Ano ang Hyperspectral Remote Sensing? Mga Teknikal na Katangian, Aplikasyon

August 23, 2024

Ang Hyperspectral Remote Sensing ay ang kasalukuyang hangganan ng Remote Sensing Technology, ang paggamit ng maraming napaka -makitid na electromagnetic wave band mula sa object ng interes upang makakuha ng may -katuturang data, naglalaman ng isang kayamanan ng spatial, radiometric at spectral triple information, ang pag -unlad ng kung saan ay isang rebolusyon Sa remote sensing, ngunit nagdulot din ng isang pangunahing pagbabago sa mga diskarte sa pagproseso ng data at pagsusuri ng impormasyon, upang ang orihinal sa malawak na band na remote na sensing sa hindi malilimutan na materyal, sa hyperspectral remote sensing ay maaaring makita. Kaya ano ang hyperspectral? Nagsisimula ito sa nakikitang banda ng araw.

Bakit makulay ang mundo?

Kung ito man ay timog ng kalangitan o ang pagbabago ng mga panahon, bakit sa palagay natin ay napakulay ng mundo? Ang bahaghari na nag -aalis pagkatapos ng isang maulan na araw ay makakatulong sa amin na malutas ang sagot. Ang sikat ng araw ay talagang halo-halong ilaw na ilaw, sa pamamagitan ng pagkalat ng mga patak ng tubig sa hangin ay nasira sa makulay na monochromatic light, na bumubuo ng lahat ng mga kulay na nakikita ng ating mga mata, ang bahaging ito ng ilaw ay tinukoy bilang nakikitang mga haba ng haba ng araw.

Bilang karagdagan sa ilaw ng araw ay naglalaman din ng ilaw sa ultraviolet at infrared wavelength. Gayunpaman, ang parehong kulay ng ilaw sa ating mga mata ng tao ay isang kumplikadong kulay din ng ilaw na naglalaman ng libu -libong mga banda, na malayo sa limitasyon ng mga mata ng tao upang makilala. Kasabay nito, ang iba't ibang mga bagay ay binubuo ng iba't ibang mga elemento at ang kanilang mga compound, ang istraktura ng materyal ay naiiba din, na humahantong sa haba ng haba ng haba o nakakalat na ilaw sa ibabaw ng bagay ay nagpapakita rin ng pagtutukoy; Ang iba't ibang mga bagay sa iba't ibang mga estado ng iba't ibang mga haba ng haba ng ilaw na pagmuni -muni o kakayahan sa pagkalat ay naiiba, ngunit ginagawa din ang bagay na may ibang kulay o parang multo na katangian, tulad ng "mga fingerprint tulad ng" fingerprint "na impormasyon, maaari itong makilala ang mga tampok at komposisyon ng atmospera sa isang mabuting paraan. Ang nasabing natatanging mga katangiang parang multo ng mga sangkap ay bumubuo ng batayan para sa pagkilala at pagsusuri ng mga katangian ng iba't ibang mga bagay sa remote sensing science.

different bands of sunlight

Upang tumpak na makakuha ng magaan na impormasyon sa iba't ibang mga banda ng haba ng haba, ang mga optical remote sensor ng mga satellite ay sunud -sunod na pinagtibay ang teknolohiyang imaging multispectral at teknolohiya ng hyperspectral imaging, kung saan ang ilaw ay sumasalamin o nakakalat mula sa mga bagay ay nahahati sa mga tiyak na haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng ilaw sa pamamagitan ng mga filter, Ang mga prisma, gratings at iba pang mga aparato na naghuhugas ng ilaw, at ang mga target ay nakilala at ang remote sensing ay binibilang batay sa impormasyong tampok na parang multo na natanggap mula sa lupa o mula sa pagmuni-muni ng atmospheric o pagkalat.

Sa una, ang remote sensing ng lupa ay gumagamit ng isang multi-spectral imaging teknolohiya system, madalas na ilang mga channel lamang, ang bawat channel ay naglalaman ng optical na impormasyon na may mga haba ng haba ng mga nanometro ng lapad, at maaaring mapagtanto ang kakayahang tumuklas ng spectral sa parehong mga direksyon ng infrared at ultraviolet. Gayunpaman, para sa mga katulad na bagay o bagay sa iba't ibang mga estado, ang mga katangian ng mga taluktok ng kanilang pagmuni -muni na spectra ay karaniwang magkatulad, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, ang mga katangian na taluktok ng apat na species ng mga puno ay bahagyang naiiba lamang sa 960 nanometer, at upang maging upang Makikilala sa pagitan ng mga kategorya ng iba't ibang mga species ng puno, ang isang parang multo na resolusyon na mas mababa sa sampung nanometer ay kinakailangan; Halimbawa, para sa pag -uuri at pagkilala sa Ang mga sakit, pag -aayos ng lupa at paglilinang, pamumulaklak ng tubig o pag -aalsa ng cyanobacteria, polusyon sa hangin at iba pang mga problema, na makikita sa spectra lamang sa ilang mga nanometer ng pagbabago, ang tradisyunal na paraan ng multispectral detection ay overstretched, at ang rate ng tagumpay ng pagkakakilanlan ay hindi mataas .

