隨著科技的不斷進(jìn)步，低空遙感技術(shù)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)作為低空遙感的重要裝備，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本篇文章主要給大家講下低空遙感領(lǐng)域的應(yīng)用，主要用到的是中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜/高光譜相機(jī)。

一、技術(shù)原理與優(yōu)勢

中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)基于先進(jìn)的光譜成像技術(shù)原理，能夠獲取目標(biāo)物體在不同波長下的反射或吸收光譜信息，形成包含空間維度和光譜維度的三維數(shù)據(jù)立方體，實現(xiàn) “圖譜合一”。這一技術(shù)優(yōu)勢使得相機(jī)可以精準(zhǔn)識別物質(zhì)成分及其分布情況，尤其適用于低空遙感監(jiān)測中的各種復(fù)雜場景。

在植被監(jiān)測方面，相機(jī)通過捕捉植被在特定波段的光譜特征，結(jié)合多種植被指數(shù)模型，如 NDVI（歸一化植被指數(shù)）、NDRE（歸一化差值紅邊指數(shù)）、GNDVI（歸一化差值綠紅植被指數(shù)）等，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測植被的生長狀態(tài)、覆蓋度、葉綠素含量、氮含量等關(guān)鍵生理指標(biāo)，為農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門提供科學(xué)依據(jù)，助力精準(zhǔn)管理和決策。

在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，利用水體與不同物質(zhì)的光譜差異，相機(jī)可以實現(xiàn)對水華、黑臭水體、水體富營養(yǎng)化、排污口、水面污染物等多種水環(huán)境問題的高效監(jiān)測。例如，通過分析水體在藍(lán)波段和紅波段的吸收峰以及近紅外波段的反射特征，結(jié)合相應(yīng)的植被指數(shù)，能夠快速準(zhǔn)確地識別水華的發(fā)生區(qū)域和程度，為水資源保護(hù)和水污染防治提供有力支持。

此外，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)還具備高時空分辨率、精準(zhǔn)定位、專業(yè)拼圖、圖譜合一、性價比高等特點，能夠滿足低空遙感監(jiān)測對數(shù)據(jù)精度、時效性和覆蓋范圍的嚴(yán)格要求。其搭載的光譜云平臺擁有百萬級算力庫，支持復(fù)雜場景適應(yīng)和快速模型研發(fā)，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)處理和分析的效率和準(zhǔn)確性。

二、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）耕地用途保護(hù)

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)被廣泛應(yīng)用于耕地用途保護(hù)，特別是 “非農(nóng)非糧” 耕地用途監(jiān)測。以四川省德陽市旌陽區(qū)為例，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村局采用中達(dá)瑞和的無人機(jī)光譜影像技術(shù)，對轄區(qū)內(nèi) 42.9 萬畝耕地種植用途實施全面、高效、精準(zhǔn)的動態(tài)監(jiān)測與管理。通過高分辨率、高精度的多光譜無人機(jī)飛行監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)小尺寸違種的精準(zhǔn)識別，時域模型分析則可對不同時期采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，得出新增或變化的 “非農(nóng)”“非糧” 地塊信息。同時，光譜數(shù)據(jù)采集分析后還能進(jìn)行作物種類識別、長勢監(jiān)測等，為智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供豐富信息，大幅提升監(jiān)控效率，對比傳統(tǒng)手工調(diào)查，效率提升可達(dá) 85%。

（二）作物長勢監(jiān)測與產(chǎn)量評估

中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)可對作物生長的各個階段進(jìn)行光譜分析和監(jiān)測，助力農(nóng)業(yè)用戶及時掌握作物生長情況，測算成熟期并預(yù)估產(chǎn)量。黑龍江北緯四十七綠色有機(jī)食品有限公司在玉米試驗基地引入 MAX-G800 多光譜視頻相機(jī)，實時捕捉玉米在不同生長階段的光譜信息，包括可見光、近紅外等多個波段。通過分析葉片氮素含量與施氮量的關(guān)系以及近紅外波段光譜反射率的變化，研究人員能夠深入了解肥料對玉米生長速度的影響，進(jìn)而優(yōu)化肥料配方和使用方法，提高玉米的生長速度和品質(zhì)。此外，該相機(jī)還可用于監(jiān)測土壤水分和養(yǎng)分含量，為精準(zhǔn)施肥提供依據(jù)，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

