“火眼金睛”的高光譜遙感，能用來做什么？

看記錄片《我在故宮修文物》有一場景印象深刻：

技術(shù)人員用一臺儀器掃描古字畫，掃描信息經(jīng)過專業(yè)處理后，文物修復(fù)專家就能發(fā)現(xiàn)字畫上肉眼看不見的信息，甚至還能分析出繪畫技法和當(dāng)時用的顏料。

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?nèi)粘Ｉ钪兴姷墓?，是由多種顏色構(gòu)成的復(fù)色光，通過棱鏡等分光后顯現(xiàn)的是單色光。這些單色光按不同波長（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。

根據(jù)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(zhǔn)確捕獲這一重要信息，提高人眼及遙感觀測能力。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

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

當(dāng)你看這篇文章時，你的眼睛會看到反射的能量。但計算機可以通過三個通道看到它：紅色、綠色和藍色。

如果你是一條金魚，你會看到不同的光。金魚可以看到人眼看不見的紅外輻射。

大黃蜂可以看到紫外線。同樣，人類無法用我們眼睛看到紫外線輻射。

試想，如果我們能夠同時擁有人類、金魚和大黃蜂的眼睛去看世界，那將會是什么樣？實際上，現(xiàn)在可以使用多光譜和高光譜傳感器來實現(xiàn)。

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(yīng)用

高光譜分析技術(shù)可用作鑒別文物，修復(fù)文物。它本身不損害文物本體，能幫助修復(fù)專家了解古書畫的顏料組成、繪畫技法，甚至能及早發(fā)現(xiàn)書畫潛在的病害信息。

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

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

2、高光譜遙感技術(shù)能被合理運用到農(nóng)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(zhǔn)畜牧業(yè)的高效實施提供技術(shù)依據(jù)，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(nóng)藥殘留的檢測上。有沒有殘留農(nóng)藥、殘留多少農(nóng)藥，呈現(xiàn)的光譜特征會有細微的差別，通過分析這些差別，專業(yè)人員就能做出科學(xué)的判斷。

3、高光譜遙感技術(shù)進行黑臭水體監(jiān)測

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

利用高光譜數(shù)據(jù)對內(nèi)陸水質(zhì)開展水華和水生高等植物的識別，從而對水質(zhì)分布情況進行監(jiān)測，也是高光譜遙感的重要應(yīng)用。通過將不同種類的水體信息進行傳輸，提升了了城市智能治水的能力。

黑臭水體監(jiān)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，背著包、拿著羅盤，需要花很大氣力把采集到的礦物標(biāo)本一一背回來進行研究。

而自從有了高光譜儀器，他們只要到一個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，從野外回來后根據(jù)光譜曲線進行分析，可以知道這個地方礦物分布種類以及區(qū)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”。

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

從微觀上，高光譜遙感能分辨出觀測物質(zhì)的分子和原子結(jié)構(gòu)，能夠探測人眼無法看到的大量信息，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(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛認可。

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