Sa simula ng pag -unlad ng hyperspectral remote sensing na teknolohiya noong 1970s, ang larangan ng optical remote sensing ay sumailalim sa mga rebolusyonaryong pagbabago at unti -unting nabuo ang isang tanyag na larangan ng teknolohiya ng hangganan. Ang Hyperspectral Remote Sensing Technology ay isang teknolohiya batay sa napakaraming data ng imahe ng makitid na banda, na pinagsasama ang teknolohiya ng imaging na may parang multo na teknolohiya upang makita ang dalawang-dimensional na geometric na puwang at isang dimensional na spectral na impormasyon ng target, at upang makakuha ng tuluy-tuloy, makitid-band Ang data ng imahe na may mataas na resolusyon ng spectral. Ang teknolohiya ng hyperspectral imaging ay mabilis na umuunlad, at ang mga karaniwang kasama ay kasama ang grating spectroscopy, acousto-optic tunable filter spectroscopy, prism spectroscopy, at chip coating.

Ano ang mga teknikal na katangian ng hyperspectral remote sensing?

Hyperspectral （ hyperspectral camera ） Ang solong-channel band ay makitid, ang spectral na resolusyon nito ay kasing taas ng order ng nanometer (nm) Patuloy na materyal na pagmuni-muni / pagkalat ng patuloy na spectral data, na maaaring maisakatuparan sa saklaw ng nakikita, malapit-infrared, mid-infrared at thermal infrared wavelength band at hyperspectral data acquisition.

Nakikilala mula sa tradisyunal na teknolohiyang multispectral remote sensing upang makilala ang mga target batay sa mga pagkakaiba sa kulay, ang hyperspectral remote sensing na teknolohiya ay maaaring makamit ang discrete sampling sa spectral space, at ang mga target na maaaring makilala ay sa pangkalahatan ang mga may halatang pagkakaiba -iba sa spectral space, tulad ng mga katawan ng tubig , halaman, at hubad na lupa. Ang hyperspectral remote sensing ay isang multidimensional na teknolohiya ng pagkuha ng impormasyon na pinagsasama ang teknolohiyang imaging at teknolohiyang parang multo, na maaaring sabay na makuha ang dalawang-dimensional na spatial na impormasyon ng target at ang pangatlong-dimensional na spectral na impormasyon, at pag-aralan ang compositional na impormasyon ng materyal sa pamamagitan ng morphology ng Ang mga spectral curves upang makilala ang target pati na rin ang mga tampok na target, na maaaring makilala ang iba't ibang mga kategorya ng parehong uri ng mga tampok. Ayon sa iba't ibang mga sitwasyon ng aplikasyon, ang pagpili ng spectrum ay nagiging kakayahang umangkop at iba -iba, na nagpapabuti sa kakayahang makilala at makilala ang mga tampok, epektibong nakikilala ang iba't ibang mga kategorya na kabilang sa parehong uri ng mga tampok, napagtanto ang "iba't ibang spectra para sa parehong uri ng tampok" at "Iba't ibang mga tampok para sa parehong uri ng spectrum", at binabawasan ang kababalaghan ng spatial spatial pagkalito ng mga tampok, tulad ng kababalaghan ng iba't ibang mga species ng puno. Maaari itong mabawasan ang kababalaghan ng spatial na pagkalito ng pagkalito ng mga tampok, tulad ng pagkilala sa iba't ibang mga species ng puno at iba't ibang mga mineral; Kasabay nito, ang data ng hyperspectral ay maaaring magamit para sa pagkuha ng mga bio-physical at kemikal na mga parameter, at ang biochemical analysis ng chlorophyll A, lignin at cellulose ng mga halaman.

Ang pag-unlad ng hyperspectral remote sensing na teknolohiya ay gumagawa ng remote sensing mula sa husay na pagsusuri hanggang sa dami o semi-quantitative na pagbabagong mainam, na malinaw na nauugnay sa spectral at spatial na resolusyon ng sensor, ang pagkagambala ng background ng atmospheric at lupa at iba pang mga limitasyon, ang hyperspectral resolution imaging remote sensing first break sa pamamagitan ng spectral resolution ng isang limitasyon ng mataas na spectral resolution imaging remote sensing muna Ang mga break sa pamamagitan ng limitasyon ng spectral resolution, na higit sa lahat ay pinipigilan ang impluwensya ng iba pang nakakagambalang mga kadahilanan sa spectral space, na kung saan ay lubos na kapaki -pakinabang para sa pagpapabuti ng kawastuhan ng mga resulta ng pagsusuri ng dami.

