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l  高光譜遙感技術是怎么回事兒？

在電影《地雷戰》中有一個情景：民兵埋地雷的時候，用樹枝進行掩蓋，讓埋藏地雷的地方看起來和周圍一樣；還有的干脆把鞋脫了，輕輕地壓一個鞋印，以迷惑敵人。而在今天，這種偽裝一點用也沒有了，高光譜遙感技術就能將一個個地雷精確地找到。

l  光譜：物體獨一的身份證

遙感可以概括為借助光、熱、無線電波等電磁能量來探測地物特性的科學。在20世紀60年代之前，人類對地球和宇宙的觀測還主要以可見光為主。人們日常生活中所見的光，是由多種顏色構成的復色光，通過棱鏡等分光后顯現的是單色光。這些單色光按不同波長（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。地球上不同的元素及其化合物，由于物質組成、結構等不同，都有不同的光譜特征。

這些獨特的光譜特性，類似于人類指紋的功能，是遙感科學中用以識別和分析不同物體特征的一種重要的“身份證”。

高光譜遙感實際上是一種簡稱，它的全稱叫“高光譜分辨率遙感”。它不像多光譜遙感中根據顏色的差異來分辨目標，而是根據譜段光譜曲線的形態來分析目標。

光譜分析是人類借助光認知世界的重要方式。如果說肉眼光學成像能看到物質的形狀、尺寸等信息，光譜分析則能獲取物質的成分信息。

據中國科學院遙感與數字地球研究所張兵研究員介紹，高光譜遙感能在可見光到短波紅外范圍內連續光譜成像，不僅光譜探測范圍超過了肉眼的感知，還能連續記錄數百個光譜波段。

因此，用肉眼甚至普通的光學遙感不能識別的地面物體，這項技術都能夠更好地分辨出其內在的物理、化學特性，甚至是物質的分子和原子結構。

如果說彩色合成遙感圖像主要是根據顏色和形態的差異來分辨地面物體，那么高光譜遙感則是根據光譜曲線的形態來識別地面物體。它利用成像光譜儀在連續的幾十個甚至幾百個光譜通道獲取地物輻射信息，在取得地物空間圖像同時，每個像元都能夠得到一條包含地物診斷性光譜特征的連續光譜曲線。

張兵舉例說：“在數百公里高度運行的高光譜衛星，不僅能觀測到地面覆蓋的是不是植被，還能探知這些植被的具體種類和長勢如何。”

高光譜遙感的出現，是遙感領域的一場革命，使本來在寬波段遙感中不可探測的物質，在高光譜遙感中能被探測。

l  “火眼金睛”怎樣煉成

文章開頭提到的埋藏的地雷是如何被高光譜遙感技術輕易發現的呢？因為土壤被挖開后再回填回去，土壤的結構、水分都改變了，高光譜遙感技術就是根據這種細微的土質變化，發現了地雷的藏身處。

在阿富汗戰爭期間，美軍利用高光譜遙感儀器，可以探測出塔利班武裝晚上經常走的道路。高光譜遙感技術還可以發現隱蔽的哨所、坦克，偽裝起來的軍事設施。

當前，農業生產管理存在作物營養和病蟲害等農情信息大面積監測不及時、監測水平以定性為主、監測精度無法實現定量的精準變量肥水藥管理等難題。

高光譜遙感技術可以對任何一種農作物的品種、類型、種植面積等情況進行調查，甚至可以對農作物的葉綠素、氮磷鉀含量進行分析，為相關決策提供科學依據。中國科學院遙感與數字地球研究所黃文江帶領的植被定量遙感研究團隊，開展的即是這一工作。

l  我國高光譜遙感技術與國際基本同步

高光譜遙感技術起源于20世紀80年代，已形成了一個頗具特色的前沿領域。我國高光譜遙感的起步和發展基本與國際同步，在開創初期，中科院童慶禧院士和薛永祺院士為此做出了重大貢獻。

1989年，中科院研制了我國第一臺模塊化航空成像光譜儀，并在20世紀90年代又陸續研發了推帚式成像光譜儀、新型模塊化成像光譜儀、輕型高穩定度干涉成像光譜儀等。

2002年“神舟三號”搭載了我國第一臺航天成像光譜儀，此后我國發射的“嫦娥1號”探月衛星、環境與減災小衛星(HJ-1)星座、風云氣象衛星等也都搭載了航天成像光譜儀。

天宮一號對接圖（左）嫦娥一號衛星（右）

我國的高光譜遙感科技發展一直處于國際前列，中科院自主研發的高光譜圖像處理與分析通用軟件系統（HIPAS）被國際同行評為國際六大頂尖高光譜圖像處理軟件之一，并在高光譜遙感應用方面實現了向美、日、澳等發達國家的技術輸出，成果在國際上產生了重大影響。

目前，高光譜遙感技術和應用在中國科學院逐漸形成了一個成熟的研究方向和學科領域，具有一支從技術發展到應用研究的專業科研隊伍。

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