（三）病蟲害預(yù)警

利用光譜成像技術(shù)，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)能夠?qū)ψ魑锊∠x害進(jìn)行空地一體化監(jiān)測?；谧魑餇顟B(tài)的光譜特征和光譜模型計算，可以有效監(jiān)測病蟲害癥狀和趨勢，并生成光譜處方圖，指導(dǎo)植保無人機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)。例如，桑日縣榮順帕竹（凈土）莊園有限公司利用 MAX-S800 多光譜相機(jī)對葡萄園進(jìn)行監(jiān)測，通過捕捉葡萄葉片的詳細(xì)光譜數(shù)據(jù)，分析植物生理狀態(tài)、葉綠素含量、水分狀況等信息，建立新的植被指數(shù)，用于早期檢測葡萄葉枯病、紫斑病等病害。及時發(fā)現(xiàn)病蟲害的存在并確定其類型和嚴(yán)重程度，有助于種植企業(yè)及時采取防治措施，防止病蟲害擴(kuò)散蔓延，保護(hù)作物健康生長，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和總產(chǎn)量。

（四）農(nóng)產(chǎn)品品控

在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)控制方面，中達(dá)瑞和的高光譜成像技術(shù)可對農(nóng)產(chǎn)品來料進(jìn)行品種識別與檢測。基于不同農(nóng)產(chǎn)品獨特的光譜特征差異，結(jié)合光譜計算和模型，該技術(shù)能夠精準(zhǔn)、快速地檢測農(nóng)產(chǎn)品品種，保證品種質(zhì)量，杜絕魚龍混雜現(xiàn)象。深圳市海關(guān)采用中達(dá)瑞和的空地立體化進(jìn)口糧食光譜智能查驗方案，準(zhǔn)確、快速地檢測糧食水分、霉變等物質(zhì)含量，實現(xiàn)全方位立體查驗，相比實驗室抽檢，具有更高的效率和更廣泛的覆蓋面，有效保障了進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

三、林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）樹種識別與監(jiān)測

中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)通過光譜成像獲取森林資源分布信息，根據(jù)不同樹種在葉綠素含量、葉片結(jié)構(gòu)等方面的光譜特征差異，實現(xiàn)對森林樹木種類、面積和分布情況的精準(zhǔn)監(jiān)測和評估。如北京門頭溝項目中，通過分析可見光圖像與特定波長下的光譜圖像，并建立算法模型，生成植被茂密指數(shù)偽彩圖，直觀展示森林植被的分布和生長狀況，便于監(jiān)管部門快速了解森林資源現(xiàn)狀，為森林資源的保護(hù)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

（二）森林健康監(jiān)測

利用天空地一體化光譜監(jiān)測方式，該相機(jī)可提取和分析受蟲害影響樹木的光譜特征，實現(xiàn)對森林蟲害的大面積、快速和準(zhǔn)確監(jiān)測預(yù)警。例如，在某些地區(qū)針對松線蟲病害的識別，通過布設(shè) “天地一體化監(jiān)控網(wǎng)”，利用固定位光譜云臺監(jiān)控相機(jī)和機(jī)載光譜相機(jī)采集光譜數(shù)據(jù)，并疊加算法模型，在系統(tǒng)偽彩圖中直觀呈現(xiàn) “健康松樹”“病思松樹”“染病期松樹”“其他樹木” 等不同狀態(tài)，同時獲取病害樹木的具體位置信息，助力監(jiān)管單位及時掌握森林蟲害狀況并采取有效防治措施，保護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)平衡。

（三）森林防火因子監(jiān)測

在森林防火方面，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。高光譜相機(jī)能夠通過多維度光譜信息，在森林防火全周期（預(yù)防 - 監(jiān)測 - 撲救 - 恢復(fù)）中提供關(guān)鍵支持。例如，在大興安嶺林區(qū)部署的固定式高光譜塔（5km 監(jiān)測半徑），于 2022 年成功預(yù)警 3 起雷擊火，將響應(yīng)時間縮短至 15 分鐘。在火災(zāi)預(yù)防階段，相機(jī)可通過近紅外（NIR）和短波紅外（SWIR）波段反演植被含水量（等效水厚度，EWT），評估樹林干燥度，預(yù)測火險等級；還可對枯枝、腐殖質(zhì)等易燃物分布進(jìn)行分類制圖，輔助防火規(guī)劃。在火勢監(jiān)測過程中，短波紅外能夠區(qū)分不同燃燒階段釋放的氣體特征峰，如 CH? 在 2300nm 的特征峰，輔助判斷火勢發(fā)展階段；融合高光譜數(shù)據(jù)與風(fēng)速、地形模型，如 FARSITE 系統(tǒng)可模擬火勢擴(kuò)展，精度提升 30% 以上。災(zāi)后評估時，通過 NDVI（近紅外 / 紅）和 NBR（近紅外 / 短波紅外）差異指數(shù)劃分輕度 / 重度燒傷區(qū)，短波紅外還可檢測土壤有機(jī)碳（SOC）含量變化，為森林火災(zāi)后的生態(tài)修復(fù)和植被恢復(fù)提供數(shù)據(jù)支持。

