Telecturarea hiperspectrală este frontiera actuală a tehnologiei de teledetecție, utilizarea multor benzi de undă electromagnetice foarte înguste din obiectul de interes pentru a obține date relevante, conține o mulțime de informații spațiale, radiometrice și spectrale, a căror dezvoltare este o revoluție În teledetecție, dar a provocat, de asemenea, o schimbare fundamentală a tehnicilor de prelucrare a datelor și analiză a informațiilor, astfel încât originalul în teledetectarea cu bandă largă în materialul nedetectabil, în teledetecție hiperspectrală poate fi detectată. Deci, ce este hiperspectral? Începe cu banda vizibilă a soarelui.
De ce este lumea colorată?
Indiferent dacă este sudul cerului sau schimbarea anotimpurilor, de ce simțim că lumea este atât de colorată? Curcubeul care se limpezește după o zi ploioasă ne poate ajuta să rezolvăm răspunsul. Lumina soarelui este de fapt o lumină de culoare mixtă, prin împrăștierea picăturilor de apă în aer este defalcată într-o lumină monocromatică colorată, constituind toate culorile pe care le pot percepe ochii noștri, această parte a luminii este definită ca lungimile de undă vizibile ale soarelui.
În plus, lumina soarelui conține și lumină în lungimile de undă ultraviolete și infraroșii. Cu toate acestea, aceeași culoare a luminii pentru ochii noștri umani este, de asemenea, o culoare complexă a luminii care conține mii de benzi, care este mult peste limita ochilor umani pentru a distinge. În același timp, obiecte diferite sunt compuse din elemente diferite și compușii lor, structura materialului este de asemenea diferită, ceea ce duce la lungimea de undă a luminii reflectate sau împrăștiate pe suprafața obiectului, de asemenea, arată specificitate; Diferite obiecte din diferite stări de diferite lungimi de undă ale reflectării luminii sau a abilității de împrăștiere este diferită, dar face ca obiectul să aibă o culoare diferită sau caracteristici spectrale, la fel ca „amprentele precum informațiile despre„ amprenta digitală ”, pot distinge caracteristicile și compoziția atmosferică din Un mod fin. Astfel de caracteristici spectrale unice ale substanțelor constituie baza pentru identificarea și analizarea caracteristicilor diferitelor obiecte în știința teledeteștii.
Pentru a dobândi cu exactitate informații de lumină în diferite benzi de lungime de undă, senzorii de la distanță optici ai sateliților au adoptat succesiv tehnologia imagistică multispectrală și tehnologia de imagistică hiperspectrală, în care lumina reflectată sau împrăștiată de obiecte este împărțită în benzi specifice de lungime de undă de lumină cu ajutorul filtrelor, Sunt identificate prisme, grătare și alte dispozitive de împărțire a luminii și ținte, iar teledetecția este cuantificată pe baza informațiilor privind caracteristicile spectrale primite de la sol sau de la reflectarea sau împrăștierea atmosferică.
Inițial, teledetecția de la sol a utilizat un sistem de tehnologie de imagistică multi-spectrală, adesea doar câteva canale, fiecare canal conține informații optice cu lungimi de undă zeci de nanometre lățime și poate realiza capacitatea de detectare spectrală atât în direcțiile infraroșii, cât și în cele ultraviolete. Cu toate acestea, pentru obiecte sau obiecte similare din stări diferite, vârfurile caracteristice ale spectrelor lor de reflectanță sunt de obicei similare, așa cum se arată în figura de mai jos, vârfurile caracteristice ale celor patru specii de copaci sunt doar ușor diferite la 960 nanometri și pentru a avea Distingeți între categoriile de diferite specii de copaci, este necesară o rezoluție spectrală mai mică de zece nanometri; De exemplu, pentru clasificarea și identificarea rocilor, apariția dăunătorilor și a bolilor în culturi, solul a fost renovat pentru agricultură și focare de floră sau cianobacterii, de exemplu, pentru clasificarea și identificarea rocilor, dăunătorilor de cultură și Boli, renovare și cultivare a solului, focare de înflorire a apei sau cianobacterii, poluarea aerului și alte probleme, care sunt reflectate în spectre doar în câțiva nanometri de schimbare, mijlocul tradițional de detectare multispectrală este depășit, iar rata de succes de identificare nu este ridicată .
