DE102007017482A1 - Spectral area analysis method for determining chlorophyll concentration, involves providing two spectral value functions for analyzing spectral areas by filters, where spectral ranges overlap each other - Google Patents
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Abstract
Description
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Analyse eines vorgegebenen Spektralbereichs, sowie ein Verfahren und ein System für die Charakterisierung einer vorhandenen Vegetation.This The invention relates to a method and a device for analysis a given spectral range, as well as a method and a System for the characterization of an existing vegetation.
Bei der Analyse von schmalbandigen spektralen Reflexionsphänomenen von Objekten besteht das Problem, dass, wenn das schmalbandige Phänomen mit hinreichender Genauigkeit quantitativ erfasst werden soll, vergleichsweise viele spektral bzw. linear unabhängige Sensoren benötigt werden. Dafür werden üblicherweise Hyperspektralsensoren (Zeilendetektoren) verwendet, die lückenlos einen Spektralbereich von 500 bis 1000 nm erfassen können. Die spektrale Auflösung solcher Geräte beträgt im Allgemeinen zwischen 0,5 und 5 nm.at the analysis of narrow-band spectral reflection phenomena of objects, the problem is that when the narrow-band phenomenon with with sufficient accuracy, comparatively many spectrally or linearly independent Sensors needed become. Therefore become common Hyperspectral sensors (line detectors) used that gapless can capture a spectral range of 500 to 1000 nm. The spectral resolution such devices is generally between 0.5 and 5 nm.
Ist zudem eine große Auflösung von mindestens 0,5 nm nötig, beispielsweise um Verschiebungen in der Reflexion eines Objekts um wenige Nanometer zu bestimmen, sind mehrere Messkanäle nötig, um die erforderliche Abdeckung des Spektralbereichs bereitzustellen. Nachteilig ist zudem, dass aufgrund der benötigten schmalbandigen Aufzeichnung die Belichtungszeiten bzw. die Integrationszeiten sehr lang werden, so dass nur statische oder quasistatische Messungen ausgeführt werden können. Dynamische Messungen, wie beispielsweise das messtechnische Abfahren einer Fläche mit einem Detektor, sind deshalb so gut wie ausgeschlossen und, wenn sie doch durchgeführt werden, mit einem sehr hohen Rauschpegel belastet.is also a big one resolution of at least 0.5 nm needed, for example, shifts in the reflection of an object To determine a few nanometers, several measurement channels are needed to to provide the required coverage of the spectral range. Another disadvantage is that due to the required narrow-band recording the exposure times or the integration times become very long, so that only static or quasistatic measurements are carried out can. Dynamic measurements, such as metrological departure a surface with a detector, are therefore almost impossible and, if they are done be loaded with a very high noise level.
Zudem muss das zu untersuchende Reflexionsphänomen aus einer Vielzahl von Spektralinformationen herausgefiltert werden, was einen hohen Prozessierungsaufwand bedeutet und damit ebenfalls einen dynamische oder Echtzeitanalyse mit einem tragbaren Kosten-/Nutzenaufwand nicht möglich ist.moreover The reflection phenomenon to be examined must be selected from a variety of Spectral information to be filtered out, resulting in a high processing costs means and thus also a dynamic or real-time analysis with a portable cost / benefit is not possible.
Weiterhin besteht das Problem, dass die reine Spektralanalyse explizit aus den radiometrischen Analysedaten abgeleitet werden muss. Zudem müssen Störgrößen, wie beispielsweise unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse, herausgefiltert werden.Farther there is the problem that the pure spectral analysis is explicit must be derived from the radiometric analysis data. In addition, disturbances, such as For example, different lighting conditions are filtered out.
