Hyperspectrale teledetectie is de huidige grens van externe detectietechnologie, het gebruik van vele zeer smalle elektromagnetische golfbanden van het object van belang om relevante gegevens te verkrijgen, bevat een schat aan ruimtelijke, radiometrische en spectrale drievoud bij teledetectie, maar veroorzaakte ook een fundamentele verandering in gegevensverwerking en technieken voor informatieanalyses, zodat het origineel in de brede band op afstand in het niet-detecteerbare materiaal in hyperspectrale teledetectie kan worden gedetecteerd. Dus wat is hyperspectrale? Het begint met de zichtbare band van de zon.
Waarom is de wereld kleurrijk?
Of het nu het zuiden van de lucht is of de verandering van seizoenen, waarom voelen we dat de wereld zo kleurrijk is? De regenboog die na een regenachtige dag opruimt, kan ons helpen het antwoord op te lossen. Zonlicht is eigenlijk gemengd kleurlicht, door het verstrooien van waterdruppeltjes in de lucht wordt opgesplitst in kleurrijk monochromatisch licht, met alle kleuren die onze ogen kunnen waarnemen, dit deel van het licht wordt gedefinieerd als de zichtbare golflengten van de zon.
Daarnaast bevat het licht van de zon ook licht in de ultraviolette en infraroodgolflengten. Dezelfde kleur van licht voor onze menselijke ogen is echter ook een complexe kleur van licht die duizenden banden bevat, die veel verder is dan de limiet van menselijke ogen om te onderscheiden. Tegelijkertijd zijn verschillende objecten samengesteld uit verschillende elementen en hun verbindingen, de structuur van het materiaal is ook verschillend, wat leidt tot de golflengte van het gereflecteerde of verspreide licht op het oppervlak van het object toont ook specificiteit; Verschillende objecten in verschillende toestanden van verschillende golflengten van lichtreflectie of verstrooiingsvermogen zijn anders, maar maakt ook het object een andere kleur- of spectrale kenmerken, net als de "vingerafdrukken zoals de" vingerafdruk "-informatie, kan het kenmerken en atmosferische compositie onderscheiden in een mooie manier. Dergelijke unieke spectrale kenmerken van stoffen vormen de basis voor het identificeren en analyseren van de kenmerken van verschillende objecten in teledetectiewetenschap.
Om lichte informatie in verschillende golflengtebanden nauwkeurig te verkrijgen, hebben de optische externe sensoren van satellieten achtereenvolgens multispectrale beeldvormingstechnologie en hyperspectrale beeldvormingstechnologie overgenomen, waarbij licht wordt gereflecteerd of verspreid uit objecten wordt verdeeld in specifieke golflengtebanden van licht door middel van filters, Prisma's, roosters en andere lichtsplitsende apparaten, en doelen worden geïdentificeerd en teledetectie wordt gekwantificeerd op basis van de spectrale functie-informatie die van de grond is ontvangen of van atmosferische reflectie of verstrooiing.
Aanvankelijk gebruikte teledetectie van de grond een multi-spectral beeldvormingstechnologiesysteem, vaak slechts enkele kanalen, elk kanaal bevat optische informatie met golflengten tientallen nanometers breed en kan het spectrale detectievermogen in zowel infrarood- als ultraviolette richtingen realiseren. Voor soortgelijke objecten of objecten in verschillende toestanden zijn de karakteristieke pieken van hun reflectiespectra echter meestal vergelijkbaar, zoals weergegeven in de onderstaande figuur, zijn de karakteristieke pieken van de vier soorten bomen slechts enigszins verschillen onderscheid maken tussen de categorieën van verschillende boomsoorten, is een spectrale resolutie van minder dan tien nanometers vereist; Voor de classificatie en identificatie van rotsen, het optreden van ongedierte en ziekten in gewassen, is de grond gerenoveerd voor landbouw en de uitbraken van flora of cyanobacteriën, bijvoorbeeld voor de classificatie en identificatie van rotsen, gewas ongedierte en Ziekten, bodemrenovatie en teelt, waterbloei of cyanobacteria -uitbraken, luchtvervuiling en andere problemen, die worden weerspiegeld in de spectra slechts in een paar nanometer van verandering, is de traditionele middelen voor multispectrale detectie overbelast en het identificatiegesprek is niet hoog .