Odată cu începutul dezvoltării tehnologiei hiperspectrale de teledetecție în anii ’70, domeniul teledetecției optice a suferit schimbări revoluționare și a format treptat un câmp popular de tehnologie de frontieră. Tehnologia hiperspectrală de teledetecție este o tehnologie bazată pe foarte multe date de imagine cu bandă îngustă, care combină tehnologia imagistică cu tehnologia spectrală pentru a detecta spațiul geometric bidimensional și informațiile spectrale unidimensionale ale țintei și pentru a obține continuu, cu bandă îngustă, cu bandă îngustă Date de imagine cu rezoluție spectrală ridicată. Tehnologia de imagistică hiperspectrală se dezvoltă rapid, iar cele comune includ spectroscopie de grătare, spectroscopie cu filtru reglabil acusto-optic, spectroscopie prismă și acoperire cu cipuri.
Care sunt caracteristicile tehnice ale teledetecției hiperspectrale?
Hiperspectral （ Camera hiperspectrală ） Banda cu un singur canal este îngustă, rezoluția sa spectrală este la fel de mare ca nanometrul (nm) ordinea mărimii (în general mai puțin de 10 nm), numărul de canale spectrale până la zeci sau chiar sute de mai multe, pentru a obține, pentru a obține mai multe, pentru a obține mai multe, pentru a obține mai multe, pentru a obține mai mult Reflectarea continuă a materialelor / împrăștierea datelor spectrale continue, care pot fi realizate în gama de bandă de undă de undă vizibilă, aproape infraroșu, cu infraroșu mediu și termică și achiziție de date hiperspectrale.
Distinsă de tehnologia tradițională de teledetecție multispectrală pentru a distinge țintele bazate pe diferențe de culoare, tehnologia hiperspectrală de teledetecție poate obține eșantionare discretă în spațiul spectral, iar țintele care pot fi distinse sunt, în general, cele care au diferențe evidente în spațiul spectral, cum ar fi corpurile de apă de apă , vegetație și pământ gol. Televersia hiperspectrală este o tehnologie multidimensională de achiziție a informațiilor care combină tehnologia imagistică și tehnologia spectrală, care poate dobândi simultan informațiile spațiale bidimensionale ale țintei și informațiile spectrale a treia dimensiune și analiza informațiile compoziționale ale materialului prin morfologia a treia dimensiune Curbele spectrale pentru identificarea țintei, precum și caracteristicile țintă, care pot distinge diferite categorii de același tip de caracteristici. Conform diferitelor scenarii de aplicare, selectivitatea spectrului devine flexibilă și diversificată, ceea ce îmbunătățește capacitatea distingerii și identificării caracteristicilor, distinge eficient diferite categorii aparținând aceluiași tip de caracteristici, realizează „spectre diferite pentru același tip de caracteristică” și „Caracteristici diferite pentru același tip de spectru” și reduce fenomenul confuziei spațiale spectrale a trăsăturilor, cum ar fi fenomenul diferitelor specii de arbori. Poate reduce fenomenul confuziei spațiale spectrale a caracteristicilor, cum ar fi identificarea diferitelor specii de copaci și a mineralelor diferite; În același timp, datele hiperspectrale pot fi utilizate pentru extragerea parametrilor bio-fizici și chimici și pentru analiza biochimică a clorofilei A, lignina și celuloza vegetației.
Dezvoltarea tehnologiei hiperspectrale de teledetecție face ca teledetecția să fie de la analiza calitativă la transformarea cantitativă sau semi-cantitativă, principala aplicare a tehnologiei tradiționale de teledetecție imagistică se bazează pe analiza calitativă, o parte a rezultatelor analizei cantitative ale exactității rezultatelor nu se află nu este Ideal, care este în mod evident legat de rezoluția spectrală și spațială a senzorului imagistic, interferența fundalului atmosferic și a solului și a altor limitări, rezoluția hiperspectrală imagistică teledetentarea se rupe mai întâi prin rezoluția spectrală a unei rezoluții spectrale înalte, cu rezoluție de înaltă limitare, la distanță de teledetecție, în primul rând Se întrerupe limitarea rezoluției spectrale, care suprimă în mare măsură influența altor factori deranjante în spațiul spectral, ceea ce este foarte util pentru îmbunătățirea exactității rezultatelor analizei cantitative.
