سنجش از راه دور Hyperspectral چیست؟ ویژگی های فنی ، برنامه ها

August 23, 2024

سنجش از راه دور Hyperspectral مرز فعلی فناوری سنجش از دور ، استفاده از بسیاری از باند های موج الکترومغناطیسی بسیار باریک از هدف مورد علاقه برای به دست آوردن داده های مربوطه ، حاوی ثروت از اطلاعات سه گانه فضایی ، رادیومتری و طیفی است که توسعه آن یک انقلاب است در سنجش از راه دور ، اما همچنین باعث تغییر اساسی در تکنیک های پردازش داده ها و تجزیه و تحلیل اطلاعات شده است ، به طوری که اصلی در سنجش از دور با باند پهن در مواد غیر قابل کشف ، در سنجش از راه دور از راه دور قابل تشخیص است. بنابراین Hyperspectral چیست؟ این کار با باند قابل مشاهده خورشید شروع می شود.

چرا جهان رنگارنگ است؟

خواه جنوب آسمان باشد یا تغییر فصول ، چرا احساس می کنیم جهان بسیار رنگارنگ است؟ رنگین کمان که بعد از یک روز بارانی پاک می شود می تواند به ما در حل جواب کمک کند. نور خورشید در واقع نور رنگ مخلوط است ، از طریق پراکندگی قطرات آب در هوا به نور تک رنگ و رنگارنگ تقسیم می شود و تمام رنگهایی را که چشمان ما می تواند درک کند ، تشکیل می دهد ، این قسمت از نور به عنوان طول موج قابل مشاهده خورشید تعریف می شود.

علاوه بر این ، نور خورشید نیز حاوی نور در طول موج ماوراء بنفش و مادون قرمز است. با این حال ، همان رنگ نور به چشم انسان ما نیز یک رنگ پیچیده از نور است که حاوی هزاران باند است ، که برای تمایز بسیار فراتر از حد چشم انسان است. در عین حال ، اشیاء مختلف از عناصر مختلف و ترکیبات آنها تشکیل شده اند ، ساختار ماده نیز متفاوت است ، که منجر به طول موج نور منعکس شده یا پراکنده بر روی سطح جسم می شود همچنین ویژگی را نشان می دهد. اشیاء مختلف در حالت های مختلف از طول موج های مختلف بازتاب نور یا توانایی پراکندگی متفاوت است ، اما همچنین باعث می شود که این شیء دارای رنگ یا خصوصیات طیفی متفاوتی باشد ، دقیقاً مانند "اثر انگشت مانند اطلاعات" اثر انگشت "، می تواند ویژگی ها و ترکیب جوی را در آن تشخیص دهد یک راه خوب چنین خصوصیات طیفی منحصر به فرد از مواد پایه و اساس شناسایی و تجزیه و تحلیل ویژگی های اشیاء مختلف در علم سنجش از دور را تشکیل می دهد.

different bands of sunlight

به منظور دستیابی دقیق اطلاعات سبک در باندهای مختلف با طول موج ، سنسورهای از راه دور نوری ماهواره ها به طور پی در پی فناوری تصویربرداری چند طیفی و فناوری تصویربرداری با ابر قطبی را اتخاذ کرده اند ، که در آن نور منعکس شده یا پراکنده از اشیاء با استفاده از فیلترها به نوارهای خاص طول موج تقسیم می شود. منشور ، توری ها و سایر دستگاه های تقسیم نور ، و اهداف مشخص می شوند و سنجش از راه دور بر اساس اطلاعات ویژگی طیفی دریافت شده از زمین یا از بازتاب جوی یا پراکندگی اندازه گیری می شود.

در ابتدا ، سنجش از راه دور از زمین از یک سیستم فناوری تصویربرداری چند طیفی استفاده می کرد ، که اغلب فقط چند کانال ، هر کانال حاوی اطلاعات نوری با طول موج ده ها نانومتر گسترده است و می تواند توانایی تشخیص طیفی را در هر دو جهت مادون قرمز و ماوراء بنفش تحقق بخشد. با این حال ، برای اشیاء یا اشیاء مشابه در حالت های مختلف ، قله های مشخصه طیف بازتاب آنها معمولاً مشابه هستند ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، قله های مشخصه چهار گونه درختان فقط در 960 نانومتر کمی متفاوت هستند و به منظور تمایز بین دسته های گونه های مختلف درخت ، وضوح طیفی کمتر از ده نانومتر مورد نیاز است. به عنوان مثال ، برای طبقه بندی و شناسایی سنگ ها ، بروز آفات و بیماری ها در محصولات زراعی ، خاک برای کشاورزی بازسازی شده است و شیوع گیاهان یا سیانوباکتری ها ، به عنوان مثال ، برای طبقه بندی و شناسایی سنگ ها ، آفات زراعی و آفات ، آفات زراعی و بیماری ها ، نوسازی و کشت خاک ، شیوع آب یا سیانوباکتریها ، آلودگی هوا و سایر مشکلات ، که فقط در چند نانومتر تغییر در طیف ها منعکس می شوند ، وسایل سنتی تشخیص چند طیفی بیش از حد است و میزان موفقیت شناسایی زیاد نیست بشر

با شروع توسعه فناوری سنجش از راه دور از راه دور در دهه 1970 ، زمینه سنجش از دور نوری تحت تغییرات انقلابی قرار گرفت و به تدریج یک زمینه فناوری مرزی محبوب را تشکیل داد. فناوری سنجش از راه دور Hyperspectral یک فناوری است که بر اساس داده های بسیار زیادی از تصویر باند باریک ساخته شده است ، که ترکیبی از فناوری تصویربرداری با فناوری طیفی برای تشخیص فضای هندسی دو بعدی و اطلاعات طیفی یک بعدی از هدف و به دست آوردن باند مداوم و باریک است. داده های تصویر با وضوح طیفی بالا. فناوری تصویربرداری Hyperspectral به سرعت در حال توسعه است ، و موارد متداول شامل طیف سنجی توری ، طیف سنجی فیلتر قابل تنظیم آکوستیک-نوری ، طیف سنجی منشور و پوشش تراشه است.

