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遥感领域中的 “火眼金睛”

2020-6-16 7:55:34 来源:中国矿业报 作者:解飞 刘景涛 张玉玺

相信大家一定都看过电影《地道战》,民兵修筑能打能躲、防水防火防毒的地道,用房屋、水井、烟囱等进行掩饰,这些地方从表面上看似和周围一样,但地下四通八达,村村相连、户户相通,用以迷惑敌人。而在今天,这种伪装就派不上用场了,高光谱遥感的“火眼金睛”能精确地将这些地道找出来。

高光谱遥感技术到底是什么?它的“火眼金睛”又是怎样炼成的呢?

高光谱遥感实际上是一种简称,它的全称是“高光谱分辨率遥感”。不同于多光谱遥感中根据颜色和形态的差异来分辨目标,高光谱遥感根据谱段光谱曲线的形态来分析目标是什么;能在可见光到短波红外范围内连续光谱成像,不仅光谱探测范围超过了肉眼的感知,还能连续记录数百个光谱波段。因此,如果说肉眼光学成像能看到物质的形状、尺寸等信息,光谱分析则能获取物质的成分信息。上面所提到的高光谱遥感技术可以轻易发现被伪装后的地道,这是因为土壤被挖开后再填回去,土壤的结构、水分都发生了改变,高光谱遥感技术就可以通过这种细微的土质变化,从而发现地道的所在之处。阿富汗战争中,美军就是利用高光谱遥感仪器,探测出了塔利班武装伪装起来的军事设施。

当前,高光谱遥感应用领域十分广泛。地质行业是高光谱遥感应用中最成功的一个领域,不同的岩石、土壤、水体在电磁波谱上显示的诊断光谱特性可以帮助人们对其进行识别;利用高光谱成像仪可以测定沿河、江河、湖泊中的浮游生物、有机质、悬浮物和水生植物等,以及他们的分布。在农业生产管理中,高光谱遥感技术可以对任何一种农作物的种类、种植面积、长势等情况进行调查监测,甚至可以对农作物的叶绿素含量、氮磷钾含量、含水量等进行分析。高光谱遥感在研究环境方面也有突出的贡献,利用0.94um、1.04um和1.14um三个特征光谱通道对大气状况进行研究;利用高光谱遥感数据探测火灾的发生地点、燃烧的后果以及与燃烧现象有关的地表生物量等用于对危险环境因素的评估。除上述传统行业外,高光谱技术在医学、刑侦、文物保护等非传统遥感行业中也开展了广泛的探索性应用,如中科院与故宫博物院等单位合作,运用摆扫式地面高光谱成像仪在古画、唐卡、壁画、墨书等文物的识别和鉴定方面取得了开创性成果;将高光谱扫描仪嵌入到智能手机里,人们就能够随时随地用手机快速检测果蔬农药残留和食品品质安全等信息。

巨大的应用前景使高光谱遥感技术成为当前国际上遥感技术的前沿领域,我国在高光谱遥感研究上处于国际领先地位,特别是高光谱对地观测卫星“高分五号”的发射升空,将大大提升我国在生态环境、自然资源、农林产业等多个领域遥感监测方面的能力,助力美丽中国建设,使我国高光谱遥感技术再上新台阶。

(作者单位:中国地质科学院水文地质环境地质研究所)

网站编辑:宫莉

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