Co je hyperspektrální dálkové snímání? Technické vlastnosti, aplikace

August 23, 2024

Hyperspektrální dálkové snímání je aktuální hranice technologie dálkového průzkumu, použití mnoha velmi úzkých elektromagnetických vlnových pásů z předmětu zájmu o získání relevantních dat obsahuje množství prostorových, radiometrických a spektrálních trojitých informací, jejichž vývoj je revoluce Při dálkovém průzkumu, ale také způsobil základní změnu ve zpracování dat a technikách analýzy informací, takže originál v dálkovém dálkovém průzkumu v nedetekovatelném materiálu lze detekovat v hyperspektrálním dálkovém snímání. Co je tedy hyperspektrální? Začíná to viditelným pásem Slunce.

Proč je svět barevný?

Ať už se jedná o jih oblohy nebo změna ročních období, proč máme pocit, že svět je tak barevný? Duha, která se po deštivém dni vyčistí, nám může pomoci vyřešit odpověď. Sluneční světlo je ve skutečnosti smíšené barvy, skrz rozptyl kapiček vody ve vzduchu je rozdělen na barevné monochromatické světlo, což představuje všechny barvy, které naše oči mohou vnímat, tato část světla je definována jako viditelné vlnové délky slunce.

Sluneční světlo navíc obsahuje také světlo v ultrafialových a infračervených vlnových délkách. Stejná barva světla pro naše lidské oči je však také složitá barva světla obsahující tisíce pásů, která je daleko za hranice lidských očí, které lze rozlišit. Současně jsou různé objekty složeny z různých prvků a jejich sloučenin, struktura materiálu je také odlišná, což vede k vlnové délce odraženého nebo rozptýleného světla na povrchu objektu také ukazuje specificitu; Různé objekty v různých stavech různých vlnových délek odrazu světla nebo rozptylu jsou jiné, ale také způsobuje, že objekt má odlišné barvy nebo spektrální vlastnosti, stejně jako „otisky prstů, jako jsou informace o„ otiscích prstů “, může rozlišit rysy a atmosférické složení v Skvělá cesta. Takové jedinečné spektrální charakteristiky látek tvoří základ pro identifikaci a analýzu charakteristik různých objektů ve vědě dálkového průzkumu.

different bands of sunlight

Za účelem přesného získání informací o světle v různých pásech vlnových délek se optické dálkové senzory satelitů postupně přijaly multispektrální zobrazovací technologii a hyperspektrální zobrazovací technologii, ve které se světlo odráženo nebo rozptýlené z objektů rozdělí do specifických vlnových pásů světla pomocí filtrů, pomocí filtrů, pomocí filtrů, pomocí filtrů, pomocí filtrů, pomocí filtrů, pomocí filtrů. Hranolky, mřížky a další zařízení se rozdělováním světla a cíle jsou identifikovány a dálkové snímání je kvantifikováno na základě informací o spektrálním prvku přijaté ze země nebo z atmosférického odrazu nebo rozptylu.

Zpočátku bylo dálkové snímání země používáno více spektrální zobrazovací technologický systém, často pouze několik kanálů, každý kanál obsahuje optické informace s vlnovými délkami desítek nanometrů široký a může si realizovat spektrální detekční schopnost v infračervených i ultrafialových směrech. U podobných objektů nebo objektů v různých stavech jsou však charakteristické vrcholy jejich odrazivosti spektra obvykle podobné, jak je znázorněno na obrázku níže, charakteristické píky čtyř druhů stromů jsou na 960 nanometrech jen mírně odlišné a aby to bylo možné Rozlišujete mezi kategoriemi různých druhů stromů, je nutné spektrální rozlišení menší než deset nanometrů; Například pro klasifikaci a identifikaci hornin, výskytu škůdců a nemocí v plodinách, byla půda zrekonstruována pro zemědělství a ohniska flóry nebo cyanobakterií, například pro klasifikaci a identifikaci hornin, škůdců plodin a Nemoci, renovace a kultivace půdy, kvetoucí květ vody nebo kyanobakterie, znečištění ovzduší a další problémy, které se odrážejí ve spektrech pouze v několika nanometrech změny, tradiční prostředky multispektrální detekce jsou přetaženy a míra úspěchu identifikace není vysoká .