Insbesondere besteht dieses Problem bei der Analyse von Vegetationscharakteristika mittels Bestimmung der Änderung der vorhandenen Chlorophyll konzentration in einem untersuchten Bereich. Diese Chlorophyllkonzentrationsänderung steht in Relation zu einer Verschiebung der so genannten Roten Kante im Reflexionsspektrum von grünen Pflanzen, die sich durch den Übergangsbereich von den sehr starken Absorptionsbanden des Chlorophyll im Bereich von 660 nm und zum absorptionsfreien Spektralbereich oberhalb einer Wellenlänge von 700 nm ergibt. Dabei beträgt die Verschiebung der Roten Kante nur wenige Nanometer, wobei die damit verbundene Veränderung der Chlorophyllkonzentration stark ausgeprägt sein kann. Da mit Hilfe dieser Spektraldaten, insbesondere die Vegetation von großflächigen Agrarflächen bestimmt werden soll, die mit Fahrzeugen, insbesondere Traktoren, abgefahren werden, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung nötig, die eine kostengünstige dynamische Flächenmessung ermöglichen.Especially this problem exists in the analysis of vegetation characteristics by determining the change the existing chlorophyll concentration in a studied area. This chlorophyll concentration change stands in relation to a shift of the so-called red edge in the reflection spectrum of green Plants moving through the transition area from the very strong absorption bands of chlorophyll in the area of 660 nm and the absorption-free spectral range above a wavelength of 700 nm results. It is the displacement of the red edge is only a few nanometers, with the associated change the chlorophyll concentration can be pronounced. Because with the help of this Spectral data, in particular the vegetation of large-scale agricultural areas determined should, which traversed with vehicles, especially tractors be a method and a device is needed, which is a cost-effective dynamic area measurement enable.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur spektralen Analyse eines vorgegebenen Spektralbereichs bereitzustellen, die sowohl statische als auch dynamische Bestimmungen des vorgegebenen Spektralbereichs ermöglichen.task Therefore, it is a method and an apparatus to provide spectral analysis of a given spectral range, the static as well as dynamic determinations of the given Enable spectral range.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur spektralen Analyse eines vorgegebenen Spektralbereichs gemäß Patentanspruch 1, eine Vorrichtung zur spektralen Analyse eines vorgegebenen Spektralbereichs gemäß Patentanspruch 11, sowie einen Vegetationscharakterisierungsverfahren gemäß Patentanspruch 22 und einem Vegetationscharakterisierungssystem gemäß Patentanspruch 25.These Task is solved by a method for the spectral analysis of a given spectral range according to claim 1, a device for spectral analysis of a given spectral range according to claim 11, and a vegetation characterization method according to claim 22 and a vegetation characterization system according to claim 25th
Vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Analyse mit mindestens zwei einander überlappenden Spektralwertfunktionen nicht mehr viele schmalbandige unabhängige Wellenlängenbänder mit vergleichweise langen Belichtungszeiten bzw. Integrationszeiten aufgenommen werden müssen, sondern es ausreichend ist, breitbandige Spektralfunktionen zu verwenden.This Invention is based on the knowledge that through the analysis with at least two overlapping ones Spectral value functions no longer have many narrowband independent wavelength bands comparatively long exposure times or integration times need to be recorded but it is sufficient to use broadband spectral functions.
Dabei macht man sich das gleiche Prinzip zunutze, mit welchem das menschliche Auge in die Lage versetzt wird, mit nur drei bzw. vier verschiedenen Rezeptoren 10.000 verschiedene Farben auflösen zu können. Dabei wird beim menschlichen Auge sogar ein Spektralbereich von mehreren Hundert Nanometern abgedeckt, während bei dem hier zu untersuchenden vorgegebenen Spektralbereich nur ein schmalbandiger Bereich von weniger als hundert Nanometern untersucht werden muss.there If one makes use of the same principle with which the human Eye is able to, with only three or four different Receptors to dissolve 10,000 different colors. This is in the human Eye even covered a spectral range of several hundred nanometers, while in the given spectral range to be investigated here only investigated a narrowband range of less than a hundred nanometers must become.
