Apa itu penginderaan jauh hiperspektral? Karakteristik teknis, aplikasi

August 23, 2024

Penginderaan jauh hiperspektral adalah perbatasan saat ini dari teknologi penginderaan jauh, penggunaan banyak pita gelombang elektromagnetik yang sangat sempit dari objek yang menarik untuk mendapatkan data yang relevan, berisi banyak informasi revolusi, radiometri dan spektral, pengembangannya merupakan revolusi Dalam penginderaan jauh, tetapi juga menyebabkan perubahan mendasar dalam pemrosesan data dan teknik analisis informasi, sehingga asli dalam penginderaan jarak jauh pita lebar dalam materi yang tidak terdeteksi, dalam penginderaan jarak jauh hiperspektral dapat dideteksi. Jadi apa itu Hyperspectral? Dimulai dengan pita matahari yang terlihat.

Mengapa dunia berwarna -warni?

Apakah itu selatan langit atau perubahan musim, mengapa kita merasa dunia begitu penuh warna? Pelangi yang membersihkan setelah hari hujan dapat membantu kita menyelesaikan jawabannya. Sinar matahari sebenarnya adalah cahaya warna campuran, melalui hamburan tetesan air di udara dipecah menjadi cahaya monokromatik berwarna-warni, yang merupakan semua warna yang dapat dirasakan mata kita, bagian cahaya ini didefinisikan sebagai panjang gelombang yang terlihat dari matahari.

Selain itu cahaya matahari juga mengandung cahaya dalam panjang gelombang ultraviolet dan inframerah. Namun, warna cahaya yang sama dengan mata manusia kita juga merupakan warna yang kompleks dari cahaya yang mengandung ribuan pita, yang jauh melampaui batas mata manusia untuk membedakan. Pada saat yang sama, objek yang berbeda terdiri dari elemen yang berbeda dan senyawanya, struktur material juga berbeda, yang mengarah pada panjang gelombang cahaya yang dipantulkan atau tersebar pada permukaan objek juga menunjukkan spesifisitas; Objek yang berbeda dalam keadaan berbeda dari panjang gelombang yang berbeda dari refleksi cahaya atau kemampuan hamburan berbeda, tetapi juga membuat objek memiliki warna atau karakteristik spektral yang berbeda, seperti "sidik jari seperti informasi" sidik jari ", ia dapat membedakan fitur dan komposisi atmosfer di cara yang bagus. Karakteristik spektral yang unik dari zat tersebut membentuk dasar untuk mengidentifikasi dan menganalisis karakteristik objek yang berbeda dalam sains penginderaan jauh.

different bands of sunlight

Untuk memperoleh informasi cahaya secara akurat dalam pita panjang gelombang yang berbeda, sensor jarak jauh optik satelit telah secara berturut -turut mengadopsi teknologi pencitraan multispektral dan teknologi pencitraan hyperspektral, di mana cahaya yang dipantulkan atau tersebar dari objek dibagi menjadi pita panjang gelombang tertentu dengan filter, dengan filter, dengan filter, dengan filter, dengan filter, dengan filter, dengan filter dengan panjang gelombang tertentu dengan filter, melalui filter, melalui filter, melalui filter, dengan filter, dengan filter panjang gelombang tertentu dengan filter, dengan filter, dengan filter dengan filter panjang gelombang spesifik melalui filter, melalui filter dengan filter melalui gelombang tertentu dengan filter dengan filter melalui gelombang spesifik melalui filter, dengan menggunakan filter dengan filter panjang gelombang spesifik melalui filter dengan filter dengan filter dengan panjang gelombang tertentu dengan filter dengan filter dengan filter panjang gelombang spesifik melalui gelombang tertentu Prisma, kisi, dan perangkat pemisahan cahaya lainnya, dan target diidentifikasi dan penginderaan jauh diukur berdasarkan informasi fitur spektral yang diterima dari tanah atau dari refleksi atau hamburan atmosfer.