Se začátkem vývoje technologie hyperspektrálního dálkového průzkumu v 70. letech 20. století prošla oblast optického dálkového průzkumu revoluční změny a postupně vytvořila populární hraniční technologické pole. Technologie hyperspektrálního dálkového průzkumu je technologie založená na velmi mnoha úzkopásmových obrazových datech, která kombinuje zobrazovací technologii se spektrální technologií pro detekci dvourozměrného geometrického prostoru a jednorozměrné spektrální informace o cíli a pro získání kontinuálního, úzkého pásma Obrazová data s vysokým spektrálním rozlišením. Technologie hyperspektrálního zobrazování se rychle vyvíjí a běžné zahrnují mřížkovou spektroskopii, acousto-optic ladibilní filtrační spektroskopie, hranol spektroskopie a povlak čipu.

Jaké jsou technické vlastnosti hyperspektrálního dálkového průzkumu?

Hyperspektrální （ Hyperspektrální fotoaparát ） Jednokanálový pás je úzký, jeho spektrální rozlišení je stejně vysoké jako řádově nanometry (NM) velikosti (obecně menší než 10 nm), počet spektrálních kanálů až do desítek nebo dokonce stovek dalších, aby získali Odraz kontinuálního materiálu / rozptyl kontinuálních spektrálních dat, který lze realizovat v rozsahu viditelných, téměř infračervených, střední infračervených a tepelných infračervených vlnových délek a sběru hyperspektrálních dat.

Odlišuje se od tradiční technologie multispektrálního dálkového průzkumu k rozlišení cílů na základě barevných rozdílů, technologie hyperspektrálního dálkového průzkumu může dosáhnout diskrétního vzorkování ve spektrálním prostoru a cíle, které lze rozlišit , vegetace a holá země. Hyperspektrální dálkové snímání je vícerozměrná technologie získávání informací, která kombinuje zobrazovací technologii a spektrální technologii, která může současně získat dvourozměrné prostorové informace o cíli a třetí dimenzionální spektrální informace a analyzovat kompoziční informace o materiálu morfologii morfologie Spektrální křivky pro identifikaci cíle i cílové vlastnosti, které mohou rozlišit různé kategorie stejného druhu funkcí. Podle různých scénářů aplikací se selektivita spektra stává flexibilní a diverzifikovanou, což zlepšuje schopnost rozlišovat a identifikovat rysy, efektivně rozlišuje různé kategorie patřící ke stejnému druhu funkcí, realizuje „různé spektra pro stejný druh rysu“ a a „Různé rysy pro stejný druh spektra“ a snižuje jev spektrálního prostorového zmatku rysů, jako je jev různých druhů stromů. Může snížit jev spektrálního prostorového zmatku rysů, jako je identifikace různých druhů stromů a různých minerálů; Současně lze hyperspektrální údaje použít pro extrakci biofyzikálních a chemických parametrů a biochemická analýza chlorofylu A, ligninu a celulózy vegetace.

Vývoj technologie hyperspektrálního dálkového průzkumu umožňuje dálkové snímání z kvalitativní analýzy k kvantitativní nebo semikvantitativní transformaci, hlavní aplikace tradiční zobrazovací technologie dálkového průzkumu je založena na kvalitativní analýze, součástí kvantitativní analýzy výsledků výsledků není Ideál, který zjevně souvisí se spektrálním a prostorovým rozlišením zobrazovacího senzoru, zasahováním atmosférického a půdního pozadí a dalším omezením, Hyperspektrální rozlišení Zobrazování dálkové snímání nejprve prochází spektrálním rozlišením o jednom limitu s vysokým spektrálním rozlišením nejdříve dálkovým snímáním Prolomí omezení spektrálního rozlišení, které do značné míry potlačuje vliv jiných rušivých faktorů ve spektrálním prostoru, což je velmi užitečné pro zlepšení přesnosti výsledků kvantitativní analýzy.