Für die Analyse selbst werden analog zu den Rezeptoren des Auges zwei Spektralwertfunktionen festgelegt die einander überlappen. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Filter geschehen, die einem Detektor bzw. Detektoren vorgeschaltet sind. Die von den Detektoren detektierten Messsignale entsprechen dann den festgelegten Spektralwertfunktionen. Besonders vorteilhaft ist dabei ein Ausführungsbeispiel, bei dem die einander überlappenden spektralen Bereiche der Spektralwertfunktionen den zu untersuchenden Spektralbereich mit ihrer Schnittmenge überdecken.For the analysis itself become two spectral value functions analogous to the receptors of the eye set which overlap each other. This can be done for example by appropriate filters, the upstream of a detector or detectors. The of the detectors detected measurement signals then correspond to the specified spectral value functions. Particularly advantageous is an embodiment in which the overlapping each other Spectral ranges of spectral value functions the spectral range to be examined Cover with their intersection.
Um einer Verunreinigung des Signals durch Rauschen zu begegnen, kann, wie ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, die Strahlungsleistung eines Messkanals über das Integral der Spektralwertfunktion im Bereich des vorgegebenen Spektralbereichs ermittelt werden. Besonders bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die durch die Spektralwertfunktionen definierten Messsignale statisch oder dynamisch aufgenommen werden. Dazu können die Messsignale mittels einer Punktmessung oder aber durch Flächenmessung bestimmt werden.Around contamination of the signal by noise can, As a particularly preferred embodiment shows, the radiation power a measuring channel over the integral of the spectral value function in the range of the given Spectral range are determined. Particularly preferred is an embodiment, in which the measured signals defined by the spectral value functions be recorded statically or dynamically. These can be the Measurement signals by means of a point measurement or by area measurement be determined.
Um das erfindungsgemäß Verfahren durchzuführen, ist es besonders bevorzugt, eine Vorrichtung zu verwenden, bei der ein Messkopf mit mindestens einem Detektor und einer Messoptik vorgesehen ist, mit dem vorteilhafterweise über die Spektralwertfunktionen festlegende Filter, die Messsignale aufgezeichnet werden können. Die Filter können abwechselnd in die Fokalebene des Detektors eingebracht werden, es ist jedoch auch möglich zwei Detektoren zu verwenden, denen jeweils ein Filter vorgeschaltet ist. Dabei können die Filter entweder vor der Messoptik oder direkt vor dem Detektor selbst angeordnet sein. Es ist zudem möglich die Filter integral mit dem Detektor oder der Messoptik auszuführen.Around the inventive method perform, For example, it is particularly preferred to use a device in which a measuring head provided with at least one detector and a measuring optics is, with that over advantageously the spectral value functions defining filters that recorded measurement signals can be. The filters can be introduced alternately into the focal plane of the detector, but it is also possible to use two detectors, each preceded by a filter is. It can the filters either in front of the measuring optics or directly in front of the detector be arranged by yourself. It is also possible the filters integral with the detector or the measuring optics.
Alternativ können, wie ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, auch zwei Messköpfe verwendet werden, die die den festegelegten Spektralwertfunktionen entsprechenden Messsignale aufzeichnen.alternative can, as another preferred embodiment shows, too two measuring heads be used, which the set spectral value functions record corresponding measuring signals.
Der Detektor/die Detektoren können vorzugsweise als Photodiodeneinzeldetektor, Dioden-Array (Zeilendetektor) und/oder Fokal-Plain-Array ausgebildet sein.Of the Detector / detectors can preferably as photodiode single detector, diode array (line detector) and / or focal plane array.
Zudem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Speichereinheit zum Speichern der Messsignale und eine Möglichkeit zur Kommunikation mit einem GPS-Gerät aufweisen, so dass die Messsignale kartographisch für eine Fläche festgelegt werden können.moreover can the device of the invention a memory unit for storing the measurement signals and a possibility to communicate with a GPS device, so that the measuring signals can be determined cartographically for a surface.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Sensor aufweist, der eine Strahlungsleistung des Umgebungslichts bestimmt. Dadurch können Störeinflüsse, die durch unterschiedliche Beleuchtungsarten bestehen, eliminiert werden.Farther it is advantageous if the device according to the invention has a sensor has, which determines a radiation power of the ambient light. Thereby can Interference, the exist by different types of lighting, be eliminated.
