“火眼金睛”的高光譜遙感，能用來(lái)做什么？

看記錄片《我在故宮修文物》有一場(chǎng)景印象深刻：

技術(shù)人員用一臺儀器掃描古字畫(huà)，掃描信息經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)處理后，文物修復專(zhuān)家就能發(fā)現字畫(huà)上肉眼看不見(jiàn)的信息，甚至還能分析出繪畫(huà)技法和當時(shí)用的顏料。

這臺神奇的儀器就是高光譜掃描儀。

高光譜遙感技術(shù)為何能“穿透”探測

人們日常生活中所見(jiàn)的光，是由多種顏色構成的復色光，通過(guò)棱鏡等分光后顯現的是單色光。這些單色光按不同波長(cháng)（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。

根據諸多研究表明，不同物質(zhì)有它獨屬的“指紋光譜”，高光譜遙感技術(shù)可準確捕獲這一重要信息，提高人眼及遙感觀(guān)測能力。甚至達到“穿透”探測的效果。

以下為飛燕遙感高光譜影像案例：

高光譜遙感特點(diǎn)

高光譜遙感的特點(diǎn)是能在可見(jiàn)光到短波紅外的光譜區間連續成像，傳統的彩色相機只能記錄紅綠藍三個(gè)通道的影像，且每個(gè)通道的帶寬很寬，而高光譜成像所記錄的通道數量可以達到數百個(gè)，且光譜通道很窄，分辨率很高，其光譜探測范圍遠遠超過(guò)了人類(lèi)肉眼的感知范圍，能夠探測人眼無(wú)法看到的大量信息，提高人們對自然和物質(zhì)的認識。

當你看這篇文章時(shí)，你的眼睛會(huì )看到反射的能量。但計算機可以通過(guò)三個(gè)通道看到它：紅色、綠色和藍色。

如果你是一條金魚(yú)，你會(huì )看到不同的光。金魚(yú)可以看到人眼看不見(jiàn)的紅外輻射。

大黃蜂可以看到紫外線(xiàn)。同樣，人類(lèi)無(wú)法用我們眼睛看到紫外線(xiàn)輻射。

試想，如果我們能夠同時(shí)擁有人類(lèi)、金魚(yú)和大黃蜂的眼睛去看世界，那將會(huì )是什么樣？實(shí)際上，現在可以使用多光譜和高光譜傳感器來(lái)實(shí)現。

我們能用高光譜遙感技術(shù)做什么？

1、高光譜遙感技術(shù)在文物保護方面的應用

高光譜分析技術(shù)可用作鑒別文物，修復文物。它本身不損害文物本體，能幫助修復專(zhuān)家了解古書(shū)畫(huà)的顏料組成、繪畫(huà)技法，甚至能及早發(fā)現書(shū)畫(huà)潛在的病害信息。

高光譜技術(shù)甚至可以看出不同顏料產(chǎn)地光譜曲線(xiàn)的差異，據此科技人員居然還能反推出顏料的產(chǎn)地。

如紀錄片《我在故宮修文物》中利用高光譜技術(shù)能提取古畫(huà)的顏料信息，推算顏料產(chǎn)地，從而能在修復時(shí)精準選用顏料。

2、高光譜遙感技術(shù)能被合理運用到農業(yè)方面

用高光譜圖像估測牧草粗蛋白含量，研究為大面積粗蛋白含量的遙感反演及精準畜牧業(yè)的高效實(shí)施提供技術(shù)依據，也為今后智慧畜牧業(yè)的發(fā)展提供參考。

高光譜還能用在果蔬農藥殘留的檢測上。有沒(méi)有殘留農藥、殘留多少農藥，呈現的光譜特征會(huì )有細微的差別，通過(guò)分析這些差別，專(zhuān)業(yè)人員就能做出科學(xué)的判斷。

3、高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行黑臭水體監測

高光譜遙感技術(shù)可以對不同污染程度和不同污染來(lái)源的黑臭水體進(jìn)行區分。

利用高光譜數據對內陸水質(zhì)開(kāi)展水華和水生高等植物的識別，從而對水質(zhì)分布情況進(jìn)行監測，也是高光譜遙感的重要應用。通過(guò)將不同種類(lèi)的水體信息進(jìn)行傳輸，提升了了城市智能治水的能力。

黑臭水體監測

4、高光譜遙感技術(shù)還可以為地質(zhì)學(xué)家提供幫助

以前，地質(zhì)學(xué)家野外考察時(shí)，背著(zhù)包、拿著(zhù)羅盤(pán)，需要花很大氣力把采集到的礦物標本一一背回來(lái)進(jìn)行研究。

而自從有了高光譜儀器，他們只要到一個(gè)地方用高光譜儀器掃描一下，就可以獲得巖石的一條光譜曲線(xiàn)，從野外回來(lái)后根據光譜曲線(xiàn)進(jìn)行分析，可以知道這個(gè)地方礦物分布種類(lèi)以及區域。

高光譜這雙“火眼金睛”

地球上不同的元素及其化合物都有自己獨特的光譜特征，光譜被看作是辨別物質(zhì)的“指紋”。高光譜則是協(xié)助我們看清這些“指紋”的“有色眼鏡”。

從宏觀(guān)上，高光譜遙感實(shí)現了從“定性到定量”的遙感對地觀(guān)測，在地礦、農業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、軍事等領(lǐng)域有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，是對地觀(guān)測領(lǐng)域的國家重大需求。

從微觀(guān)上，高光譜遙感能分辨出觀(guān)測物質(zhì)的分子和原子結構，能夠探測人眼無(wú)法看到的大量信息，提高人們對物質(zhì)成分的認知，使高光譜遙感由“高大上”走入生活。高光譜遙感檢測技術(shù)已經(jīng)在食品安全、文物鑒定等應用領(lǐng)域得到了廣泛認可。

飛燕遙感dgxinou.com編輯

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