מהו חישה מרחוק היפר -ספקטרלית? מאפיינים טכניים, יישומים

August 23, 2024

חישה מרחוק היפר -ספקטרלית היא הגבול הנוכחי של טכנולוגיית חישה מרחוק, השימוש ברצועות גל אלקטרומגנטיות רבות מאוד צרות מן אובייקט העניין כדי להשיג נתונים רלוונטיים, מכיל שפע של מידע משולש מרחבי, רדיומטרי וספקטרלי, שהתפתחותם היא מהפכה בחישה מרחוק, אך גם גרם לשינוי מהותי בטכניקות עיבוד נתונים וניתוח מידע, כך שניתן יהיה לזהות את המקור בחישה מרחוק רחב בחומר הבלתי ניתן לגילוי, בחישה מרחוק היפרפרקטית. אז מה זה היפרפרקטלי? זה מתחיל בלהקה הגלויה של השמש.

מדוע העולם צבעוני?

בין אם זה דרום השמיים או שינוי עונות השנה, מדוע אנו מרגישים שהעולם כל כך צבעוני? הקשת שמתבהרת לאחר יום גשום יכולה לעזור לנו לפתור את התשובה. אור השמש הוא למעשה אור בצבע מעורב, דרך פיזור טיפות המים באוויר מתפרק לאור מונוכרומטי צבעוני, מהווה את כל הצבעים שעינינו יכולים לתפוס, חלק זה של האור מוגדר כאורכי הגל הנראים של השמש.

בנוסף לכל זה אור השמש מכיל גם אור באורכי הגל האולטרה סגולים והאינפרא אדום. עם זאת, אותו צבע אור לעינינו האנושיות הוא גם צבע אור מורכב המכיל אלפי להקות, שהוא הרבה מעבר לגבול העיניים האנושיות להבחין. יחד עם זאת, אובייקטים שונים מורכבים מאלמנטים שונים ותרכובותיהם, מבנה החומר שונה גם הוא, מה שמוביל לאורך הגל של האור המשתקף או המפוזר על פני האובייקט מראה גם הוא ספציפי; אובייקטים שונים במצבים שונים בעלי אורכי גל שונים של השתקפות אור או יכולת פיזור הם שונים, אך גם הופכים לאובייקט לצבע שונה או למאפיינים ספקטרליים, ממש כמו "טביעות האצבעות כמו המידע" טביעות האצבע ", הוא יכול להבחין בתכונות ולהרכב אטמוספרי בהן דרך משובחת. מאפיינים ספקטרליים ייחודיים כאלה של חומרים מהווים את הבסיס לזיהוי וניתוח המאפיינים של אובייקטים שונים במדע חישה מרחוק.

different bands of sunlight

על מנת לרכוש במדויק מידע קל בלהקות אורך גל שונות, חיישני הלוויינים האופטיים אימצו ברציפות טכנולוגיית הדמיה רב -ספקטרלית וטכנולוגיית הדמיה היפר -ספקטרלית, בה אור או מפוזר מחפצים מחולקים ללהקות אור ספציפיות של אור באמצעות פילטרים, פילטרים, מנסרות, סורגים ומכשירים אחרים מפוצלים אור ומטרות מזוהים וחישה מרחוק מכמתת על בסיס המידע הספקטרלי המתקבל מהאדמה או מהשתקפות או פיזור אטמוספרי.

בתחילה, חישה מרחוק של האדמה השתמשה במערכת טכנולוגיית הדמיה רב-ספקטרלית, לרוב רק כמה ערוצים, כל ערוץ מכיל מידע אופטי עם אורכי גל רחבים של ננומטרים, ויכול לממש את יכולת הגילוי הספקטרלית בכיוון אינפרא אדום ואולטרה-סגול. עם זאת, עבור אובייקטים או אובייקטים דומים במצבים שונים, הפסגות האופייניות של ספקטרום ההשתקפות שלהם דומות בדרך כלל, כפי שמוצג באיור שלהלן, הפסגות האופייניות של ארבעת מיני העצים שונים רק במקצת ב 960 ננומטר, וכדי יש להבחין בין הקטגוריות של מיני עצים שונים, נדרשת רזולוציה ספקטרלית של פחות מעשרה ננומטר; לדוגמה, לצורך סיווג וזיהוי סלעים, התרחשותם של מזיקים ומחלות בגידולים, האדמה שופצה לצורך חקלאות, והתפרצויות הפלורה או ציאנובקטריה, למשל, לסיווג וזיהוי של סלעים, מזיקים יבלים וכיוונים מחלות, שיפוץ אדמה וטיפוח, פריחת מים או התפרצויות ציאנובקטריה, זיהום אוויר ובעיות אחרות, אשר באים לידי ביטוי בספקטרום רק בכמה ננומטרים של שינוי, האמצעים המסורתיים לגילוי רב -ספקטרלי הוא ממתח, ושיעור ההצלחה של הזיהוי אינו גבוה ו

