[发明专利]一种基于无人机热红外的蒸散发自动监测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于无人机热红外的蒸散发自动监测方法及系统，所述方法包括：使用无人机搭载热红外成像装置根据预设的航线飞行，获取目标区域的热红外图像；采集目标区域内的环境信息；根据所采集的热红外图像以及目标区域内的环境信息，使用三温模型计算目标区域的蒸散发。本发明提供的基于无人机热红外的蒸散发自动监测方法及系统通过热像图信息提取，可准确监测蒸散发，操作简单，使用方便。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特别涉及一种基于无人机热红外的蒸散发自动监测方法及系统。

背景技术

蒸发与蒸腾是水循环能量平衡和水分平衡的重要组成部分。在目前水资源日益短缺的情况下，为了合理的定量化管理和分配水资源，不同下垫面蒸散发研究日益成为各个领域的研究热点。常用的模型计算需要较为理想均一的下垫面条件及环境，还需要一些实地测量的参数，如风速、水汽压、表面温度等，因此在应用中均受到一定限制。现有技术将三温模型引入参考土壤、参考叶片的概念，不需要空气动力学阻抗和表面阻抗，只利用表面温度、参考表面温度和气温即可反演蒸散量和评价环境质量。该模型参数少、应用遥感技术观测实际水文过程，具有重要意义。但是现有的三温模型土壤蒸发测量方法在实际使用中存在着测量不准确、测量不便等缺点。

温度在绝对零度以上的任何物体都会产生自身的分子和原子无规则运动，并不停地辐射出热红外能量，红外热成像技术正是基于这一原理，通过红外探测器将物体红外热辐射的功率信号转换成电信号后，经成像装置的放大处理，模拟出被扫描物体表面温度的空间分布，形成视频信号传至显示屏或监视器上，得到与物体表面热分布相对应的热像图。红外热成像技术开始主要应用于军事，后来在工业、农业、消防、森林管理等民用事业上应用，近些年在遥感反演诸如土地和植物水分收支领域应用越发广泛。传统红外测温拍摄方法为人工利用手持红外热成像仪拍摄，优点是精度高，画质稳定。但存在以下缺点：(1)人工成本高，高频率拍摄例如白昼间隔每小时对多块样地进行红外测温拍摄时，则需要多人配合完成；(2)拍摄场景具有局限性，如野外复杂地形，最佳拍摄点难以选取，在城市蒸散发研究中，需在30-50米高度拍摄。

发明内容

针对以上问题，本发明专利目的在于设计了一种基于无人机热红外的蒸散发自动监测方法及系统，通过热像图信息提取，可准确监测蒸散发，操作简单，使用方便。

本发明具体的技术方案如下：

本发明提供一种基于无人机热红外的蒸散发自动监测方法，包括：

使用无人机搭载热红外成像装置根据预设的航线飞行，获取目标区域的热红外图像；

采集目标区域内的环境信息；

根据所采集的热红外图像以及目标区域内的环境信息，使用三温模型计算目标区域的蒸散发。

具体的，本发明所述使用三温模型计算目标区域的蒸散发，具体的，蒸散发模型公式为：

LE＝LE_s+LE_c；

其中，LE为蒸散发，LE_s为土壤蒸发，LE_c为植被蒸腾，G_s为土壤热通量，G_sd为参考土壤热通量，R_n，s为净辐射，R_n，sd为参考土壤净辐射，R_n，c为叶片净辐射、R_n，cp为参考叶片净辐射，T_s为土壤表面温度，T_a为气温，T_sd为参考土壤温度，T_c为叶片温度，T_cp为参考叶片温度。

具体的，本发明所述蒸散发模型公式进一步包括：