Um die Störeinflüsse durch unterschiedliche Beleuchtung möglichst gering zu halten, ist es zudem vorteilhaft, wenn, wie ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, weiterhin eine Lichtquelle vorgesehen ist, die den zu analysierenden Bereich bzw. das zu analysierende Reflexionsspektrums des Objekts aktiv beleuchtet.Around the disturbing influences through different lighting possible To keep it low, it is also advantageous if, as a preferred embodiment shows, furthermore, a light source is provided, which is the one to be analyzed Area or the reflection spectrum of the object to be analyzed actively lit.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bei der Charakterisierung von Vegetationsbeständen eingesetzt werden. Dabei wird der zu untersuchende Spektralbereich vorzugsweise in den Bereich der so genannten Roten Kante gelegt, die den Übergang von starker Absorption zu absorptionsfreien Bereichen im Chlorophyllspektrum definiert. Mittels der Lage der Roten Kante ist es möglich, Chlorophyllkonzentrationen zu bestimmen. Dabei variiert die Lage der Roten Kante in Relation zu der Größe der Chlorophyllkonzentration. Dies beruht auf der Tatsache, dass gesunde Vegetation im sichtbaren Spektralbereich relativ wenig und im darauf folgenden nahen Infrarot-Bereich relativ viel Strahlung reflektiert. Andere Oberflächenmaterialien, wie Boden, Fels oder auch tote oder nicht-chlorophyllhaltige Vegetation, zeigen keinen solchen kennzeichnenden Unterschied des Reflexionsgrades beider Bereiche. Dieser Umstand kann folglich dazu dienen mit Vegetation bedeckte von unbedeckten Flächen zu unterscheiden.Especially It is advantageous if the device according to the invention and the method according to the invention be used in the characterization of vegetation stocks. there the spectral range to be examined is preferably in the range the so-called red edge is laid, which is the transition from strong absorption defined to non-absorption areas in the chlorophyll spectrum. Due to the location of the Rote Kante, it is possible chlorophyll concentrations to determine. The position of the red edge varies in relation to the size of the chlorophyll concentration. This is due to the fact that healthy vegetation is visible Spectral range relatively low and in the following near infrared range reflects a relatively large amount of radiation. Other surface materials, such as soil, rock or dead or non-chlorophyll vegetation, show no such distinctive difference in reflectance both areas. This circumstance can consequently serve with vegetation covered by uncovered areas to distinguish.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die einander überlappenden Spektralwertfunktionen den Bereich zwischen 600 nm und 800 nm überdecken, wobei vorteilhafterweise ihr Schnittbereich im Bereich zwischen 650 und 700 nm liegt.there it is particularly advantageous if the overlapping spectral value functions cover the range between 600 nm and 800 nm, advantageously Their cutting range is in the range between 650 and 700 nm.
Besonders vorteilhaft ist dabei ein Ausführungsbeispiel, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Fahrzeug, insbesondere einem Traktor, befestigbar ist, um auch großflächige Vegetationsbestände, wie beispielsweise Ackerflächen, bestimmen zu können.Especially advantageous is an embodiment, in which the device according to the invention a vehicle, in particular a tractor, is attachable to also large-scale vegetation stocks, such as for example, arable land, to be able to determine.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und in den Figuren definiert.Further advantages and preferred embodiments are in the subclaims, the descrip and defined in the figures.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Figuren näher bestimmt werden. Dabei sind die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht dazu verwendet werden, den Schutzbereich daraufhin einzuschränken.in the The invention will be described in more detail below with reference to figures become. Here are the embodiments shown in the figures purely exemplary nature and should not be used to Restrict protection range thereupon.
Es zeigen:It demonstrate:
Eine
Verunreinigung des Signals durch Rauschen kann dadurch minimiert
werden, dass das Integral über
die Spektralwertfunktion gebildet wird. Die Integrationsgrenzen
werden dabei so gewählt,
dass sie den möglichen
Bereich abdecken, in dem die Rote Kante zu liegen kommt. Mathematisch
wird das durch folgende Formalisierung bestimmt:
Sx/y(λ)
= spektrale Signalleistung im Kanal „x" (gem. [1]) bzw. „y" (gem. [2])
k = Konstante zur Erfassung
der elektronischen Signalleistung (Gerätefunktion).
