல் கேமராக்களாகும்.

படம் 1.5.3 கேமரா சென்சாரின் வைட்-பேண்ட் ரெஸ்பான்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரம் வளைவு 

இங்கே "அகல" பட்டை என்பது செயற்கைக்கோள் தொலை உணர்வு தரவுகளுடன் ஒப்பிடும்போது நிறமாலை அலைவரிசையைக் குறிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, லேண்ட்சாட்8 செயற்கைக்கோளின் தரவு சிவப்பு மற்றும் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு பட்டைகளில் 30nm நிறமாலை அலைவரிசையைக் கொண்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் தற்போதைய அகல-அலைவரிசை NDVI கேமராவின் சிவப்பு மற்றும் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு பொதுவாக இமேஜிங் சென்சாரின் மறுமொழி பண்புகளை நம்பியுள்ளது; எடுத்துக்காட்டாக, சிவப்பு ஒளியின் மறுமொழி வரம்பு 500 நானோமீட்டர்களுக்கு மேல் முதல் 700 நானோமீட்டர்களுக்கு மேல் வரை நீட்டிக்கப்படலாம், கிட்டத்தட்ட 200nm அலைவரிசையுடன், சில பச்சை மற்றும் அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு பிரதிபலிப்புகள் உட்பட, இது உண்மையான சிவப்பு அல்ல. எனவே, அகல-அலைவரிசை பினோலாஜிக்கல் கேமரா தொலை உணர்வு கண்காணிப்பைப் போன்ற தாவர குறியீடுகளை மட்டுமே பெற முடியும், மேலும் சில தரமான தீர்ப்புகளைச் செய்ய மட்டுமே பயன்படுத்த முடியும், மேலும் தொலை உணர்வு பினோலஜியின் அளவு மதிப்பீட்டை அடைய முடியாது. தாவர குறியீடுகளின் துல்லியமான கண்காணிப்புத் திட்டத்தில், பினாலஜியைக் கவனிக்க ஸ்பெக்ட்ரல் கேமராக்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான பயன்பாட்டு நிகழ்வுகளும் உள்ளன: எடுத்துக்காட்டாக, தாவர பினாலஜி (வளர்ச்சி தாளம்) கண்காணிப்பு மற்றும் ஆராய்ச்சியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் சீக்வோயா மல்டிஸ்பெக்ட்ரல் கேமரா, முதலில் ட்ரோன்களுக்கான ஸ்பெக்ட்ரல் கேமராவாக இருந்தது, மேலும் 660nm சிவப்பு ஒளி மற்றும் 790nm அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சின் குறுகிய-பேண்ட் நிறமாலை படங்களைப் பெற முடியும். இருப்பினும், இந்த வகை கேமரா தாவர பினாலஜி கண்காணிப்புக்கு ஏற்றதல்ல. முக்கிய காரணங்கள் பின்வருமாறு:

படம் 1.5.4 PARROT SEQUOIA மல்டிஸ்பெக்ட்ரல் கேமரா

1) வெவ்வேறு பயன்பாட்டுக் காட்சிகள்: ட்ரோன்களால் பயன்படுத்தப்படும் கேமராக்கள் காட்டு சூழலில் சகிப்புத்தன்மை மற்றும் நிலைத்தன்மைக்கு அதிக தேவைகளைக் கொண்டிருக்கவில்லை, ஆனால் அதிக துல்லியம் மற்றும் இலகுரகக்கு அதிக தேவைகளைக் கொண்டுள்ளன, இது காடுகளில் நீண்டகால தானியங்கி செயல்பாட்டிற்கு அவற்றைப் பொருத்தமற்றதாக ஆக்குகிறது.

2) வெவ்வேறு வேலை முறைகள்: ட்ரோன்களால் பயன்படுத்தப்படும் கேமராக்கள் பெரும்பாலும் நேர தானியங்கி செயல்பாடு, தொலை தரவு பரிமாற்றம் மற்றும் ரிமோட் கண்ட்ரோல் போன்ற தொடர்புடைய தொழில்நுட்பங்களின் ஆதரவைக் கருத்தில் கொள்வதில்லை, எனவே அவற்றுக்கு ஆழமான மேம்பாடு மற்றும் கள பயன்பாடுகளுக்கு உயர் தொழில்நுட்பத் தேவைகள் தேவை.

