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成像技術(shù)和光譜技術(shù)是傳統的光學(xué)技術(shù)的兩個(gè)重要方向，成像技術(shù)能夠獲得物體的影像，得到其空間信息；光譜技術(shù)能夠得到物體的光學(xué)信息，進(jìn)而研究其物質(zhì)屬性。20世紀70年代以前，成像技術(shù)和光譜技術(shù)是相互獨立的學(xué)科，隨著(zhù)遙感技術(shù)的發(fā)展，成像光譜技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，它是一種快速、無(wú)損的檢測技術(shù)，具有光譜分辨率高、多波段和圖譜合一的特點(diǎn)，能在大尺度范圍內識別地表并深入研究其地表物質(zhì)的成分及結構。目前成像光譜技術(shù)已經(jīng)成為遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢之一，并在軍事偵察、海洋遙感、地質(zhì)勘探、植被分析等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。

隨著(zhù)無(wú)人機技術(shù)的日益成熟，基于無(wú)人機平臺的新型遙感技術(shù)異軍突起，得到遙感工作人員的青睞，科研工作者更對其在行業(yè)上的應用前景予以眾望。目前無(wú)人機搭載成像光譜儀在農業(yè)上可用于診斷作物長(cháng)勢、病蟲(chóng)害情況以及土壤肥力等；在環(huán)境保護方面可用于檢測海洋、湖泊的化工原料污染、富營(yíng)養化等；在林業(yè)領(lǐng)域可用于檢測林火、林業(yè)病害、林木存活率、林木種類(lèi)區分等；在礦產(chǎn)資源領(lǐng)域上可用于石油、礦物礦產(chǎn)等領(lǐng)域的勘測；在考古領(lǐng)域可用于古村落的修復、文物遺址的勘查等；在通信部門(mén)可用于電纜絕緣子的勘察等。

 硬件設備

搭載于大疆M600pro的GaiaSky-mini是四川雙利合譜科技有限公司的工程師們精心打造的一款用于無(wú)人機載的高光譜成像相機（包括云臺），其重量?jì)H為1.5kg，其波段數為256，光譜分辨率為3.5nm，當飛行高度為300m時(shí)，高光譜圖像的空間分辨率約為12cm，獲取地面200畝的影像數據只需要15分鐘，即一個(gè)架次 。無(wú)人機高光譜行業(yè)應用解決方案的軟硬件設備包括：M600 pro，高光譜相機，RoninMX，光譜校正板，地面站，控制分析軟件。

圖1 無(wú)人機高光譜系統起飛監測河流水污染示意圖

圖2 無(wú)人機高光譜系統起飛監測林業(yè)病害示意圖

軟件設備

四川雙利合譜科技有限公司自主研發(fā)的無(wú)人機高光譜數據采集系統SpecView可實(shí)現實(shí)時(shí)獲取高光譜成像信息，以第三方軟件如ENVI、ERDAS、Matlab容易解析的數據格式.raw存儲數據文件，對應每條數據軟件自動(dòng)生成頭文件，同時(shí)記錄飛機飛行過(guò)程中的姿態(tài)信息、經(jīng)緯度、高度、高光譜相機報告時(shí)間和增益等，并可通過(guò)多波段合并的方式降低數據量，提高數據質(zhì)量。通過(guò)簡(jiǎn)單的黑白幀可快速獲取地物的光譜反射率。系統界面友好，操作簡(jiǎn)單，處理過(guò)程中無(wú)需人工干預。

圖3 無(wú)人機高光譜數據采集軟件

針對大范圍獲取無(wú)人機高光譜數據的客戶(hù)，雙利合譜和中科院遙感所共同研發(fā)了一款無(wú)人機高光譜數據拼接軟件，該軟件界面簡(jiǎn)潔，操作人性化且功能強大。主要功能有影像數據的導入導出，影像數據的篩選、拼接參數的設置，拼接結果預覽、拼接高光譜數據等。

圖4 無(wú)人機高光譜拼接軟件

行業(yè)應用

以農業(yè)為例，獲取大田作物的無(wú)人機高光譜影像數據，然后對影像數據進(jìn)行黑白幀校正得到反射率，利用無(wú)人機高光譜拼接軟件對反射率數據進(jìn)行拼接，后利用相關(guān)模型得到大田作物的長(cháng)勢情況和施肥、灌溉的解決方案等，如下圖所示。

圖5 作物長(cháng)勢NDVI圖，值越高長(cháng)勢越好

圖6 作物氮積累量，值越小，需要施肥越多

圖7 作物含量量分布圖，值越小，需要灌溉的水越多