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申请/专利权人：上海尤德建筑规划设计咨询有限公司

摘要：本发明公开了基于无人机多光谱数据的屋顶绿化植物碳含量分析系统，涉及无人机技术领域，通过实时监测各区域太阳光的入射角度，识别可能受到反射干扰的目标污染区域，并分析这些区域的光谱数据与正常植物反射特性的差异情况；随后，通过评估污染程度，将目标区域划分为高污染和低污染区域，并对低污染区域的数据进行校准，直接用于碳含量估算，对于高污染区域，系统通过动态调整数据采集频率和角度，提高光谱数据的精度，确保后续分析结果更加准确，显著提升了对屋顶绿化植物碳含量估算的可靠性，减小了光污染对多光谱数据采集的干扰。

主权项：1.基于无人机多光谱数据的屋顶绿化植物碳含量分析系统，其特征在于：包括数据获取模块、目标污染区域划分模块、反射特性分析模块、污染程度评估模块，污染程度划分模块以及调整模块；数据获取模块：将屋顶绿化植物划分为若干个监测区域，并在无人机飞行的过程中通过安装在无人机上的光线角度测量仪，实时监测，获取不同监测区域内太阳光的入射角度；目标污染区域划分模块：将各监测区域内太阳光的入射角度与屋顶材料的临界角进行对比分析，并将入射角度大于等于临界角的监测区域标记为目标污染区域；反射特性分析模块：对于目标污染区域，利用多光谱相机实时采集不同波段的光反射数据，根据植物的光谱反射特性对不同波段的光反射数据进行分析，判断目标污染区域的光谱反射与植物正常反射特性的差异情况以及屋顶材料对不同波段的光反射干扰程度；所述反射特性分析模块包括：对目标污染区域的光谱反射与植物正常反射特性的差异情况进行分析后生成反射谱宽度偏差指数，则反射谱宽度偏差指数的获取方法为：从多光谱相机采集的光谱数据中提取不同波段的反射光谱，分析反射峰值的形态和宽度变化，分别计算光谱曲线的一阶导数和二阶导数，确定光谱曲线的局部斜率和弯曲度，光谱曲线的一阶导数，计算表达式为：；式中，表示曲线的斜率，为光谱反射率，为波长变化率，以及计算光谱曲线的二阶导数，表达式为：；表示曲线的弯曲程度，计算光谱曲线在每个波长位置的弯曲程度，计算表达式为：；式中，是曲率，计算曲线的曲率随波长x的变化，在目标污染区域和普通区域分别计算曲率曲线，确定光谱反射峰的起点和终点，即曲率值开始显著变化的位置，计算反射峰的全宽半高，表达式为：；其中，和分别为反射峰的起点和终点波长，计算反射谱宽度偏差指数，表达式为：；式中，是目标污染区域的反射峰宽度，是植物正常区域的反射峰宽度，RBD是反射谱宽度偏差指数；将屋顶材料对不同波段的光反射干扰程度进行分析后生成光谱干扰比波动指数，则光谱干扰比波动指数的获取方法为：计算屋顶材料对不同波段的光反射与植物光谱反射之间的比例，其中，在每个波段λ上，计算光谱干扰比，计算表达式为：；式中，是屋顶材料在波长λ处的反射率，是植物在相同波长λ处的反射率，将各个波段的作为一组离散数据序列，用于傅里叶变换的输入，对光谱干扰比进行离散傅里叶变换，；Fk是傅里叶变换后的频域信号，表示波段分布的频率成分，k是频率索引，N是波段的数量，表示第n个波段的波长，i是虚数单位，是第n个波段的光谱干扰比，将傅里叶变换后的结果Fk转换成频率k对应的幅度，表达式为：；式中，ReFk是傅里叶变换结果的实部，ImFk是傅里叶变换结果的虚部，是频率k对应的幅度，计算光谱干扰比波动指数，表达式为：；为光谱干扰比波动指数；污染程度评估模块：根据目标污染区域的光谱反射与植物正常反射特性的差异情况以及屋顶材料对不同波段的光反射干扰程度，评估目标污染区域太阳光反射对光谱数据的整体污染程度；污染程度划分模块：根据评估结果，将目标污染区域划分为高污染区域和低污染区域，对于低污染区域，使用已知的植物光谱特征对低污染区域的数据进行校准，将校准后的数据直接用于碳含量估算模型；调整模块：对于高污染区域，将固定时间段内目标污染区域太阳光反射对光谱数据的整体污染程度进行进一步的分析，根据分析结果对植物光谱反射数据的采集频率和采集角度进行动态调整，以提高植物碳含量分析的准确性。

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