Awalnya, penginderaan jauh dari tanah menggunakan sistem teknologi pencitraan multi-spektral, seringkali hanya beberapa saluran, setiap saluran berisi informasi optik dengan panjang gelombang puluhan nanometer lebar, dan dapat mewujudkan kemampuan deteksi spektral baik dalam arah inframerah dan ultraviolet. Namun, untuk objek atau objek yang serupa di negara bagian yang berbeda, puncak karakteristik spektrum reflektansi mereka biasanya serupa, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, puncak karakteristik dari empat spesies pohon hanya sedikit berbeda pada 960 nanometer, dan untuk menjadi membedakan antara kategori spesies pohon yang berbeda, diperlukan resolusi spektral kurang dari sepuluh nanometer; Sebagai contoh, untuk klasifikasi dan identifikasi batuan, terjadinya hama dan penyakit pada tanaman, tanah telah direnovasi untuk pertanian, dan wabah flora atau cyanobacteria, misalnya, untuk klasifikasi dan identifikasi batuan, hama tanaman dan dan cyanobacteria, misalnya, Penyakit, renovasi tanah dan budidaya, mekar air atau wabah cyanobacteria, polusi udara dan masalah lainnya, yang tercermin dalam spektrum hanya dalam beberapa nanometer perubahan, cara tradisional deteksi multispektral terlalu banyak, dan tingkat keberhasilan identifikasi tidak tinggi .

Dengan awal pengembangan teknologi penginderaan jauh hiperspektral pada tahun 1970 -an, bidang penginderaan jarak jauh optik mengalami perubahan revolusioner dan secara bertahap membentuk bidang teknologi perbatasan yang populer. Teknologi Penginderaan Jauh Hyperspektral adalah teknologi yang didasarkan pada sangat banyak data gambar pita sempit, yang menggabungkan teknologi pencitraan dengan teknologi spektral untuk mendeteksi ruang geometris dua dimensi dan informasi spektral satu dimensi dari target, dan untuk mendapatkan kontinu, pita sempit yang berkelanjutan Data gambar dengan resolusi spektral tinggi. Teknologi pencitraan hiperspektral berkembang dengan cepat, dan yang umum meliputi spektroskopi kisi, spektroskopi filter tunable akusto-optik, spektroskopi prisma, dan lapisan chip.

Apa karakteristik teknis penginderaan jauh hiperspektral?

Hyperspektral （ Kamera Hyperspectral ） Pita saluran tunggal sempit, resolusi spektralnya setinggi urutan magnitudo nanometer (NM) (umumnya kurang dari 10 nm), jumlah saluran spektral hingga lusinan atau bahkan ratusan lebih dari Refleksi / hamburan material kontinu dari data spektral kontinu, yang dapat direalisasikan dalam kisaran pita panjang gelombang inframerah-inframerah, inframerah-tengah, inframerah tengah dan termal dan akuisisi data hiperspektral.

Dibedakan dari teknologi penginderaan jarak jauh multispektral tradisional untuk membedakan target berdasarkan perbedaan warna, teknologi penginderaan jauh hiperspektral dapat mencapai pengambilan sampel diskrit dalam ruang spektral, dan target yang dapat dibedakan umumnya adalah yang memiliki perbedaan yang jelas dalam ruang spektral, seperti badan air air, , vegetasi, dan tanah telanjang. Penginderaan jarak jauh Hyperspektral adalah teknologi akuisisi informasi multidimensi yang menggabungkan teknologi pencitraan dan teknologi spektral, yang secara bersamaan dapat memperoleh informasi spasial dua dimensi dari target dan informasi spektral dimensi ketiga, dan menganalisis informasi komposisi materi melalui morfologi of of the Morphology Kurva spektral untuk mengidentifikasi target serta fitur target, yang dapat membedakan berbagai kategori dari jenis fitur yang sama. Menurut skenario aplikasi yang berbeda, selektivitas spektrum menjadi fleksibel dan beragam, yang meningkatkan kemampuan membedakan dan mengidentifikasi fitur, secara efektif membedakan kategori yang berbeda milik jenis fitur yang sama, mewujudkan "spektrum yang berbeda untuk jenis fitur yang sama" dan dan dan dan dan jenis “Fitur yang berbeda untuk jenis spektrum yang sama”, dan mengurangi fenomena kebingungan spasial spektral fitur, seperti fenomena spesies pohon yang berbeda. Ini dapat mengurangi fenomena kebingungan spasial spasial fitur, seperti identifikasi spesies pohon yang berbeda dan mineral yang berbeda; Pada saat yang sama, data hiperspektral dapat digunakan untuk ekstraksi parameter bio-fisik dan kimia, dan analisis biokimia klorofil A, lignin dan selulosa vegetasi.

Pengembangan teknologi penginderaan jarak jauh hiperspektral membuat penginderaan jauh dari analisis kualitatif ke transformasi kuantitatif atau semi-kuantitatif, aplikasi utama teknologi penginderaan jauh pencitraan tradisional didasarkan pada analisis kualitatif, bagian dari hasil analisis kuantitatif dari keakuratan hasilnya bukan Ideal, yang jelas terkait dengan resolusi spektral dan spasial sensor pencitraan, gangguan dari latar belakang atmosfer dan tanah dan keterbatasan lainnya, pencitraan resolusi hyperspektral jauh dari penginderaan jauh pertama melalui resolusi spektral dari satu batas resolusi spektral yang tidak terasa jauh dari penginderaan terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu pertama -tama batas resolusi spektral tinggi terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu terlebih dahulu Memecahkan keterbatasan resolusi spektral, yang sebagian besar menekan pengaruh faktor -faktor mengganggu lainnya dalam ruang spektral, yang sangat membantu untuk peningkatan akurasi hasil analisis kuantitatif.