3) வெவ்வேறு தரவு செயலாக்க யோசனைகள்: ட்ரோன்களால் பயன்படுத்தப்படும் கேமராக்கள் படத் தையல் போன்ற இடஞ்சார்ந்த தரவைச் செயலாக்குவதில் அதிக கவனம் செலுத்துகின்றன; அதே நேரத்தில் பினோலாஜிக்கல் கேமராக்கள் தாவர குறியீட்டு மாற்ற வளைவுகளை ஒருங்கிணைப்பது போன்ற நேரத் தொடர் தரவைச் செயலாக்குவதில் அதிக கவனம் செலுத்துகின்றன.

4) வெவ்வேறு வடிவமைப்பு கருத்துக்கள்: ட்ரோனின் ஸ்பெக்ட்ரல் கேமரா ஒரு மல்டி-ஐ (மல்டி-சென்சார் லென்ஸ்) கேமராவைப் பயன்படுத்துகிறது, இது நகரும் போது ஒரே நேரத்தில் பல ஸ்பெக்ட்ரல் தரவைப் பெறுவதற்கு வசதியாக உள்ளது; பினோலாஜிக்கல் கேமரா நகரவில்லை, மேலும் மல்டி-ஐ வடிவமைப்பு விலை உயர்ந்தது மட்டுமல்லாமல், கேமராவின் ஒவ்வொரு சென்சார் லென்ஸின் வெவ்வேறு நிலைகள் காரணமாக வெவ்வேறு பார்வை புலங்களையும் கொண்டுள்ளது. ட்ரோனைப் பயன்படுத்தும் போது, நீண்ட கண்காணிப்பு தூரம் காரணமாக கிட்டத்தட்ட எந்த தாக்கமும் இல்லை, ஆனால் பினோலாஜிக்கல் கண்காணிப்பில், தரை நிறுவலால் ஏற்படும் இலக்குக்கு நெருக்கமான தூரம் காரணமாக, கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பார்வை விலகல் புலம் மிகவும் தெளிவாகிவிடும், இது பிந்தைய கட்டத்தில் மல்டி-பேண்ட் தரவின் உள்ளூர் செயலாக்கத்தில் நிலை கடிதப் பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கும்.

படம் 1.5.5 பல கேமராக்களால் ஏற்படும் இமேஜிங் பார்வைப் புலத்தில் உள்ள வேறுபாட்டின் திட்ட வரைபடம்.

2. குறுகிய-பேண்ட் நிறமாலை பினாலஜி கேமரா

மேற்கண்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்க, பெய்ஜிங் ஸ்டார் வியூ டெக்னாலஜி கோ., லிமிடெட். ஒரு மோனோகுலர் குறுகிய-பேண்ட் ஸ்பெக்ட்ரல் பினோலாஜிக்கல் கேமராவை சுயாதீனமாக உருவாக்கியது.

1.குறுகிய-பேண்ட் நிறமாலை கேமராவால் பெறப்பட்ட தரவு

ஒவ்வொரு ஷாட்டிலும் கேமரா இரண்டு வகையான தரவைப் பெறுகிறது:1)சாதாரண RGB வண்ண படத் தரவு, GCC மற்றும் GVI போன்ற பரந்த-அலைவரிசை தாவர குறியீடுகளை தானாகவே கணக்கிட முடியும்.2)குறுகிய-பட்டைய நிறமாலை படத் தரவை (பட்டையைத் தனிப்பயனாக்கலாம், மிகவும் முதிர்ந்தவை 650±10nm சிவப்பு மற்றும் 850±10nm அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு) ஒரு கலப்பு NDVI படமாக ஒருங்கிணைக்க முடியும், இதில் பின்வருவன அடங்கும்: 650nm நிறமாலை கிரேஸ்கேல் படம், 850nm நிறமாலை கிரேஸ்கேல் படம் மற்றும் NDVI கிரேஸ்கேல் படம். NDVI சூத்திரத்தின்படி மற்ற இரண்டு படங்களின் ஒவ்வொரு பிக்சலின் DN மதிப்பிலிருந்து NDVI கிரேஸ்கேல் படம் கணக்கிடப்படுகிறது. படத்தில் உள்ள பிரகாசமான பிக்சல்கள் அதிக NDVI மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் நேர்மாறாகவும்.