עם תחילת התפתחות טכנולוגיית חישה מרחוק היפר -ספקטרלית בשנות השבעים, תחום חישה מרחוק אופטי עבר שינויים מהפכניים ויצר בהדרגה תחום טכנולוגי פופולרי של גבול. טכנולוגיית חישה מרחוק היפר-ספקטרלית היא טכנולוגיה המבוססת על נתוני תמונת פס צרים מאוד, המשלבים טכנולוגיית הדמיה עם טכנולוגיה ספקטרלית לגילוי המרחב הגיאומטרי הדו-ממדי ומידע ספקטרלי חד-ממדי של היעד, ולהשיג פס רציף וצר נתוני תמונה עם רזולוציה ספקטרלית גבוהה. טכנולוגיית ההדמיה ההיפרספרטלית מתפתחת במהירות, והנפוצים כוללים ספקטרוסקופיה של סורק, ספקטרוסקופיית פילטר הניתנת לכוונון אקוסטו-אופטי, ספקטרוסקופיה של פריזמה וציפוי שבבים.

מהם המאפיינים הטכניים של חישה מרחוק היפרפרקטית?

היפר-ספקטרלי （ מצלמה היפרפרקטלית an פס ערוץ יחיד הוא צר, הרזולוציה הספקטרלית שלה גבוהה כמו סדר גודל ננומטר (NM) (בדרך כלל פחות מ -10 ננומטר), מספר הערוצים הספקטרליים עד עשרות או אפילו מאות יותר, כדי להשיג השתקפות / פיזור של חומרים רציפים של נתונים ספקטרליים רציפים, אותם ניתן לממש בטווח הלהקה הגלויה, כמעט אינפרא אדום, אמצע אינפרא אדום ואורך אינפרא אדום תרמי ורכישת נתונים היפרספרטלית.

המובחן בין טכנולוגיית החישה המרוחקת המולטי -ספקטרלית המסורתית כדי להבדיל בין יעדים המבוססים על הבדלי צבע, טכנולוגיית חישה מרחוק היפר -ספקטרלית יכולה להשיג דגימה נפרדת במרחב הספקטרלי, והיעדים שניתן להבחין בהם הם בדרך כלל אלה שיש להם הבדלים ברורים במרחב הספקטרלי, כגון גופי מים , צמחייה ואדמה חשופה. חישה מרחוק היפר-ספקטרלית היא טכנולוגיית רכישת מידע רב-ממדית המשלבת טכנולוגיית הדמיה וטכנולוגיית ספקטרליות, שיכולה לרכוש בו זמנית את המידע המרחבי הדו-ממדי של היעד והמידע הספקטרלי הממד השלישי, ולנתח את המידע ההרכב של החומר באמצעות המורפולוגיה של עקומות הספקטרליות לזיהוי המטרה כמו גם את תכונות היעד, שיכולות להבחין בקטגוריות שונות של אותו סוג של תכונות. על פי תרחישי יישומים שונים, הסלקטיביות של הספקטרום הופכת גמישה ומגוונת, מה שמשפר את היכולת של הבחנה וזיהוי תכונות, מבדיל ביעילות קטגוריות שונות השייכות לאותו סוג של תכונות, מממש "ספקטרום שונה לאותו סוג של תכונה" וכיוונו "וכן" "תכונות שונות לאותו סוג של ספקטרום", ומפחיתה את תופעת הבלבול המרחבי הספקטרלי של התכונות, כמו תופעה של מיני עצים שונים. זה יכול להפחית את התופעה של בלבול מרחבי ספקטרלי של תכונות, כמו זיהוי של מיני עצים שונים ומינרלים שונים; יחד עם זאת, ניתן להשתמש בנתונים היפרפרקטריים למיצוי פרמטרים ביו-פיזיים וכימיים, ולניתוח הביוכימי של כלורופיל A, ליגנין ותאי צמחייה.

פיתוח טכנולוגיית חישה מרחוק היפר-ספקטרלית הופכת חישה מרחוק מניתוח איכותי לשינוי כמותי או חצי-כמותי, היישום העיקרי של טכנולוגיית חישה מרחוק של הדמיה מסורתית מבוסס על ניתוח איכותי, חלק מתוצאות הניתוח הכמותי של הדיוק של התוצאות אינו אינו מופיע אידיאלי, שקשור כמובן לרזולוציה הספקטרלית והמרחבית של חיישן ההדמיה, להפרעה של הרקע האטמוספרי והאדמה והמגבלות האחרות, הרזולוציה היפרספקטראלית הדמיית הדמיון מרחוק פורצת תחילה דרך הרזולוציה הספקטרלית של הגבול האחד מגביל רזולוציה גבוהה רזולוציה גבוהה. פורץ את הגבלת הרזולוציה הספקטרלית, המדכאת במידה רבה את ההשפעה של גורמים מטרידים אחרים במרחב הספקטרלי, מה שמועיל מאוד לשיפור הדיוק של תוצאות הניתוח הכמותי.

