La télédétection hyperspectrale est la frontière actuelle de la technologie de télédétection, l'utilisation de nombreuses bandes d'ondes électromagnétiques très étroites de l'objet d'intérêt pour obtenir des données pertinentes, contient une richesse d'informations spatiales, radiométriques et spectrales, dont le développement est une révolution Dans la télédétection, mais a également provoqué un changement fondamental des techniques de traitement des données et d'analyse des informations, de sorte que l'original dans la télédétection à large bande dans le matériau indétectable, dans la télédétection hyperspectrale peut être détectée. Alors, qu'est-ce que l'hyperspectral? Cela commence par la bande visible du soleil.
Pourquoi le monde est-il coloré?
Que ce soit le sud du ciel ou le changement de saisons, pourquoi pensons-nous que le monde est si coloré? L'arc-en-ciel qui s'éclaircit après un jour de pluie peut nous aider à résoudre la réponse. La lumière du soleil est en fait une lumière en couleur, à travers la diffusion des gouttelettes d'eau dans l'air est décomposée en lumière monochromatique colorée, constituant toutes les couleurs que nos yeux peuvent percevoir, cette partie de la lumière est définie comme les longueurs d'onde visibles du soleil.
En plus de cela, la lumière du soleil contient également de la lumière dans les longueurs d'onde ultraviolets et infrarouges. Cependant, la même couleur de lumière à nos yeux humains est également une couleur complexe de lumière contenant des milliers de bandes, qui est bien au-delà de la limite des yeux humains à distinguer. Dans le même temps, différents objets sont composés d'éléments différents et de leurs composés, la structure du matériau est également différente, ce qui conduit à la longueur d'onde de la lumière réfléchie ou diffusée à la surface de l'objet montre également la spécificité; Différents objets dans différents états de différentes longueurs d'onde de la réflexion de la lumière ou de la capacité de diffusion sont différents, mais font également que l'objet ait une couleur ou des caractéristiques spectrales différentes, tout comme les «empreintes digitales comme les informations« empreintes digitales », il peut distinguer les caractéristiques et la composition atmosphérique dans une belle façon. Ces caractéristiques spectrales uniques des substances constituent la base de l'identification et de l'analyse des caractéristiques de différents objets dans la science de télédétection.
Afin d'acquérir avec précision des informations lumineuses dans différentes bandes de longueur d'onde, les capteurs optiques à distance des satellites ont successivement adopté la technologie d'imagerie multispectrale et la technologie d'imagerie hyperspectrale, dans laquelle la lumière réfléchie ou dispersée à partir d'objets est divisée en bandes de longueur d'onde spécifiques au moyen de filtres, Les prismes, les réseaux et autres dispositifs de lutte contre la lumière, et les cibles sont identifiées et la télédétection est quantifiée sur la base des informations de caractéristiques spectrales reçues du sol ou de la réflexion ou de la diffusion atmosphérique.
Initialement, la télédétection du sol a utilisé un système de technologie d'imagerie multispectrale, souvent seulement quelques canaux, chaque canal contient des informations optiques avec des dizaines de longueurs d'onde de nanomètres et peut réaliser la capacité de détection spectrale dans les directions infrarouges et ultraviolets. Cependant, pour des objets ou des objets similaires dans différents états, les pics caractéristiques de leurs spectres de réflectance sont généralement similaires, comme indiqué sur la figure ci-dessous, les pics caractéristiques des quatre espèces d'arbres ne sont que légèrement différents à 960 nanomètres, et afin de distinguer les catégories de différentes espèces d'arbres, une résolution spectrale de moins de dix nanomètres est nécessaire; Par exemple, pour la classification et l'identification des roches, la survenue de parasites et de maladies dans les cultures, le sol a été rénové pour l'agriculture et les épidémies de flore ou de cyanobactéries, par exemple, pour la classification et l'identification des roches, des parasites des cultures et Les maladies, la rénovation et la culture des sols, la floraison de l'eau ou les épidémies de cyanobactéries, la pollution atmosphérique et d'autres problèmes, qui se reflètent dans les spectres uniquement dans quelques nanomètres de changement, les moyens traditionnels de détection multispectrale sont exagérés et le taux de réussite d'identification n'est pas élevé .
