Оптимизация спектральных информационных каналов для флуоресцентного контроля состояния растений

Abstract

Currently, vegetation monitoring is one of the promising trends in remote sensing.The paper considers the search of optimal spectral data channels for remote (noncontact) fluorescent vegetation monitoring, with the wavelength in a long-wave ultraviolet spectral range used for fluorescence excitation.Based on the experimentally measured spectra of the laser-induced fluorescence, the paper conducts mathematical simulation and determines optimal data recording channels for the laser fluorescent method to detect vegetation areas under stress because of adverse evolution conditions for eye-safe laser fluorescence excitation wavelength of 0.355μm.A fluorescence spectra database is created to contain different types of plants in normal and adverse conditions for evolution.Based on the experimentally measured laser-induced fluorescence spectra of a variety of plants, the probabilities of proper detection and false alarms are obtained to solve a problem of detecting vegetation areas under stress.It has been shown that for eye-safe laser wavelength of 0.355μm the high detection reliability can be provided using the spectral data channels with the central wavelengths both of 0.69 and 0.74μm and of 0.44 and 0.69μm.Using spectral data channels with the central wavelengths of 0.44 and 0.69μm allows providing the higher probability of the proper detection of vegetation stress and the lower false alarm probability for most of the plants.It seems promising to conduct vegetation monitoring using three spectral data channels with the central wavelengths of 0.44, 0.69 and 0.74μm to obtain the high probability of detection and the low false alarm probability for all of the plants.В настоящее время одним из перспективных направлений дистанционного зондирования является мониторинг состояния растительного покрова.Статья посвящена определению оптимальных спектральных информационных каналов для дистанционного (неконтактного) флуоресцентного контроля состояния растительности при использовании для возбуждения флуоресценции длины волны излучения в длинноволновом ультрафиолетовом спектральном диапазоне.В статье на основе экспериментально измеренных спектров лазерно-индуцированной флуоресценции проведено математическое моделирование и определение оптимальных информационных каналов регистрации для лазерного флуоресцентного метода обнаружения участков растительности, находящейся в стрессовом состоянии из-за неблагоприятных для развития условий, для безопасной для зрения лазерной длины волны возбуждения флуоресценции 0,355 мкм.Создана база данных спектров флуоресценции разных типов растений в нормальных условиях и в условиях неблагоприятных для развития.На основе экспериментально измеренных спектров лазерно-индуцированной флуоресценции различных видов растений получены вероятности правильного обнаружения и ложных тревог для задачи обнаружения участков растительности, находящейся в условиях неблагоприятных для развития.Показано, что для безопасной для зрения лазерной длины волны возбуждения флуоресценции 0,355 мкм высокая надежность обнаружения может быть обеспечена при использовании спектральных информационных каналов как с центральными длинами волн 0,69 и 0,74 мкм, так и с центральными длинами волн 0,44 и 0,69 мкм.При этом, использование спектральных информационных каналов с центральными длинами волн 0,44 и 0,69 мкм позволяет обеспечить для большинства растений более высокие вероятности правильного обнаружения стрессовых состояний растений и более низкие вероятности ложных тревог.Представляется перспективным проводить мониторинг состояния растений при использовании трех спектральных информационных каналов с центральными длинами волн 0,44; 0,69 мкм и 0,74 мкм для получения высоких вероятностей правильного обнаружения и низких вероятности ложных тревог для всех растений

    Similar works