Met het begin van de ontwikkeling van hyperspectrale teledetectietechnologie in de jaren zeventig, onderging het veld van optische teledetectie revolutionaire veranderingen en vormde geleidelijk een populair frontier -technologieveld. Hyperspectrale teledetectietechnologie is een technologie gebaseerd op zeer veel smal-band beeldgegevens, die beeldvormingstechnologie combineert met spectrale technologie om de tweedimensionale geometrische ruimte en eendimensionale spectrale informatie van het doelwit te detecteren en om continu band te verkrijgen Beeldgegevens met een hoge spectrale resolutie. Hyperspectrale beeldvormingstechnologie ontwikkelt zich snel, en de gemeenschappelijke omvatten roosterspectroscopie, akoesto-optische instelbare filterspectroscopie, prismaspectroscopie en chipcoating.
Wat zijn de technische kenmerken van hyperspectrale teledetectie?
Hypersspectrale （ hypersspectrale camera ） single-channel band is smal, de spectrale resolutie is net zo hoog als nanometer (nm) volgorde van grootte (in het algemeen minder dan 10 nm), het aantal spectrale kanalen tot tientallen of zelfs honderden meer, om te verkrijgen Continu materiaalreflectie / verstrooiing van continue spectrale gegevens, die kunnen worden gerealiseerd in het bereik van zichtbare, nabij-infrarood, middeninfrarood en thermische infraroodgolflengte en hyperspectrale gegevensverzameling.
Distinguished from the traditional multispectral remote sensing technology to distinguish targets based on color differences, hyperspectral remote sensing technology can achieve discrete sampling in spectral space, and the targets that can be distinguished are generally those that have obvious differences in spectral space, such as water bodies , vegetatie en kale grond. Hyperspectrale teledetectie is een multidimensionale informatie-acquisitietechnologie die beeldvormingstechnologie en spectrale technologie combineert, die tegelijkertijd de tweedimensionale ruimtelijke informatie van het doelwit en de derde-dimensionale spectrale informatie kan verwerven en de compositie-informatie van het materiaal door de morfologie van het materiaal analyseren door de morfologie De spectrale curven om het doelwit te identificeren, evenals de doelfuncties, die verschillende categorieën van dezelfde soort functies kunnen onderscheiden. Volgens verschillende toepassingsscenario's wordt de selectiviteit van het spectrum flexibel en gediversifieerd, wat het vermogen van het onderscheiden en identificeren van kenmerken verbetert en onderscheidt effectief verschillende categorieën die tot dezelfde soort functies behoren, realiseert "verschillende spectra voor dezelfde soort functie" en "Verschillende kenmerken voor hetzelfde soort spectrum", en vermindert het fenomeen van spectrale ruimtelijke verwarring van de kenmerken, zoals het fenomeen van verschillende boomsoorten. Het kan het fenomeen van spectrale ruimtelijke verwarring van kenmerken verminderen, zoals de identificatie van verschillende boomsoorten en verschillende mineralen; Tegelijkertijd kunnen hyperspectrale gegevens worden gebruikt voor de extractie van bio-fysische en chemische parameters, en de biochemische analyse van chlorofyl A, lignine en cellulose van vegetatie.
De ontwikkeling van hyperspectrale teledetectietechnologie maakt teledetectie op afstand van kwalitatieve analyse tot kwantitatieve of semi-kwantitatieve transformatie, de belangrijkste toepassing van traditionele beeldvormende externe detectietechnologie is gebaseerd op kwalitatieve analyse, onderdeel van de kwantitatieve analyseresultaten van de nauwkeurigheid van de resultaten is niet Ideaal, dat duidelijk gerelateerd is aan de spectrale en ruimtelijke resolutie van de beeldvormingsensor, de interferentie van de atmosferische en bodemachtergrond en andere beperkingen, de hyperspectrale resolutie beeldvorming op afstand op afstand breekt eerst door de spectrale resolutie van de een limiet hoge spectrale resolutie beeldvorming externe beeldvorming afstandsbediening verstrekking van afstandsbediening afstandsbediening verstrekking van afstandsbediening afstandsbediening verstrekking van afstandsbediening afstandsbedrijf. Doorbreekt de beperking van de spectrale resolutie, die grotendeels de invloed van andere verontrustende factoren in de spectrale ruimte onderdrukt, wat zeer nuttig is voor de verbetering van de nauwkeurigheid van kwantitatieve analyseresultaten.
