“火眼金睛”的高光譜遙感，能用來做什么？

看記錄片《我在故宮修文物》有一場(chǎng)景印象深刻：

技術(shù)人員用一臺(tái)儀器掃描古字畫，掃描信息經(jīng)過專業(yè)處理后，文物修復(fù)專家就能發(fā)現(xiàn)字畫上肉眼看不見的信息，甚至還能分析出繪畫技法和當(dāng)時(shí)用的顏料。

這臺(tái)神奇的儀器就是高光譜掃描儀。

高光譜遙感技術(shù)為何能“穿透”探測(cè)

人們?nèi)粘Ｉ钪兴姷墓猓怯啥喾N顏色構(gòu)成的復(fù)色光，通過棱鏡等分光后顯現(xiàn)的是單色光。這些單色光按不同波長(zhǎng)（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。

根據(jù)諸多研究表明，不同物質(zhì)有它獨(dú)屬的“指紋光譜”，高光譜遙感技術(shù)可準(zhǔn)確捕獲這一重要信息，提高人眼及遙感觀測(cè)能力。甚至達(dá)到“穿透”探測(cè)的效果。

以下為飛燕遙感高光譜影像案例：

高光譜遙感特點(diǎn)

高光譜遙感的特點(diǎn)是能在可見光到短波紅外的光譜區(qū)間連續(xù)成像，傳統(tǒng)的彩色相機(jī)只能記錄紅綠藍(lán)三個(gè)通道的影像，且每個(gè)通道的帶寬很寬，而高光譜成像所記錄的通道數(shù)量可以達(dá)到數(shù)百個(gè)，且光譜通道很窄，分辨率很高，其光譜探測(cè)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類肉眼的感知范圍，能夠探測(cè)人眼無法看到的大量信息，提高人們對(duì)自然和物質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

當(dāng)你看這篇文章時(shí)，你的眼睛會(huì)看到反射的能量。但計(jì)算機(jī)可以通過三個(gè)通道看到它：紅色、綠色和藍(lán)色。

如果你是一條金魚，你會(huì)看到不同的光。金魚可以看到人眼看不見的紅外輻射。

大黃蜂可以看到紫外線。同樣，人類無法用我們眼睛看到紫外線輻射。

試想，如果我們能夠同時(shí)擁有人類、金魚和大黃蜂的眼睛去看世界，那將會(huì)是什么樣？實(shí)際上，現(xiàn)在可以使用多光譜和高光譜傳感器來實(shí)現(xiàn)。

我們能用高光譜遙感技術(shù)做什么？

1、高光譜遙感技術(shù)在文物保護(hù)方面的應(yīng)用

高光譜分析技術(shù)可用作鑒別文物，修復(fù)文物。它本身不損害文物本體，能幫助修復(fù)專家了解古書畫的顏料組成、繪畫技法，甚至能及早發(fā)現(xiàn)書畫潛在的病害信息。

高光譜技術(shù)甚至可以看出不同顏料產(chǎn)地光譜曲線的差異，據(jù)此科技人員居然還能反推出顏料的產(chǎn)地。

如紀(jì)錄片《我在故宮修文物》中利用高光譜技術(shù)能提取古畫的顏料信息，推算顏料產(chǎn)地，從而能在修復(fù)時(shí)精準(zhǔn)選用顏料。

2、高光譜遙感技術(shù)能被合理運(yùn)用到農(nóng)業(yè)方面

用高光譜圖像估測(cè)牧草粗蛋白含量，研究為大面積粗蛋白含量的遙感反演及精準(zhǔn)畜牧業(yè)的高效實(shí)施提供技術(shù)依據(jù)，也為今后智慧畜牧業(yè)的發(fā)展提供參考。

高光譜還能用在果蔬農(nóng)藥殘留的檢測(cè)上。有沒有殘留農(nóng)藥、殘留多少農(nóng)藥，呈現(xiàn)的光譜特征會(huì)有細(xì)微的差別，通過分析這些差別，專業(yè)人員就能做出科學(xué)的判斷。

3、高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行黑臭水體監(jiān)測(cè)

高光譜遙感技術(shù)可以對(duì)不同污染程度和不同污染來源的黑臭水體進(jìn)行區(qū)分。

利用高光譜數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)陸水質(zhì)開展水華和水生高等植物的識(shí)別，從而對(duì)水質(zhì)分布情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也是高光譜遙感的重要應(yīng)用。通過將不同種類的水體信息進(jìn)行傳輸，提升了了城市智能治水的能力。

黑臭水體監(jiān)測(cè)

4、高光譜遙感技術(shù)還可以為地質(zhì)學(xué)家提供幫助

以前，地質(zhì)學(xué)家野外考察時(shí)，背著包、拿著羅盤，需要花很大氣力把采集到的礦物標(biāo)本一一背回來進(jìn)行研究。

而自從有了高光譜儀器，他們只要到一個(gè)地方用高光譜儀器掃描一下，就可以獲得巖石的一條光譜曲線，從野外回來后根據(jù)光譜曲線進(jìn)行分析，可以知道這個(gè)地方礦物分布種類以及區(qū)域。

高光譜這雙“火眼金睛”

地球上不同的元素及其化合物都有自己獨(dú)特的光譜特征，光譜被看作是辨別物質(zhì)的“指紋”。高光譜則是協(xié)助我們看清這些“指紋”的“有色眼鏡”。

從宏觀上，高光譜遙感實(shí)現(xiàn)了從“定性到定量”的遙感對(duì)地觀測(cè)，在地礦、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、軍事等領(lǐng)域有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的國(guó)家重大需求。

從微觀上，高光譜遙感能分辨出觀測(cè)物質(zhì)的分子和原子結(jié)構(gòu)，能夠探測(cè)人眼無法看到的大量信息，提高人們對(duì)物質(zhì)成分的認(rèn)知，使高光譜遙感由“高大上”走入生活。高光譜遙感檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在食品安全、文物鑒定等應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛認(rèn)可。

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