Co jsou hyperspektrální aplikace?

Ve srovnání s snímky s vysokým rozlišením a multispektrálními obrazy mají hyperspektrální obrazy vysoké spektrální rozlišení a mnoho pásů, které mohou získat téměř kontinuální spektrální křivky prvků funkcí a specifické pásy lze vybrat nebo extrahovat podle potřeby zvýraznit cílové rysy; Kvantizovaná data kontinuální spektrální křivky poskytují podmínky pro zavedení klasifikace obrazu do modelu spektrálního mechanismu funkcí, který obsahuje bohaté radiometrické, prostorové a spektrální informace a je syntézou různých informací. Obsahuje bohaté radiometrické, prostorové a spektrální informace a je komplexním nosičem různých informací. Hyperspektrální obrazy se široce používají v polích geomorfologického mapování, průzkumu zdrojů, zemědělského dálkového průzkumu, environmentálního dálkového průzkumu, sledování lesnictví, dálkového průzkumu půdy, dálkové snímání vody a atmosférické vědy.

1. Dálkové snímání pro klasifikaci funkcí

Obrázek ukazuje hyperspektrální údaje o pobřežní oblasti Dubaj získané hyperspektrálními dálkovými senzory, které mohou přesně rozpoznat informace o hlavních kategoriích funkcí, jako jsou vodní útvary, budovy, silnice, holá půda atd. rozděleno do 3 ~ 5 účinných podkategorií v každé hlavní kategorii a může také rozpoznat informace o plavidlech ve vzdáleném moři.

踩踩踩 .jpg

2. Průzkum rudy

Technologie hyperspektrálního dálkového průzkumu může poskytnout podporu geologickému průzkumu. Na základě analýzy spektrálních křivek získaných hornin lze znát typy distribuce minerálů a plochy místa. Obrázek ukazuje, že data hyperspektrálního dálkového průzkumu účinně extrahovala dva druhy minerálních informací o sericitu a chloritu v oblasti Dulan v Qinghai a po transformaci MNF zvyšují rozpoznávání litologických a tektonických geologických informací.

矿石 .jpg

3. Dálkové snímání vodního prostředí

Vzhledem k určité podobnosti mezi spektry vodních rostlin a květy vody a spektry vegetace je obtížné pro běžně používaná data multispektrálního dálkového průzkumu k přesné identifikaci květin vody a vodních rostlin a pouze data hyperspektrálního dálkového smyslu mohou zachytit Podrobné spektrální rozdíly mezi komplexními a variabilními vodními květy, vodními rostlinami a vodním útvarem, aby přesně identifikovaly květy vody a vodní rostliny. Obrázek ukazuje environmentální mapu regionálního vodního útvaru Yunnan Dianchi získané satelitem přenášeným hyperspektrálním dálkovým senzorem, který může jasně identifikovat barevnou rozpuštěnou organickou hmotu (CDOM), chlorofyl A (CHL-A) a koncentraci pevných látek (TSM)) ve vodním těle. Mezitím jsou na obrázku také jasně rozpoznatelné parametry kvality vody malých řek a jezer než Dianchi.

矿石 .jpg

4. Atmosférické dálkové snímání

Monitorování emisí zdroje metanového bodu dálkového průzkumu bylo provedeno v Libyi a Spojených státech pomocí dat hyperspektrálního dálkového průzkumu s optimalizovanými algoritmy inverze koncentrace metanu. Obrázek (a) ukazuje výsledky monitorování úniku metanu z oleje dor marada v Libyi a obrázek (b) ukazuje výsledky monitorování úniku metanu z DCP midstream oleje v permské pánvi Spojených států, což může přesně Monitorujte čirý emisní oblak metanu v oblasti.