Camera thường chụp ba dải màu mà mắt người thấy. Cảm biến đa phổ chụp thêm các dải khác, và những dải đó mang thông tin về tình trạng thực vật mà mắt không thấy được.
Các dải sóng và ý nghĩa
Dải xanh lam, xanh lục, đỏ. Vùng nhìn thấy. Cho ảnh màu thông thường.
Dải cạnh đỏ. Nằm giữa đỏ và hồng ngoại gần. Rất nhạy với thay đổi trong lá, phát hiện được stress sớm hơn các dải khác.
Dải hồng ngoại gần. Lá khoẻ phản xạ rất mạnh ở dải này. Lá bị stress phản xạ ít hơn.
Cơ chế sinh học. Diệp lục hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ để quang hợp. Cấu trúc mô lá phản xạ mạnh hồng ngoại gần. Cây yếu thì cả hai đặc tính đều thay đổi.
Vì sao dùng tỷ lệ giữa các dải. Giá trị tuyệt đối phụ thuộc cường độ ánh sáng. Tỷ lệ thì ổn định hơn nhiều.
Số dải. Cảm biến phổ biến có bốn tới sáu dải. Nhiều hơn cho phân tích tinh vi hơn nhưng đắt hơn nhiều.
Cảm biến siêu phổ. Hàng trăm dải hẹp. Rất đắt, chủ yếu dùng trong nghiên cứu.
Hiệu chuẩn — bước bắt buộc
Vì sao cần. Cường độ ánh sáng thay đổi theo thời gian, theo mây, theo góc mặt trời. Không hiệu chuẩn thì số liệu không so sánh được.
Tấm hiệu chuẩn. Tấm có hệ số phản xạ đã biết ở các dải. Chụp trước và sau mỗi chuyến bay.
Cách chụp. Đặt tấm nằm ngang, không có bóng đổ lên, chụp từ trên xuống ở khoảng cách phù hợp.
Bảo quản tấm. Bẩn hoặc xước thì hệ số phản xạ thay đổi và hiệu chuẩn sai. Giữ trong hộp, không chạm tay lên bề mặt.
Cảm biến ánh sáng trên máy bay. Đo cường độ ánh sáng liên tục trong lúc bay. Cho phép bù thay đổi ánh sáng giữa các ảnh. Rất hữu ích khi mây thay đổi.
Chụp tấm nhiều lần. Nếu chuyến bay dài hoặc điều kiện ánh sáng thay đổi.
Ghi lại thời gian và điều kiện. Cần cho việc xử lý và cho việc so sánh giữa các lần bay.
Bỏ qua hiệu chuẩn thì sao. Vẫn có ảnh và vẫn tính được chỉ số, nhưng số liệu chỉ so sánh được trong nội bộ một chuyến bay, không so được giữa các lần.
Quy trình bay và xử lý
Thời điểm bay. Gần trưa cho góc mặt trời cao và bóng ngắn. Điều kiện ánh sáng ổn định nhất.
Tránh mây rải rác. Ánh sáng thay đổi giữa các ảnh. Đây là điều kiện xấu nhất cho đa phổ.
Độ phủ. Tương tự bay khảo sát thông thường, thường cao hơn một chút.
Đồng bộ các dải. Cảm biến nhiều ống kính chụp từ các vị trí hơi khác nhau. Phải căn chỉnh các dải với nhau — bước xử lý quan trọng.
Ghép ảnh. Tương tự ảnh thường nhưng xử lý từng dải và giữ chúng khớp nhau.
Tính chỉ số. Từ các dải đã hiệu chuẩn. Phần mềm chuyên dụng có sẵn nhiều công thức.
Phân vùng. Chia bản đồ chỉ số thành các vùng theo ngưỡng. Đây là sản phẩm dùng được cho người nông dân.
Kiểm chứng. Đi tới vài vùng và xem thực tế. Bắt buộc.
Ứng dụng ngoài nông nghiệp
Giám sát chất lượng nước. Phát hiện tảo nở hoa, độ đục, ô nhiễm. Các chất khác nhau có đặc trưng phổ khác nhau.
Phân loại thảm thực vật. Phân biệt loại cây, phát hiện loài xâm lấn.
Giám sát rừng. Phát hiện cây chết, cây bị sâu bệnh, vùng suy thoái.
Khảo cổ. Dấu vết công trình cổ dưới đất ảnh hưởng tới cây mọc phía trên, thấy được ở một số dải phổ.
Giám sát ô nhiễm đất. Gián tiếp qua tình trạng thực vật.
Phân loại lớp phủ đất. Cho quy hoạch và quản lý tài nguyên.
Điểm chung. Đa phổ hữu ích khi cần phân biệt những thứ trông giống nhau trong ảnh thường nhưng khác nhau về đặc tính phản xạ.
Giới hạn chung. Nó đo phản xạ bề mặt. Mọi kết luận về nguyên nhân đều là suy diễn và cần kiểm chứng.
Trước khi đầu tư
Xác định bài toán cụ thể. Đa phổ giải bài toán nào mà camera thường không giải được. Nếu không trả lời được thì chưa nên mua.
Thử với dịch vụ thuê. Bay thử một lần, xem kết quả có hữu ích không.
Kiểm khách hàng có hiểu không. Sản phẩm đa phổ khó giải thích hơn ảnh. Khách hàng không hiểu thì không trả tiền lần hai.
Chi phí đi kèm. Tấm hiệu chuẩn, phần mềm xử lý, thời gian học.
Thời gian xử lý lâu hơn. Nhiều dải, nhiều bước. Tính vào giá dịch vụ.
Cần kiến thức chuyên ngành. Để diễn giải. Không có thì sản phẩm chỉ là bản đồ màu.
Cân nhắc camera thường trước. Rất nhiều bài toán nông nghiệp giải được bằng ảnh màu — đếm cây, đo diện tích, phát hiện khoảng trống, phát hiện vùng úng.
Và bắt đầu từ đó. Xây được dịch vụ với camera thường rồi mới nâng cấp là con đường ít rủi ro hơn.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao dải hồng ngoại gần quan trọng với thực vật?
Vì cấu trúc mô lá khoẻ phản xạ rất mạnh ở dải này, còn lá bị stress phản xạ ít hơn. Kết hợp với dải đỏ mà diệp lục hấp thụ mạnh cho ra các chỉ số thực vật.
Điều gì xảy ra nếu bỏ qua hiệu chuẩn?
Vẫn tính được chỉ số nhưng số liệu chỉ so sánh được trong nội bộ một chuyến bay, không so được giữa các lần bay hay các điều kiện ánh sáng khác nhau.
Điều kiện thời tiết nào xấu nhất cho bay đa phổ?
Mây rải rác, vì ánh sáng thay đổi giữa các ảnh. Cảm biến ánh sáng gắn trên máy bay giúp bù được phần nào.
Nên làm gì trước khi đầu tư cảm biến đa phổ?
Xác định bài toán cụ thể mà camera thường không giải được, và thử bằng dịch vụ thuê một lần để xem kết quả có thực sự hữu ích không.
Đọc thêm trong Tìm kiếm cứu nạn và UAV khảo sát & lập bản đồ.
