隨著科技的不斷進步，低空遙感技術(shù)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而機載多光譜 / 高光譜相機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，主要用到的是中達瑞和機載多光譜/高光譜相機。

一、技術(shù)原理與優(yōu)勢

中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機基于先進的光譜成像技術(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，為水資源保護和水污染防治提供有力支持。

此外，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機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

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機被廣泛應(yīng)用于耕地用途保護，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)村局采用中達瑞和的無人機光譜影像技術(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 85%。

（二）作物長勢監(jiān)測與產(chǎn)量評估

中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機可對作物生長的各個階段進行光譜分析和監(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食品有限公司在玉米試驗基地引入 MAX-G800 多光譜視頻相機，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)，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機能夠?qū)ψ魑锊∠x害進行空地一體化監(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 多光譜相機對葡萄園進行監(jiān)測，通過捕捉葡萄葉片的詳細光譜數(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，防止病蟲害擴散蔓延，保護作物健康生長，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，中達瑞和的高光譜成像技術(shù)可對農(nóng)產(chǎn)品來料進行品種識別與檢測?；诓煌r(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)采用中達瑞和的空地立體化進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

中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機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)控相機和機載光譜相機采集光譜數(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，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。高光譜相機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，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機能夠?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，進行 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，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測。通過機載光譜成像系統(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 99%。

（二）溢油 / 漏油監(jiān)測

在站點、管道、海洋區(qū)域等，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機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，中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機可應(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、無人機視頻巡查、無人機遙感解譯等技術(shù)手段在精度和效率上難以滿足這一窗口期的要求。而中達瑞和的機載多光譜相機能夠在該時期進行高效數(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)相機識別到罌粟疑似物后，變焦相機會自動抓拍并附上經(jīng)緯度信息，執(zhí)法人員可根據(jù)這些照片進行實地走訪排查。在廣西某縣的機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 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。

中達瑞和機載多光譜 / 高光譜相機憑借其卓越的技術(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)的不斷進步和創(chuàng)新，相信中達瑞和將繼續(xù)推動機載多光譜 / 高光譜相機技術(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)濟的繁榮和各行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