படம் 2.1.1

2.ஸ்டார்வியூ ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் ஃபீனாலஜி கேமராவின் அம்சங்கள்

பெறப்பட்ட NDVI மதிப்பு நிழல்களால் கிட்டத்தட்ட பாதிக்கப்படாது, மேலும் NDVI படம் தாவரங்களின் பரவல் மற்றும் வளர்ச்சியை நன்கு பிரதிபலிக்கும்.

படம் 2.2.1 ஸ்டார் வியூ ஸ்பெக்ட்ரல் ஃபீனாலஜி கேமராவால் ஒரே நேரத்தில் பெறப்பட்ட RGB படம் மற்றும் NDVI படம்.

பெய்ஜிங் ஸ்டார் வியூ நிறுவனத்தின் ஸ்மார்ட் வியூவர் பினோலாஜிக்கல் இமேஜ் பிராசசிங் சிஸ்டம் மென்பொருளில் NDVI கலப்பு படத்தை இறக்குமதி செய்வதன் மூலம் அதை மூன்று கிரேஸ்கேல் படங்களாகப் பிரிக்கலாம், அதாவது 650nm ஸ்பெக்ட்ரல் கிரேஸ்கேல் படம், 850nm ஸ்பெக்ட்ரல் கிரேஸ்கேல் படம் மற்றும் NDVI கிரேஸ்கேல் படம்.
அசல் காட்சியில் உள்ள கோபுரத்தின் நிழல் இப்போது பிளவுபட்ட NDVI கிரேஸ்கேல் படத்தில் இல்லை. இது கருவியின் NDVI மதிப்பைக் கணக்கிடுவது சாதாரண பயன்பாட்டு சூழலில் ஒளி தீவிரத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் பாதிக்கப்படுவதில்லை என்பதையும், வலுவான குறுக்கீடு எதிர்ப்புத் திறனைக் கொண்டிருப்பதையும் காட்டுகிறது. அதே நேரத்தில், மோனோகுலர் கேமராவின் வடிவமைப்பு காரணமாக, 650nm மற்றும் 850nm இன் இரண்டு கிரேஸ்கேல் படங்களின் இமேஜிங் சரியாக ஒரே மாதிரியாக உள்ளது, எனவே ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட NDVI படமும் அசல் படத்தின் ஃப்ரேமிங்கைப் போலவே உள்ளது, இது ஒரு உண்மையான NDVI விநியோகப் படமாகும். தாவரக் குறியீட்டின் துல்லியத்தைப் பொறுத்தவரை, குறுகிய-பேண்ட் NDVI தாவரக் குறியீடு பரந்த-பேண்ட் GCC தாவரக் குறியீட்டை விட மிகவும் நிலையானது மற்றும் துல்லியமானது.

படம் 2.2.3 அகல-பட்டைய நிறமாலை குறியீட்டு GCC மற்றும் குறுகிய-பட்டைய கூட்டு குறியீட்டு NDVI ஆகியவற்றின் ஒப்பீடு. 

ஸ்டார் வியூ ஸ்பெக்ட்ரல் பினாலஜி கேமரா பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது: 1) பேண்ட் நிலைத்தன்மை: பேண்ட் அமைப்பு ரிமோட் சென்சிங் செயற்கைக்கோள்களைப் போலவே உள்ளது; 2) கதிர்வீச்சு நிலைத்தன்மை: கதிர்வீச்சு அளவுத்திருத்தம் மூலம், ரிமோட் சென்சிங் அவதானிப்புகளுடன் ஒத்துப்போகும் கதிர்வீச்சு தயாரிப்புகளைப் பெறலாம்; 3) அளவுரு நிலைத்தன்மை: அறிவியல் ஆராய்ச்சியின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய குறுகிய-பேண்ட் பினாலஜி கேமரா உண்மையான தாவர குறியீட்டை (NDVI) பெற முடியும்.  சுருக்கம்: குறுகிய-பேண்ட் ஸ்பெக்ட்ரல் இமேஜிங் தொழில்நுட்பத்தின் அறிமுகம், பாரம்பரிய பினோலாஜிக்கல் கேமராக்களுடன் ஒப்பிடும்போது நட்சத்திரக் காட்சி பினோலாஜிக்கல் கேமராவின் செயல்திறனைக் கணிசமாக மேம்படுத்தியுள்ளது, இது ஒரு தரமான பாய்ச்சலாகும்.