Ano ang mga aplikasyon ng hyperspectral?

Kung ikukumpara sa mga high-resolution at multi-spectral na mga imahe, ang mga imahe ng hyperspectral ay may mataas na resolusyon ng spectral at maraming mga banda, na maaaring makakuha ng halos tuluy-tuloy na mga curves ng tampok na spectral ng mga tampok, at ang mga tiyak na banda ay maaaring mapili o makuha ayon sa pangangailangan upang i-highlight ang mga tampok na target; Ang dami ng patuloy na spectral curve data ay nagbibigay ng mga kondisyon para sa pagpapakilala ng pag -uuri ng imahe sa modelo ng mekanismo ng mekanismo ng mga tampok, na naglalaman ng mayaman na radiometric, spatial at spectral na impormasyon, at ang synthesis ng iba't ibang impormasyon. Naglalaman ito ng mayaman na radiometric, spatial at spectral na impormasyon, at isang komprehensibong tagadala ng iba't ibang impormasyon. Ang mga imahe ng hyperspectral ay malawakang ginagamit sa mga patlang ng geomorphological mapping, paggalugad ng mapagkukunan, remote na pang -agrikultura, remote ng kapaligiran, pagsubaybay sa kagubatan, remote na sensing ng lupa, kulay ng remote na sensing ng tubig at agham sa atmospera.

1. Remote sensing para sa pag -uuri ng tampok

Ipinapakita ng figure ang data ng hyperspectral ng lugar ng baybayin ng Dubai na nakuha ng hyperspectral remote sensor, na maaaring tumpak na makilala ang impormasyon ng mga pangunahing kategorya ng mga tampok, tulad ng mga katawan ng tubig, mga gusali, kalsada, hubad na lupa, atbp, sa pamamagitan ng pag -uuri ng tampok, at maaaring maging nahahati sa 3 ~ 5 epektibong mga subkategorya sa bawat pangunahing kategorya, at maaari ring kilalanin ang impormasyon ng mga vessel sa malayong dagat.

踩踩踩 .jpg

2. Paggalugad ng Ore

Ang hyperspectral remote sensing na teknolohiya ay maaaring magbigay ng isang pagpapalakas sa paggalugad ng geological. Batay sa pagsusuri ng mga spectral curves ng mga bato na nakuha, ang mga uri ng pamamahagi ng mineral at ang lugar ng lugar ay maaaring malaman. Ipinapakita ng figure na ang data ng hyperspectral remote sensing ay epektibong nakuha ang dalawang uri ng impormasyon ng mineral ng sericite at chlorite sa lugar ng dulan ng Qinghai, at pagkatapos ng pagbabagong -anyo ng MNF, pinapahusay nito ang pagkilala sa lithology at impormasyon ng geology ng tektiko.

矿石 .jpg

3. Remote sensing ng kapaligiran ng tubig

Dahil sa tiyak na pagkakapareho sa pagitan ng spectra ng mga halaman ng tubig at pamumulaklak ng tubig at ang spectra ng mga halaman, mahirap para sa karaniwang ginagamit na multispectral remote sensing data upang tumpak na makilala ang mga pamumulaklak ng tubig at mga halaman ng tubig, at ang data ng hyperspectral remote na maaaring makuha ang data Ang mga detalyadong pagkakaiba -iba ng spectral sa pagitan ng kumplikado at variable na mga pamumulaklak ng tubig, mga halaman ng tubig, at katawan ng tubig, upang tumpak na makilala ang mga pamumulaklak ng tubig at mga halaman ng tubig. Ipinapakita ng figure ang mapa ng kapaligiran ng Yunnan Dianchi Regional Water Body na nakuha ng satellite na dala ng hyperspectral remote sensor, na malinaw na matukoy ang kulay na natunaw na organikong bagay (CDOM), chlorophyll A (CHL-A), at nasuspinde na konsentrasyon ng solido (TSM) sa katawan ng tubig. Samantala, ang mga parameter ng kalidad ng tubig ng mga maliliit na ilog at lawa maliban kay Dianchi ay malinaw din na nakikilala sa imahe.

矿石 .jpg

4. Atmospheric remote sensing

Ang Remote Sensing Monitoring ng Methane Point Source Emissions ay isinasagawa sa Libya at Estados Unidos gamit ang hyperspectral remote sensing data na may na -optimize na mga algorithm ng pag -iikot ng haligi ng haligi. Ipinapakita ng Figure (a) ang mga resulta ng pagsubaybay sa pagtagas ng mite Subaybayan ang isang malinaw na plume ng paglabas ng mitein sa rehiyon.