SPECIM无人机高光谱成像遥感技术

高光谱遥感技术将成像技术与光谱技术相结合，实现了多维信息获取，又名成像光谱遥感技术。高光谱遥感技术利用空间传感器采集，测量物体的反射或辐射，通过获取大量连续窄波段的波段数据来获得地物目标的光谱信息，能够记录完整且更为丰富的地物光谱特征。高光谱遥感技术所获取的数据是一种连续的高分辨率窄波段光谱信息，能够详细地描述地表物体特征，实现图谱合一。

随着微机电系统（MEMS）、控制与导航系统及信息处理技术的发展，无人机（UAV）作为新型遥感平台的条件逐渐成熟，同时大量小型化、高性能高光谱传感器的研发也推动了无人机与高光谱遥感的结合。而作为一种新兴的遥感技术研究方向，无人机高光谱遥感技术可快速、高效地获取地物空间信息和光谱信息，具有机动性强、成本效益高等优势，近些年来受到广泛关注。

无人机高光谱遥感系统由高光谱成像仪、无人机、姿态位置测量系统、稳定云台、机载计算机及固定框架组成。无人机系统集成需要权衡多种因素，例如无人机的有效载荷、续航时间、成本、成像技术、数据存储方式和GNSS/IMU精度等。对无人机高光谱遥感平台而言，最大有效载荷重量、续航时间以及起降方式是最主要的三个考虑因素。

无人机高光谱遥感技术在自然资源调查领域有着较大的优势。

在地质矿产填图方面，可将无人机高光谱数据与三维地质模型相结合，提高地质勘探和采矿监测过程的可靠性和安全性，为地球科学研究、矿产勘探、采矿和地质灾害监测提供可靠的地质信息来源。而在矿产资源调查方面，无人机高光谱遥感系统具有检测周期短、资源敏感度高、可灵活部署等特点。

在水体质量监测方面，现今研究对象主要为湖泊、河流，使用的数据多为星载高光谱遥感数据，对于城市狭窄河流的水质监测，星载数据的空间和光谱分辨率无法满足精确监测的要求，使用无人机高光谱遥感系统则可以有效地弥补星载数据的不足。

上图为利用高光谱数据区分不同苔藓的主要栖息地。图中泥炭的厚度约为1-5米，并且该流域中约80%的泥炭地已经进行过排水渠道的建设。

农林业植被资源监测方面，无人机高光谱遥感技术相关研究已广泛应用于病虫害的监测、土壤墒情的监测、作物产量的预测以及对旱情的监测、土壤含水率的监测、对农作物水分利用效率的监测等领域。无人机高光谱遥感技术一定程度上改善了我国农业水资源的管理与应用。

上图展示了一块农田在抽穗阶段和成熟阶段时的NDVI和PSRI分布情况。通过建立多种植物表型参数与生长阶段的相关性，我们可以更加精确的控制施肥量和预测收获的时间。

对于无人机航拍等应用，即使不搭载稳定云台，通过融合GNSS/IMU数据，也能实现精确的几何校正，有效减少图像畸变，提高图像拼接的质量，为后续的测绘、监测等工作提供可靠的数据基础。

上图为利用塑料植物在700-1100nm波长范围内通常反射率较低，而真实植物拥有高反射的特性，将RGB输出通道调整为660nm、700nm、800nm输出伪彩图，可以快速识别真假植物。

SPECIM AFX系列可以在有人或无人机载平台上安装和操作，支持各种GNSS/IMU传感器、数据采集、动力单元。包含数据采集和预处理软件的解决方案。

参考文献
[1] 高光谱遥感技术在地质环境监测中的应用与展望. 陈浩;甘建军;刘清.城市地质,2024(02)
[2] 无人机高光谱遥感技术在自然资源调查中的应用进展. 白宇;郑志忠;修连存;周航建;肖盈蓄.华东地质,2022(04)

关于Specim

作为高光谱成像（HSI）行业的龙头公司之一，Specim产品涵盖从可见光到热红外全部波段的测量，为用户提供全面的高光谱成像解决方案，满足工业、科学和研究用户的不同需求。产品包括工业高光谱相机、实验室高光谱相机以及机载高光谱相机，适配客户特定的使用场景。Specim以分拣机客户为核心，同时在分选回收、食品和制药等行业也拥有广泛的客户群体。去年，Specim正式推出全新的SpecimONE高光谱成像平台，该平台使高光谱成像技术更便利、更快捷地与分拣机相结合。2021年起，SpecimONE平台可开始交付。借助SpecimONE平台，柯尼卡美能达将进一步扩大工业领域中高光谱成像的业务。