מהם יישומים היפרפרקטליים?

בהשוואה לתמונות ברזולוציה גבוהה ורב-ספקטרליות, תמונות היפרפרקטליות בעלות רזולוציה ספקטרלית גבוהה ורצועות רבות, שיכולות להשיג עקומות תכונות ספקטרליות כמעט רצופות של תכונות, וניתן לבחור להקות ספציפיות או לחלץ על פי הצורך להדגיש את תכונות היעד; נתוני עקומת הספקטרום הרציפים הכמותיים מספקים תנאים להכנסת סיווג תמונות למודל המנגנון הספקטרלי של התכונות, המכיל מידע רדיומטרי עשיר, מרחבי וספקטרלי, והוא סינתזה של מגוון מידע. הוא מכיל מידע רדיומטרי עשיר, מרחבי וספקטרלי, והוא מנשא מקיף של מידע שונה. תמונות היפרפרקטליות נמצאות בשימוש נרחב בתחומי מיפוי גיאומורפולוגי, חיפוש משאבים, חישה מרחוק חקלאי, חישה מרחוק סביבתית, ניטור ייעור, חישה מרחוק באדמה, חישה מרחוק בצבע מים ומדע אטמוספרי.

1. חישה מרחוק לסיווג תכונות

האיור מציג את הנתונים ההיפרספרטליים של אזור החוף של דובאי שנרכשו על ידי חיישנים מרחוק היפר -ספקטרליים, שיכולים להכיר במדויק את המידע של קטגוריות עיקריות של תכונות, כמו גופי מים, מבנים, כבישים, אדמה חשופה וכו ', באמצעות סיווג תכונות ויכולים להיות יכולים להיות יכולים להיות מחולק ל -3 ~ 5 קטגוריות משנה אפקטיביות בכל קטגוריה מרכזית, ויכול גם לזהות את המידע של כלי שיט בים הרחוק.

踩踩踩 .jpg

2. חקר עפרות

טכנולוגיית חישה מרחוק היפרפרקטורה יכולה לספק דחיפה לחקירה גיאולוגית. בהתבסס על ניתוח העקומות הספקטרליות של הסלעים שהתקבלו, ניתן לדעת את סוגי התפלגות המינרלים ואת שטח המקום. האיור מראה כי נתוני החישה המרחוק ההיפרספרטליים הוציאו ביעילות שני סוגים של מידע מינרלי של סרקיט וכלוריט באזור דולן בקינגהאי, ואחרי טרנספורמציה של MNF, הוא משפר את ההכרה במידע ליתולוגיה וגיאולוגיה טקטונית.

矿石 .jpg

3. חישה מרחוק של סביבת מים

בשל הדמיון המסוים בין הספקטרום של צמחי מים ופריחת מים וספקטרום הצמחייה, קשה לנתוני חישה מרחוק רב -ספקטרליות הנפוצות כדי לזהות במדויק את פריחות המים וצמחי המים, ורק נתוני החישה המרחוק היפרספרטליים יכולים לתפוס את הבדלים ספקטרליים מפורטים בין פרחי המים המורכבים והמשתנים, צמחי המים וגוף המים, כדי לזהות במדויק את פריחת המים וצמחי המים. האיור מציג את המפה הסביבתית של גוף המים האזורי של יונאן דיאנצ'י שנרכש על ידי החיישן המרוחק ההיפרספרקטלי הנישא לוויין, שיכול לזהות בבירור את החומר האורגני המומס הצבעוני (CDOM), כלורופיל A (CHL-A), וריכוז מוצק מושקע (TSM) בגוף המים. בינתיים, ניתן לזהות בבירור את הפרמטרים של נהרות ואגמים קטנים שאינם דיאנצ'י.

矿石 .jpg

4. חישה מרחוק אטמוספרי

ניטור חישה מרחוק של פליטות מקור נקודת מתאן בוצע בלוב ובארצות הברית באמצעות נתוני חישה מרחוק היפרספרקטליים עם אלגוריתמי היפוך ריכוז עמודות מתאן. איור (א) מציג את תוצאות ניטור דליפת מתאן מבאר שמן DOR Marada בלוב, ואיור (ב) מציג את תוצאות ניטור דליפת מתאן מבאר שמן DCP באמצע הזרם באגן הפרמיאן של ארצות הברית, שיכולה במדויק עקוב אחר פלומת פליטת מתאן ברורה באזור.