Io(λ)
= spektrale (Sonnen-) Einstrahlungsleistung
ρ(λ) = spektraler
Reflexionskoeffizient (siehe Bild 1)
x/y(λ) = Spektralwertfunktion
im Kanal „x" bzw. „y" (siehe Bild 2)Noise contamination of the signal can be minimized by forming the integral over the spectral value function. The integration limits are chosen so that they cover the possible area in which the red edge comes to rest. Mathematically, this is determined by the following formalization:
S x / y (λ) = spectral signal power in channel "x" (according to [1]) or "y" (according to [2])
k = constant for the detection of the electronic signal power (device function).
I o (λ) = spectral (solar) irradiation power
ρ (λ) = spectral reflection coefficient (see Figure 1)
x / y (λ) = spectral value function in channel "x" or "y" (see Figure 2)
Die Signalleistungen in der Kanälen „x" und „y" (nach der vorgestellten Methode) ergeben sich aus der „bestimmten" Integration von λ1 bis λ2, wobei λ1, λ2 so gewählt sind, dass die Rote Kante in dem von λ1 und λ2 aufgespannten Spektralbereich liegt: The signal powers in the channels "x" and "y" (according to the method presented) result from the "determined" integration of λ 1 to λ 2 , where λ 1 , λ 2 are chosen so that the red edge in the of λ 1 and λ 2 spanned spectral range is:
Durch Definition des relevanten Spektralbereichs λ1 bis λ2 für das Integral werden auch Störeinflüsse, wie beispielsweise Umgebungslichtschwankungen, auf den Spektralbereich um die Rote Kante reduziert. Insbesondere der Einfluss durch „heitere Bewölkung" oder „blauen Himmel" ist minimiert oder ganz ausgeblendet.By defining the relevant spectral range λ 1 to λ 2 for the integral, interference effects, such as ambient light fluctuations, are reduced to the spectral range around the red edge. In particular, the influence of "serene clouds" or "blue sky" is minimized or completely hidden.
Da die Bestimmung der Lage der Roten Kante über die Strahlungsleistung innerhalb der Kanäle erfolgt, ist eine aufwendige Prozessierung der Messergebnisse unnötig, da die Integration bereits intrinsisch im Messprinzip enthalten ist.There the determination of the position of the red edge on the radiation power within the channels takes an elaborate processing of the measurement results is unnecessary because the integration is already intrinsically contained in the measuring principle.
Für die Aufnahme der durch die Spektralwertfunktion definierten Messsignale sind mehrere Vorrichtungen denkbar. Grundsätzlich müssen jedoch zwei Messsignale aufgenommen werden, wobei dies durch zwei Messköpfe mit je einem Detektor realisiert werden kann. Es ist jedoch auch möglich, einen einzigen Messkopf mit einem einzigen Detektor zu verwenden, bei dem nacheinander, beispielsweise über unterschiedliche nacheinander eingebrachte Filter, die beiden Messsignale realisiert werden können. Zudem ist es möglich einen Messkopf mit zwei Detektoren zu verwenden oder die Filter derart auf einem Detektor anzuordnen, dass zwei den festgelegten Spektralwertfunktionen entsprechende Messsignale aufnehmbar sind. Dabei können die Vorrichtungen sowohl für eine Punkt- als auch für eine Flächenmessung eingesetzt werden. Grundsätzlich gilt jedoch, dass die Beobachtung eines Messpunkts in zwei Kanälen zum selben Messzeitpunkt nur monostatisch und biaxial möglich ist, wobei jede andere Methode zu einem zeitlichen Versatz der Messpunkte führt.For receiving are the measuring signals defined by the spectral value function several devices conceivable. Basically, however, two measurement signals be recorded, this being realized by two measuring heads, each with a detector can be. However, it is also possible to use a single measuring head to use with a single detector, in succession, for example about different successively introduced filters, the two measurement signals can be realized. It is also possible to use a measuring head with two detectors or the filters to arrange on a detector so that two of the specified Spectral value corresponding measurement signals can be recorded. The can Devices for both a dot as well as for an area measurement be used. Basically however, that the observation of a measuring point in two channels to same time of measurement is only possible monostatically and biaxially, any other method at a time offset of the measuring points leads.