Apa itu aplikasi hyperspektral?

Dibandingkan dengan gambar resolusi tinggi dan multi-spektral, gambar hiperspektral memiliki resolusi spektral tinggi dan banyak pita, yang dapat memperoleh kurva fitur spektral yang hampir kontinu fitur, dan pita spesifik dapat dipilih atau diekstraksi sesuai dengan kebutuhan untuk menyoroti fitur target; Data kurva spektral kontinu terkuantisasi memberikan kondisi untuk pengenalan klasifikasi gambar ke dalam model mekanisme spektral fitur, yang berisi informasi radiometrik, spasial dan spektral yang kaya, dan merupakan sintesis dari berbagai informasi. Ini berisi informasi radiometrik, spasial dan spektral yang kaya, dan merupakan pembawa komprehensif dari berbagai informasi. Gambar hiperspektral banyak digunakan di bidang pemetaan geomorfologis, eksplorasi sumber daya, penginderaan jauh pertanian, penginderaan jauh lingkungan, pemantauan kehutanan, penginderaan jarak jauh tanah, penginderaan jauh warna air dan ilmu atmosfer.

1. Penginderaan jauh untuk klasifikasi fitur

Gambar ini menunjukkan data hiperspektral dari daerah pantai Dubai yang diperoleh dengan sensor jarak jauh hiperspektral, yang dapat secara akurat mengenali informasi kategori utama fitur, seperti badan air, bangunan, jalan, tanah telanjang, dll., Melalui klasifikasi fitur, dan dapat diadakan dibagi lagi menjadi 3 ~ 5 subkategori yang efektif di setiap kategori utama, dan juga dapat mengenali informasi kapal di laut yang jauh.

踩踩踩 .jpg

2. Eksplorasi bijih

Teknologi penginderaan jauh hiperspektral dapat memberikan dorongan untuk eksplorasi geologis. Berdasarkan analisis kurva spektral batuan yang diperoleh, jenis distribusi mineral dan luas tempat tersebut dapat diketahui. Gambar tersebut menunjukkan bahwa data penginderaan jauh hiperspektral secara efektif mengekstraksi dua jenis informasi mineral serisit dan klorit di daerah Dulan Qinghai, dan setelah transformasi MNF, ini meningkatkan pengakuan informasi litologi dan geologi tektonik.

矿石 .jpg

3. Penginderaan jauh dari lingkungan air

Karena kesamaan tertentu antara spektrum tanaman air dan mekar air dan spektrum vegetasi, sulit bagi data penginderaan jarak jauh multispektral yang umum digunakan untuk secara akurat mengidentifikasi mekar air dan tanaman air, dan hanya data penginderaan jarak jauh hiperspektral yang dapat menangkap The Perbedaan spektral terperinci antara mekar air kompleks dan variabel, tanaman air, dan badan air, sehingga dapat secara akurat mengidentifikasi mekar air dan tanaman air. Gambar ini menunjukkan peta lingkungan badan air regional Yunnan Dianchi yang diperoleh oleh sensor jarak jauh hiperspektral yang ditularkan oleh satelit, yang dapat dengan jelas mengidentifikasi bahan organik terlarut berwarna (CDOM), klorofil A (CHL-A), dan konsentrasi padatan tersuspensi (TSM) di dalam badan air. Sementara itu, parameter kualitas air sungai kecil dan danau selain Dianchi juga jelas dikenali dalam gambar.

矿石 .jpg

4. Penginderaan jauh atmosfer

Pemantauan penginderaan jarak jauh dari emisi sumber titik metana dilakukan di Libya dan Amerika Serikat menggunakan data penginderaan jarak jauh hiperspektral dengan algoritma inversi konsentrasi kolom metana yang dioptimalkan. Gambar (a) menunjukkan hasil pemantauan kebocoran metana dari sumur minyak Dor Marada di Libya, dan gambar (b) menunjukkan hasil pemantauan kebocoran metana dari sumur minyak tengah DCP di Cekungan Permian Amerika Serikat, yang dapat secara akurat Pantau bulu emisi metana yang jelas di wilayah tersebut.