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机载高光谱成像技术的原理及其应用领域
浏览次数:400发布日期:2023-08-11
机载高光谱成像是一种新兴技术,它是一种快速、无损的检测技术,具有光谱分辨率高、波段多和图谱合一的特点。机载高光谱将成像技术和光谱技术结合在一起,在探测物体空间特征,同时对每个空间像元色散形成几十个到上百个波段带宽为10纳米左右的连续光谱覆盖,由光学系统、信号前端处理盒、数据采集记录系统三部分组成,数据的回放及预处理,通过软件在高性能的微机上完成。传感器在可见光和近红外区域可达数百个波段,而且测量结果以图像方式表达出来,每一个像元均由光谱曲线组成,可以更为准确地获取目的物的反射光谱。
 
基本原理:
机载高光谱波段通常工作在400~2500nm(0.4~2.5μm)范围内,由可见光和近红外两个谱段组成,可见光谱段为400~780nm(0.4~0.78μm),主要用于区分岩心颜色、植被、水体等;近红外光谱的波长在780~2500nm(0.78~2.5µm),主要用于区分含羟基的物质,对此波段的近红外光谱产生吸收的官能团主要是含氢基团,包括C-H(甲基、亚甲基、甲氧基、羧基、方基等)、羟基O-H、巯基S-H、氨基N-H等,它们的合频和一级倍频位于780~2500nm波段。由于含有羟基物质晶格中原子间的化学键的弯曲、伸缩和电子能级跃迁吸收某些区域的近红外光谱,所以根据某些官能团的在近红外区域的这种特征吸收光谱可以区分不同的物质。
 
应用领域:
农业应用:病虫害监测、养分监测、灾害监测、作物估产等。
林业应用:树种识别、生物量估计、养分元素监测、森林健康等。
水环境应用:水质参数反演、水污染空间分布及迁移特征分析。
土壤监测:土壤含水量监测、土壤肥力监测。
地质应用:矿物填图、矿物成分探测、成矿预测。
 城市应用:城市规划、道路监测、景观植被监测、环境稽查。