Avec le début du développement de la technologie de télédétection hyperspectrale dans les années 1970, le domaine de la télédétection optique a subi des changements révolutionnaires et a progressivement formé un domaine de technologie frontalière populaire. La technologie de télédétection hyperspectrale est une technologie basée sur de très nombreuses données d'image en bande étroite, qui combine la technologie d'imagerie avec la technologie spectrale pour détecter l'espace géométrique bidimensionnel et les informations spectrales unidimensionnelles de la cible, et pour obtenir une bande continue et étroite Données d'image avec une résolution spectrale élevée. La technologie d'imagerie hyperspectrale se développe rapidement, et les plus communes incluent la spectroscopie de réseau, la spectroscopie filtrante accordable acousto-optique, la spectroscopie de prisme et le revêtement de puce.
Quelles sont les caractéristiques techniques de la télédétection hyperspectrale?
Hyperspectral （ Caméra hyperspectrale ） La bande monocanal est étroite, sa résolution spectrale est aussi élevée que l'ordre de magnitude nanométrique (nm) (généralement moins de 10 nm), le nombre de canaux spectraux jusqu'à des dizaines ou même des centaines de plus, pour obtenir Réflexion / diffusion en matériau continu des données spectrales continues, qui peuvent être réalisées dans la gamme de bande d'onde infrarouge visible, proche infrarouge, infrarouge et thermique et acquisition de données hyperspectrales.
Distingués de la technologie traditionnelle de télédétection multispectrale pour distinguer les cibles basées sur les différences de couleurs, la technologie de télédétection hyperspectrale peut atteindre un échantillonnage discret dans l'espace spectral, et les cibles qui peuvent être distinguées sont généralement celles qui ont des différences évidentes dans l'espace spectral, comme les plans d'eau, , végétation et sol nu. La télédétection hyperspectrale est une technologie d'acquisition d'informations multidimensionnelle qui combine la technologie d'imagerie et la technologie spectrale, qui peut acquérir simultanément les informations spatiales bidimensionnelles de la cible et de la troisième dimension d'informations spectrales, et analyser les informations de composition du matériel par la morphologie de la morphologie de Les courbes spectrales pour identifier la cible ainsi que les caractéristiques cibles, qui peuvent distinguer différentes catégories du même type de fonctionnalités. Selon différents scénarios d'application, la sélectivité du spectre devient flexible et diversifiée, ce qui améliore la capacité de distinguer et d'identifier les fonctionnalités, distingue efficacement différentes catégories appartenant au même type de fonctionnalités, réalise «différents spectres pour le même type de fonctionnalité» et «Différentes caractéristiques pour le même type de spectre», et réduit le phénomène de la confusion spatiale spectrale des caractéristiques, telles que le phénomène de différentes espèces d'arbres. Il peut réduire le phénomène de la confusion spatiale spectrale des caractéristiques, telles que l'identification de différentes espèces d'arbres et de différents minéraux; Dans le même temps, les données hyperspectrales peuvent être utilisées pour l'extraction de paramètres bio-physiques et chimiques, et l'analyse biochimique de la chlorophylle A, de la lignine et de la cellulose de la végétation.
Le développement d'une technologie de télédétection hyperspectrale fait de la télédétection de l'analyse qualitative à la transformation quantitative ou semi-quantitative, la principale application de la technologie de télédétection d'imagerie traditionnelle est basée sur une analyse qualitative, une partie des résultats d'analyse quantitative de la précision des résultats est Idéal, qui est évidemment lié à la résolution spectrale et spatiale du capteur d'imagerie, l'interférence du fond atmosphérique et du sol et d'autres limites, la télécommande d'imagerie de résolution hyperspectrale brise d'abord la résolution spectrale de la haute résolution à haute résolution spectrale Imagerie de télécommande de télécommande d'abord à la télécommande Imagering Seting Sensing Remotely Seting Sensing Firstly Remote, perce la limitation de la résolution spectrale, qui supprime largement l'influence d'autres facteurs inquiétants dans l'espace spectral, ce qui est très utile pour l'amélioration de la précision des résultats d'analyse quantitative.
