SPECIM無人機高光譜成像遙感技術

高光譜遙感技術將成像技術與光譜技術相結合，實現了多維信息獲取，又名成像光譜遙感技術。高光譜遙感技術利用空間傳感器采集，測量物體的反射或輻射，通過獲取大量連續窄波段的波段數據來獲得地物目標的光譜信息，能夠記錄完整且更為豐富的地物光譜特征。高光譜遙感技術所獲取的數據是一種連續的高分辨率窄波段光譜信息，能夠詳細地描述地表物體特征，實現圖譜合一。

隨著微機電系統（MEMS）、控制與導航系統及信息處理技術的發展，無人機（UAV）作為新型遙感平臺的條件逐漸成熟，同時大量小型化、高性能高光譜傳感器的研發也推動了無人機與高光譜遙感的結合。而作為一種新興的遙感技術研究方向，無人機高光譜遙感技術可快速、高效地獲取地物空間信息和光譜信息，具有機動性強、成本效益高等優勢，近些年來受到廣泛關注。

無人機高光譜遙感系統由高光譜成像儀、無人機、姿態位置測量系統、穩定云臺、機載計算機及固定框架組成。無人機系統集成需要權衡多種因素，例如無人機的有效載荷、續航時間、成本、成像技術、數據存儲方式和GNSS/IMU精度等。對無人機高光譜遙感平臺而言，最大有效載荷重量、續航時間以及起降方式是最主要的三個考慮因素。

無人機高光譜遙感技術在自然資源調查領域有著較大的優勢。

在地質礦產填圖方面，可將無人機高光譜數據與三維地質模型相結合，提高地質勘探和采礦監測過程的可靠性和安全性，為地球科學研究、礦產勘探、采礦和地質災害監測提供可靠的地質信息來源。而在礦產資源調查方面，無人機高光譜遙感系統具有檢測周期短、資源敏感度高、可靈活部署等特點。

在水體質量監測方面，現今研究對象主要為湖泊、河流，使用的數據多為星載高光譜遙感數據，對于城市狹窄河流的水質監測，星載數據的空間和光譜分辨率無法滿足精確監測的要求，使用無人機高光譜遙感系統則可以有效地彌補星載數據的不足。

上圖為利用高光譜數據區分不同苔蘚的主要棲息地。圖中泥炭的厚度約為1-5米，并且該流域中約80%的泥炭地已經進行過排水渠道的建設。

農林業植被資源監測方面，無人機高光譜遙感技術相關研究已廣泛應用于病蟲害的監測、土壤墑情的監測、作物產量的預測以及對旱情的監測、土壤含水率的監測、對農作物水分利用效率的監測等領域。無人機高光譜遙感技術一定程度上改善了我國農業水資源的管理與應用。

上圖展示了一塊農田在抽穗階段和成熟階段時的NDVI和PSRI分布情況。通過建立多種植物表型參數與生長階段的相關性，我們可以更加精確的控制施肥量和預測收獲的時間。

對于無人機航拍等應用，即使不搭載穩定云臺，通過融合GNSS/IMU數據，也能實現精確的幾何校正，有效減少圖像畸變，提高圖像拼接的質量，為后續的測繪、監測等工作提供可靠的數據基礎。

上圖為利用塑料植物在700-1100nm波長范圍內通常反射率較低，而真實植物擁有高反射的特性，將RGB輸出通道調整為660nm、700nm、800nm輸出偽彩圖，可以快速識別真假植物。

SPECIM AFX系列可以在有人或無人機載平臺上安裝和操作，支持各種GNSS/IMU傳感器、數據采集、動力單元。包含數據采集和預處理軟件的解決方案。

參考文獻
[1] 高光譜遙感技術在地質環境監測中的應用與展望. 陳浩;甘建軍;劉清.城市地質,2024(02)
[2] 無人機高光譜遙感技術在自然資源調查中的應用進展. 白宇;鄭志忠;修連存;周航建;肖盈蓄.華東地質,2022(04)

關于Specim

作為高光譜成像（HSI）行業的龍頭公司之一，Specim產品涵蓋從可見光到熱紅外全部波段的測量，為用戶提供全面的高光譜成像解決方案，滿足工業、科學和研究用戶的不同需求。產品包括工業高光譜相機、實驗室高光譜相機以及機載高光譜相機，適配客戶特定的使用場景。Specim以分揀機客戶為核心，同時在分選回收、食品和制藥等行業也擁有廣泛的客戶群體。去年，Specim正式推出全新的SpecimONE高光譜成像平臺，該平臺使高光譜成像技術更便利、更快捷地與分揀機相結合。2021年起，SpecimONE平臺可開始交付。借助SpecimONE平臺，柯尼卡美能達將進一步擴大工業領域中高光譜成像的業務。