Ob gleichzeitig (zwei Detektoren) oder zeitlich versetzt (ein Detektor) gemessen wird, hängt von den spezifischen Messaufgaben ab. Dabei können statische Messungen sowohl gleichzeitig als auch nacheinander geführt werden. Jedoch muss bei dynamische Messungen die Dynamik des Messobjekts bei zeitversetzten Messungen berücksichtigt werden.If simultaneously (two detectors) or offset in time (one detector) is measured, hangs from the specific measuring tasks. This static measurements can both be performed simultaneously and in succession. However, at dynamic measurements the dynamics of the test object with time-shifted measurements considered become.
Wiederum
erfolgen beide Messungen von ein und demselben Punkt
Eine
weitere Möglichkeit
der Aufnahme von zwei Spektralwertfunktionen entsprechenden Messsignalen
ist in
Prinzipiell
wäre mit
jeder der in den
Für dynamische
Messungen ist deshalb insbesondere die in
Für dynamische
Messungen ist zwar die in
Sollen
nicht nur Punktmessungen durchgeführt werden, sondern Flächenmessungen
können
statt der hier dargestellten Einzeldetektoren, ein Diodenarrays
oder Fokal-Plain-Arrays eingesetzt werden. Bei dynamischen Messungen,
die insbesondere mit der Vorrichtung aus
Dies
ist insbesondere bei der Charakterisierung von Vegetationsbeständen mit
Hilfe der Bestimmung der Chlorophyllkonzentration mittels der Lage
der Roten Kante besonders bevorzugt. Dabei wird zwischen zwei Fällen unterschieden:
Beim
geschlossenen Bestand erfolgt eine flächenhafte Erfassung der Lage
der Roten Kante der Vegetation. Da die Position der Roten Kante
im Spektrum in erster Näherung
mit der Chlorophyllkonzentration korelliert, können die relativen Konzentrationsschwankungen
aufgezeichnet werden. Dazu wird angenommen, dass für homogene
Kulturpflanzenbestände
die Blattgeometrie, der Blattstreukoeffizient und die Bestandsstreucharakteristik
homogen sind. Abhängig
von den Messergebnissen, können
beispielsweise benötigte
Düngermengen angepasst
werden.This is particularly preferred in the characterization of vegetation stocks by means of the determination of the chlorophyll concentration by means of the position of the red edge. There are two different cases:
In the case of closed stands, an areal survey of the position of the red edge of the vegetation takes place. Since the position of the red edge in the spectrum correlates to a first approximation with the chlorophyll concentration, the relative concentration fluctuations can be recorded. For this it is assumed that for homogeneous crop stands the leaf geometry, the leaf scattering coefficient and the stock spread characteristics are homogeneous. Depending on the measurement results, for example, required fertilizer quantities can be adjusted.
Der zweite Fall der Vegetationscharakteristik ist der offene Bestand. Dieser kann durch Mischsignalbildung aus Pflanzenreflexion und Bodenreflexion der so genannte normalized difference vegetation index bestimmt werden, über den der Pflan zenbedeckungsgrad des Ackerbodens bestimmt werden kann. Der Index beruht auf der Tatsache, dass Vegetation im sichtbaren Spektralbereich (Wellenlänge von etwa 400 bis 700 nm) relativ wenig und im darauf folgenden nahen Infrarot-Bereich (Wellenlänge von etwa 700 bis 1300 nm) relativ viel Strahlung reflektiert.Of the The second case of the vegetation characteristic is the open stock. This can be due to mixed signal formation from plant reflection and soil reflection the so-called normalized difference vegetation index determined be over the degree of plant cover of the field soil can be determined. The index is based on the fact that vegetation is visible Spectral range (wavelength from about 400 to 700 nm) relatively little and in the following near Infrared range (wavelength from about 700 to 1300 nm) reflects relatively much radiation.
