ENVIS?近地遙感生態觀測系統

ENVIS?近地遙感生態觀測系統，由軌道式近地遙感平臺、成像系統和傳感器系統（監測系統）組成。軌道式近地遙感平臺可根據安裝場地環境、樣地或樣方觀測要求，選配可切換軌道式，或大型懸浮式軌道，也可根據需求選配移動式平臺；成像系統包括高光譜成像、Thermo-RGB成像；傳感器系統包括環境因子監測傳感器和植物冠層監測傳感器等。適應于原位群落或生態系統（草原、濕地、農業、林地等不同生態類型）、蒸滲儀系統生態結構要素及其生態過程觀測等。

自左至右依次為：大型懸浮軌道式近地遙感平臺、可切換軌道式近地遙感平臺、移動式平臺

主要功能特點：

√ 懸浮軌道近地遙感平臺專 利技術（ZL 2020 2 0515701.X）與SpectraScan近地遙感平臺專 利技術（ZL20212 1478998.8）,ENVIS生態環境因子監測技術（ZL 2019 2 2377914.0），可選配PhenoPlot輕便型近地遙感系統

√ 標配VNIR（400-1000nm）和SWIR（900-1700nm）高光譜成像觀測、Thermo-RGB成像觀測，可選配LEDIF葉綠素應成像、UV-MCF（紫外光激發生物熒光成像）成像觀測系統

√ 點測量（Spot measurement）與成像測量（Space measurement）技術相結合，多源信息融合，建模反演，滿足不同場景生態系統觀測需求

√ 除空氣、土壤生態因子傳感器監測外，植物點測量傳感器系統包括光譜監測、冠層溫度監測、葉綠素熒光監測等，還可選配空氣CO2、葉片溫度、植物莖流等傳感器

√ 近地遙感平臺既可搭載高光譜成像等傳感器，也可搭載植物點測量傳感器系統，實現對樣方原位生態系統或蒸滲儀系統的長期觀測

√ 可選配移動式點測量（葉片尺度或冠層尺度）儀器，如手持式葉綠素熒光測量儀、手持葉夾式高光譜儀（測量葉片光譜及VIs等）、便攜式光合儀、冠層NDVI/PRI測量儀等

√ 基于LUE（光利用效率）GPP評估模型參數如NDVI、增強植被植物EVI、歸一化差值水植物NDWI、MCARI、紅邊位置指數REP2等

√ 光合物候觀測指數:可成像分析 PRI570、PRI515、CCI、NIRv，并據此成像分析 GPP

√ 植被結構指數:可成像分析 NDVI、RDVI、OSAVI、EVI、MCARI、MTVI 等十幾個植被結構指數， 并據此成像分析 LAI 等

√ FLD3 SIF 成像分析（太陽光誘導葉綠素熒光成像分析）、太陽光誘導葉綠素熒光指數成像分析

√ Thermo-RGB融合成像分析，區分陽光照射葉片和陰影葉片的氣孔導度響應，可成像測量分析陽光照射葉片、陰影葉片及土壤等不同組分的面積、溫度等，進 一步解析冠層不同光照組分光合作用等狀態。陽光照射葉片有著比陰影葉片更高的Vcmax，其光合作用、氣孔導度、溫度等不同表現可以深入研究分析環境(光照)、植物冠 層結構、生產力等之間的相互關系

√ 組合命令+位置記憶：可一鍵注冊、記錄、保存、讀取XYZ位置信息，并自定義Protocols，自動移動精 準定位，適用于野外長期固定重復測量

√ 原位（in-situ）實時高時空分辨率、高通量（野外大型樣方）生態觀測

主要技術指標：

1） 軌道式觀測平臺：可切換軌道式平臺，跨度2-5m；大型軌道式平臺，跨度5-20m，可客戶定制其它規格。軌道長度可定制，標配高度2m，滿足不同樣方或樣地生態觀測需求

2） 控制系統：嵌入式操作系統，10英寸觸摸顯示屏，PC端全中文操作軟件，無線操控，可設置10條命令protocols，可實現系統自動運行

3） 標配400-1000nm、900-1700nm高光譜成像傳感器，可選配1000-2500nm高光譜成像或中波紅外高光譜成像

4） SpectrAPP?高光譜成像分析軟件：NDVI、PRI、VOG、WBI、ARI、CRI等近百種光譜成像指數

5） 葉綠素熒光成像測量分析，FluorVision?分析軟件，可進行SIF光譜成像分析等

6） Thermo-RGB成像融合分析參數：葉片/冠層的長度、寬度、周長、凸包面積、圓度、長寬比、緊實度等形態參數；最 大、最小、平均溫度；VIgreen、VEG、ExG、ExGR、GLI、CIVE、COM、WI、Lab、R/G/B、R/G、B/R、HSV顏色參數等

7） 激光雷達：三維彩色點云、分類點云、冠幅、株高、距離、剖面高度、坐標等

8） 環境因子：空氣溫濕度、太陽輻射、PAR、土壤水分、土壤溫度等等

應用案例：

1、基于SIF成像的植物農藥脅迫響應

自左至右依次為：植物反射光譜及反射率（白板校準），注意762nm的O2-A吸收峰值；銅錢草葉綠素熒光光譜，藍色曲線為施加敵草隆（DCMU）、紅色未施加敵草隆；銅錢草太陽光誘導葉綠素熒光成像，左邊為未施加敵草隆，右邊施加敵草隆，施加敵草隆后由于PSII QA電子傳遞被抑 制（光化熒光淬滅阻斷），葉綠素熒光增強（EcoTech?實驗室提供）

2、混合草地群落物種多樣性研究

 德國卡爾斯魯厄理工學院地理和地理生態學研究所論證了近地光譜成像監測+點測量數據應用于半自動野外生態調查的可能性，對草地物種進行了分類，并在物種和結構多樣性不同梯度下估算其覆蓋范圍，且發現處于下位層的植物也可被較準確地估算出來。（參考文獻：Lopatin J,Fassnacht F E, Kattenborn T,et al.Mapping plant species in mixed grassland communities using close range imaging spectroscopy[J]. Remote Sensing of Environment, 2017,201:12-23.）