Wat zijn hyperspectrale toepassingen?
Vergeleken met hoge resolutie en multi-spectrale afbeeldingen, hebben hyperspectrale afbeeldingen een hoge spectrale resolutie en veel banden, die bijna continue spectrale kenmerkcurves van functies kunnen verkrijgen, en specifieke banden kunnen worden geselecteerd of geëxtraheerd op basis van de noodzaak om de doelfuncties te benadrukken; De gekwantiseerde continue spectrale curve -gegevens bieden voorwaarden voor de introductie van beeldclassificatie in het spectrale mechanisme -model van de kenmerken, die rijke radiometrische, ruimtelijke en spectrale informatie bevatten en de synthese van een verscheidenheid aan informatie is. Het bevat rijke radiometrische, ruimtelijke en spectrale informatie en is een uitgebreide drager van verschillende informatie. Hyperspectrale beelden worden op grote schaal gebruikt op de gebieden van geomorfologische mapping, onderzoek naar hulpbronnen, agrarische teledetectie, omgeving van het milieu op afstand, bosbouwmonitoring, bodem op afstand op afstand, waterkleur externe detectie en atmosferische wetenschap.
1. Op afstand tot detectie voor functieclassificatie
De figuur toont de hyperspectrale gegevens van het kustgebied van Dubai die zijn verkregen door hyperspectrale externe sensoren, die de informatie van de belangrijkste categorieën functies, zoals waterlichamen, gebouwen, wegen, kale grond, enz. Kunnen, nauwkeurig herkennen Onderverdeeld in 3 ~ 5 effectieve subcategorieën in elke hoofdcategorie, en kan ook de informatie van vaten in de verre zee herkennen.
2. Ertsverkenning
Hyperspectrale teledetectietechnologie kan een boost geven voor geologische verkenning. Op basis van de analyse van de spectrale krommen van de verkregen rotsen, kunnen de soorten minerale verdeling en het gebied van de plaats bekend zijn. De figuur laat zien dat de hyperspectrale teledetectiegegevens effectief twee soorten minerale informatie van sericiet en chloriet in het Dulan -gebied van Qinghai hebben geëxtraheerd, en na MNF -transformatie verbetert het de herkenning van lithologie en tektonische geologie -informatie.
3. Op afstand zijnde wateromgeving
Vanwege de bepaalde gelijkenis tussen de spectra van waterplanten en waterbloei en de spectra van de vegetatie, is het moeilijk voor de veelgebruikte multispectrale teledetectiegegevens om waterbloei en waterplanten nauwkeurig te identificeren, en alleen de hypersspectrale teledetectiegegevens kunnen de Gedetailleerde spectrale verschillen tussen de complexe en variabele waterbloei, waterplanten en het waterlichaam, om de waterbloei en waterplanten nauwkeurig te identificeren. De figuur toont de omgevingskaart van Yunnan Dianchi regionaal waterlichaam verkregen door de door satelliet overgedragen hyperspectrale externe sensor, die duidelijk de gekleurde opgeloste organische stof (CDOM), chlorofyl A (CHL-A) en gesuspendeerde vaste stoffen concentratie (TSM) kan identificeren (TSM) in het waterlichaam. Ondertussen zijn de waterkwaliteitsparameters van kleine rivieren en meren dan Dianchi ook duidelijk herkenbaar in de afbeelding.
4. Atmosferische teledetectie
Monitoring op afstand van methaanpuntbronemissies werd uitgevoerd in Libië en de Verenigde Staten met behulp van hyperspectrale teledetectiegegevens met geoptimaliseerde methaankolomconcentratie -inversie -algoritmen. Figuur (a) toont de resultaten van het bewaken van methaanlekkage uit de Dor Marada -olieput in Libië, en figuur (b) toont de resultaten van het bewaken van methaanlekkage uit de DCP Midstream Oil Puter in het Perm van de Verenigde Staten, die nauwkeurig kunnen Controleer een duidelijke methaanemissierepluim in de regio.
Video van UAV hyperspectrale camera op het werk