Andere Oberflächenmaterialien, wie Boden, Fels oder auch tote oder nicht-chlorophyllhaltige Vegetation, zeigen keinen solchen kennzeichnenden Unterschied des Reflexionsgrades beider Bereiche. Dieser Umstand kann folglich dazu dienen, mit Vegetation bedeckte von unbedeckten Flächen zu unterscheiden. Abhängig von den unterschiedlichen Messergebnissen, können auch über den Vegetationszustand Rückschlüsse getroffen werden. Diese können wiederum als Basis für Düngung oder Unkrautbekämpfungsmaßnahmen dienen.Other Surface materials, such as soil, rock or dead or non-chlorophyll vegetation, show no such distinctive difference in reflectance both areas. This circumstance can consequently serve with vegetation covered by uncovered areas to distinguish. Dependent from the different measurement results, can also about the state of vegetation Conclusions made become. these can again as the basis for fertilization or weed control measures serve.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Vorrichtungen zudem eine Signalerfassungseinheit aufweist, die mit der Aufzeichnung von GPS Daten korreliert wird, wodurch eine Kartographie der gemessenen Spektralwertfunktionen über die Fläche möglich ist. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Einstrahlleistung des Umgebungslichts durch einen an der Vorrichtung angebrachten Sensor überwacht wird, wodurch eine Normierung der Signale möglich ist. Des Weiteren kann die Vorrichtung auch eine aktive Lichtquelle zur Messung der Spektralwertfunktionen aufweisen, wodurch auch Messungen bei schwachen Lichtverhältnissen möglich sind.Especially It is advantageous if the devices also have a signal detection unit which is correlated with the recording of GPS data, whereby a mapping of the measured spectral value functions over the area possible is. In addition, it is advantageous if the irradiation power of the ambient light monitored by a sensor attached to the device becomes, whereby a normalization of the signals is possible. Furthermore, can the device also includes an active light source for measuring the spectral value functions which also allows measurements in low light conditions possible are.
Besonders vorteilhaft ist es, die Messungen mit einem Fahrzeug bzw. einem Traktor, durchzuführen und mit einem so genannten Miniveg N-Sensor zu koppeln. Die Miniveg-N-Daten lassen sich ebenfalls zur Normierung der Bodenbeschaffenheiten heranziehen, wobei Daten auch von großflächigen Agrarflächen erhalten werden können.Especially It is advantageous, the measurements with a vehicle or a Tractor, perform and to pair with a so-called Miniveg N-sensor. The Miniveg-N data can also be used to normalize the soil conditions, where data is also obtained from large-area agricultural land can.
Offenbart wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines vorgegebenen Spektralbereichs, insbesondere des Spektralbereichs um die Rote Kante herum, bei der die Analyse des Spektralbereichs mittels zweier sich überlappender Spektralwertfunktionen durchgeführt wird, sowie ein Verfahren und ein System für die Charakterisierung einer vorhandenen Vegetation.Disclosed is a method and apparatus for determining a predetermined Spectral range, in particular of the spectral range around the red Edge, where the analysis of the spectral range by means of two overlapping Spectral value functions performed as well as a method and a system for the characterization of a existing vegetation.
- 22
- Grüner Absorptionsbereich von ChlorophyllGreen absorption area of chlorophyll
- 44
- Rote KanteRed edge
- 6, 86 8th
- Spektralfunktionenspectral
- 1010
- Schnittbereichcutting area
- 12, 1412 14
- Detektorendetectors
- 16, 1816 18
- Messkanalmeasuring channel
- 20, 2220 22
- Messoptikmeasurement optics
- 24, 2624 26
- Filterfilter
- 2828
- Objektpunktobject point
- 30, 3230 32
- Objektpunktobject point
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-
2007
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WO2011015598A1 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Georg Fritzmeier Gmbh & Co. Kg | Measuring device for determining a vegetation index value of plants |
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