Ce sunt aplicațiile hiperspectrale?
În comparație cu imagini de înaltă rezoluție și multi-spectrale, imaginile hiperspectrale au o rezoluție spectrală ridicată și multe benzi, care pot obține curbe de caracteristici spectrale aproape continue ale caracteristicilor, iar benzile specifice pot fi selectate sau extrase în funcție de necesitatea de a evidenția caracteristicile țintă; Datele curbei spectrale continue cuantificate oferă condiții pentru introducerea clasificării imaginilor în modelul mecanismului spectral al caracteristicilor, care conține informații radiometrice, spațiale și spectrale bogate și este sinteza unei varietăți de informații. Conține informații radiometrice, spațiale și spectrale bogate și este un purtător cuprinzător al diferitelor informații. Imaginile hiperspectrale sunt utilizate pe scară largă în domeniile cartografiei geomorfologice, explorării resurselor, teledetecției agricole, a teledetelării mediului, monitorizării forestiere, a teledeteștii solului, a culorii apei și a culorii și a științei atmosferice.
1. teledetecție pentru clasificarea caracteristicilor
Figura prezintă datele hiperspectrale ale zonei de coastă din Dubai achiziționate de senzori de la distanță hiperspectrală, care pot recunoaște cu exactitate informațiile despre categoriile majore de caracteristici, cum ar fi corpurile de apă, clădirile, drumurile, solul gol etc. împărțit în 3 ~ 5 subcategorii eficiente din fiecare categorie majoră și poate recunoaște, de asemenea, informațiile navelor din marea îndepărtată.
2. Explorarea minereului
Tehnologia hiperspectrală de teledetecție poate oferi un impuls pentru explorarea geologică. Pe baza analizei curbelor spectrale ale rocilor obținute, pot fi cunoscute tipurile de distribuție minerală și aria locului. Figura arată că datele hiperspectrale de teledetecție au extras în mod efectiv două tipuri de informații minerale despre sericit și clorit în zona Dulan din Qinghai, iar după transformarea MNF, îmbunătățește recunoașterea informațiilor de litologie și geologie tectonică.
3. teledetecția mediului de apă
Datorită unei anumite asemănări între spectrele plantelor de apă și înflorirea apei și spectrele vegetației, este dificil pentru datele de teledetecție multispectrale utilizate în mod obișnuit să identifice cu exactitate înfloririle de apă și plantele de apă și doar datele de detectare a telespectului hiperspectral pot capta The Water Farms, și numai datele de detectare hiperspectrală pot capta The The Aped the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the tH Diferențe spectrale detaliate între înfloririle complexe și variabile ale apei, plantele de apă și corpul apei, astfel încât să identifice cu exactitate înfloririle de apă și plantele de apă. Figura arată harta de mediu a corpului regional de apă Yunnan Dianchi dobândit de senzorul de la distanță hiperspectral, transportat prin satelit, care poate identifica clar materia organică dizolvată colorată (CDOM), clorofila A (CHL-A) și concentrația de solide suspendate (TSM) în corpul apei. Între timp, parametrii calității apei ale râurilor mici și ale lacurilor, altele decât Dianchi, sunt, de asemenea, recunoscuți în mod clar în imagine.
4. teledetecție atmosferică
Monitorizarea de teledetecție a emisiilor de sursă a punctului metan a fost efectuată în Libia și Statele Unite, folosind date hiperspectrale de teledetecție cu algoritmi de inversare a concentrației de metan optimizate. Figura (a) arată rezultatele monitorizării scurgerii de metan din puțul de ulei Dor Marada din Libia, iar Figura (B) arată rezultatele monitorizării scurgerii de metan din puțul de petrol DCP din mijlocul bazinului Permian al Statelor Unite, care poate fi cu exactitate Monitorizați un pen de emisie de metan limpede în regiune.
Videoclipul camerei hiperspectrale UAV la locul de muncă