Que sont les applications hyperspectrales?
Par rapport aux images à haute résolution et multispectrales, les images hyperspectrales ont une résolution spectrale élevée et de nombreuses bandes, qui peuvent obtenir des courbes de caractéristiques spectrales presque continues, et des bandes spécifiques peuvent être sélectionnées ou extraites en fonction de la nécessité de mettre en évidence les caractéristiques cibles; Les données de courbe spectrale continues quantifiées fournissent des conditions pour l'introduction de la classification d'image dans le modèle de mécanisme spectral des caractéristiques, qui contient des informations radiométriques, spatiales et spectrales riches, et est la synthèse d'une variété d'informations. Il contient de riches informations radiométriques, spatiales et spectrales, et est un porteur complet de diverses informations. Les images hyperspectrales sont largement utilisées dans les champs de la cartographie géomorphologique, de l'exploration des ressources, de la télédétection agricole, de la télédétection environnementale, de la surveillance forestière, de la télédétection du sol, de la télédétection de la couleur de l'eau et des sciences atmosphériques.
1. Télédétection pour la classification des fonctionnalités
La figure montre les données hyperspectrales de la zone côtière de Dubaï acquises par des capteurs à distance hyperspectraux, qui peuvent reconnaître avec précision les informations des principales catégories de caractéristiques, telles que les plans d'eau, les bâtiments, les routes, le sol nu, etc., par la classification des caractéristiques, et peuvent être subdivisé en 3 ~ 5 sous-catégories efficaces dans chaque catégorie majeure et peut également reconnaître les informations des navires dans la mer lointaine.
2. Exploration du minerai
La technologie de télédétection hyperspectrale peut donner un coup de pouce à l'exploration géologique. Sur la base de l'analyse des courbes spectrales des roches obtenues, les types de distribution minérale et la zone du lieu peuvent être connus. La figure montre que les données de télédétection hyperspectrales ont effectivement extrait deux types d'informations minérales de séricite et de chlorite dans la zone de Dulan de Qinghai, et après la transformation du MNF, il améliore la reconnaissance de la lithologie et des informations géologiques tectoniques.
3. Tédé éloignement de l'environnement de l'eau
En raison de la similitude certaine entre les spectres des plantes aquatiques et des proliférations d'eau et les spectres de la végétation, il est difficile pour les données de télédétection multispectrales couramment utilisées pour identifier avec précision les fleurs d'eau et les plantes aquatiques, et seules les données de télédétection hyperspectrales peuvent capturer les fleurs Différences spectrales détaillées entre les fleurs complexes et variables dans l'eau, les plantes aquatiques et le plan d'eau, afin d'identifier avec précision les fleurs d'eau et les plantes aquatiques. La figure montre la carte environnementale du corps d'eau régional du Yunnan Dianchi acquis par le capteur de télécommande hyperspectral par satellite, qui peut clairement identifier la matière organique dissoute colorée (CDOM), la chlorophylle A (CHL-A) et la concentration de solides suspendues (TSM) dans le plan d'eau. Pendant ce temps, les paramètres de qualité de l'eau des petites rivières et des lacs autres que Dianchi sont également clairement reconnaissables dans l'image.
4. Télédétection atmosphérique
La surveillance de télédétection des émissions de la source ponctuelle de méthane a été réalisée en Libye et aux États-Unis en utilisant des données hyperspectrales à télédétection avec des algorithmes d'inversion de concentration de colonne de méthane optimisés. La figure (a) montre les résultats de la surveillance des fuites de méthane du puits de l'huile de Dor Marada en Libye, et la figure (b) montre les résultats de la surveillance des fuites de méthane du puits de l'huile médiane DCP dans le bassin permien des États-Unis, qui peut avec précision Surveillez un panache d'émission de méthane clair dans la région.
Vidéo de la caméra hyperspectrale UAV au travail