（四）生態(tài)紅線監(jiān)測

通過光譜成像技術(shù)和空地一體化監(jiān)測方案，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)狀況實現(xiàn)全天候、自動監(jiān)測與預(yù)警。在深圳市生態(tài)紅線監(jiān)測項目中，通過在轄區(qū)各監(jiān)測點布設(shè)光譜監(jiān)控相機(jī)，進(jìn)行 7*24 小時監(jiān)控，獲取光譜數(shù)據(jù)并建立相關(guān)指數(shù)算法模型，直接輸出監(jiān)控結(jié)果，幫助相關(guān)部門及時發(fā)現(xiàn)生態(tài)破壞、生態(tài)侵占等問題，為制定有效的保護(hù)策略和地方政策提供重要數(shù)據(jù)支撐，確保生態(tài)系統(tǒng)的長期健康和可持續(xù)發(fā)展。

四、生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）水環(huán)境監(jiān)測

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測。通過機(jī)載光譜成像系統(tǒng)，可實現(xiàn)河湖庫的高頻自動巡查，實時獲取水環(huán)境光譜數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)計算并提取水環(huán)境的分布及面積，實現(xiàn)全流域的全自動、全方位調(diào)查與監(jiān)控，有效提高巡查效率。在 2021 年深圳 “坪山河水環(huán)境空天地一體化監(jiān)測項目” 中，應(yīng)用 MAX-S800 進(jìn)行區(qū)域飛行，借助 SpecMetis 遙感分析平臺，實現(xiàn)了大空間、大尺度范圍監(jiān)測的圖譜合一，快速識別水體及岸線生態(tài)現(xiàn)狀，經(jīng)空天地多維數(shù)據(jù)實測比對，模型準(zhǔn)確率高達(dá) 99%。

（二）溢油 / 漏油監(jiān)測

在站點、管道、海洋區(qū)域等，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)利用泄漏物與背景物的光譜差異，能夠快速監(jiān)測判定異常情況，及時感知和預(yù)警，提高監(jiān)管效率，規(guī)避災(zāi)害風(fēng)險。例如，在中海油溢油巡航監(jiān)測現(xiàn)場，通過光譜圖像與可見光圖像對比，結(jié)合數(shù)據(jù)處理和泄漏物曲線分析，能夠準(zhǔn)確識別溢油區(qū)域并發(fā)出預(yù)警提示。在 2023 年國家管網(wǎng)項目中，利用光譜成像技術(shù)對管道潛在泄漏處進(jìn)行定點監(jiān)測，實現(xiàn)了無人監(jiān)測、精準(zhǔn)判定和快速預(yù)警，有效保障了管道安全和周邊環(huán)境安全。

五、公安領(lǐng)域的應(yīng)用

在公安領(lǐng)域，中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)可應(yīng)用于罌粟識別。罌粟花朵具有獨特的形狀和色彩，其花期較短，約 15 天左右，是罌粟巡查、鏟除的黃金時期。傳統(tǒng)的人工踏勘、無人機(jī)視頻巡查、無人機(jī)遙感解譯等技術(shù)手段在精度和效率上難以滿足這一窗口期的要求。而中達(dá)瑞和的機(jī)載多光譜相機(jī)能夠在該時期進(jìn)行高效數(shù)據(jù)采集，配合罌粟植株的數(shù)據(jù)庫模型，精準(zhǔn)識別罌粟植株的光譜特征。當(dāng)相機(jī)識別到罌粟疑似物后，變焦相機(jī)會自動抓拍并附上經(jīng)緯度信息，執(zhí)法人員可根據(jù)這些照片進(jìn)行實地走訪排查。在廣西某縣的機(jī)載多光譜全覆蓋掃描行動中，成功查找了二十余處疑似罌粟植株種植點，經(jīng)后期人工排查結(jié)果匹配，精確度可達(dá) 95% 以上，為打擊非法種植罌粟等違法犯罪活動提供了有力的技術(shù)支持。

中達(dá)瑞和機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)憑借其卓越的技術(shù)性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在低空遙感領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力和價值。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，相信中達(dá)瑞和將繼續(xù)推動機(jī)載多光譜 / 高光譜相機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為各行業(yè)提供更多高效、精準(zhǔn)、可靠的低空遙感解決方案，助力我國低空經(jīng)濟(jì)的繁榮和各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