خصوصیات فنی سنجش از راه دور Hyperspectral چیست؟

hyperspectral （ دوربین هایپترالی hyperspectral ） باند تک کانال باریک است ، وضوح طیفی آن به اندازه نانومتر (NM) از بزرگی (به طور کلی کمتر از 10 نانومتر) ، تعداد کانال های طیفی تا ده ها یا حتی صدها نفر دیگر است. بازتاب مواد مداوم / پراکندگی داده های طیفی مداوم ، که می تواند در محدوده باند موجهای مرئی ، نزدیک مادون قرمز ، مادون قرمز و مادون قرمز و به طول موج مادون قرمز و به دست آوردن داده های herperspectral تحقق یابد.

متمایز از فناوری سنجش از راه دور از راه دور سنتی برای متمایز کردن اهداف بر اساس تفاوت های رنگ ، فناوری سنجش از راه دور از راه دور می تواند به نمونه گیری گسسته در فضای طیفی دست یابد ، و اهدافی که قابل تشخیص است ، به طور کلی مواردی هستند که تفاوت های آشکاری در فضای طیفی دارند ، مانند بدن آب ، ، پوشش گیاهی و زمین لخت. سنجش از راه دور Hyperspectral یک فناوری کسب اطلاعات چند بعدی است که ترکیبی از فناوری تصویربرداری و فناوری طیفی است ، که می تواند همزمان اطلاعات مکانی دو بعدی هدف و اطلاعات طیفی سوم را بدست آورد و اطلاعات ترکیبی از مواد را از طریق مورفولوژی تجزیه و تحلیل کند منحنی های طیفی برای شناسایی هدف و همچنین ویژگی های هدف ، که می تواند دسته های مختلف از همان نوع ویژگی ها را متمایز کند. با توجه به سناریوهای مختلف کاربرد ، انتخاب طیف انعطاف پذیر و متنوع می شود ، که توانایی تمایز و شناسایی ویژگی ها را بهبود می بخشد ، به طور موثری دسته های مختلف متعلق به همان نوع ویژگی ها را متمایز می کند ، "طیف های مختلف را برای همان نوع ویژگی" درک می کند و "ویژگی های مختلف برای همان نوع طیف" ، و پدیده سردرگمی فضایی طیفی از ویژگی ها ، مانند پدیده گونه های مختلف درخت را کاهش می دهد. این می تواند پدیده سردرگمی فضایی طیفی از ویژگی ها ، مانند شناسایی گونه های مختلف درخت و مواد معدنی مختلف را کاهش دهد. در عین حال ، از داده های Hyperspectral می توان برای استخراج پارامترهای زیستی فیزیکی و شیمیایی و تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی کلروفیل A ، لیگنین و سلولز پوشش گیاهی استفاده کرد.

توسعه فناوری سنجش از راه دور از راه دور ، سنجش از دور از تجزیه و تحلیل کیفی گرفته تا تحول کمی یا نیمه کمی ، کاربرد اصلی فناوری سنجش از راه دور تصویربرداری سنتی مبتنی بر تجزیه و تحلیل کیفی است ، بخشی از نتایج آنالیز کمی از صحت نتایج نیست. ایده آل ، که بدیهی است با وضوح طیفی و فضایی سنسور تصویربرداری ، تداخل پس زمینه جوی و خاک و سایر محدودیت ها مرتبط است ، سنجش از راه دور با وضوح تصویربرداری از راه دور ابتدا از طریق وضوح طیفی از وضوح تصویر بالا و با وضوح بالایی با وضوح بالا در مرحله اول از بین می رود. از طریق محدودیت وضوح طیفی ، که تا حد زیادی تأثیر سایر عوامل مزاحم در فضای طیفی را سرکوب می کند ، که برای بهبود صحت نتایج آنالیز کمی بسیار مفید است.

برنامه های کاربردی hyperspectral چیست؟

در مقایسه با تصاویر با وضوح بالا و چند طیفی ، تصاویر Hyperspectral دارای وضوح طیفی بالایی و بسیاری از نوارها هستند که می توانند منحنی های ویژگی طیفی تقریباً مداوم از ویژگی ها را بدست آورند ، و باندهای خاص با توجه به لزوم برجسته کردن ویژگی های هدف می توانند انتخاب یا استخراج شوند. داده های منحنی طیفی مداوم ، شرایطی را برای معرفی طبقه بندی تصویر به مدل مکانیسم طیفی از ویژگی ها فراهم می کند ، که حاوی اطلاعات رادیومتری ، مکانی و طیفی غنی است و سنتز انواع اطلاعات است. این شامل اطلاعات غنی از رادیومتری ، فضایی و طیفی است و یک حامل جامع از اطلاعات مختلف است. تصاویر Hyperspectral به طور گسترده ای در زمینه های نقشه برداری ژئومورفولوژیکی ، اکتشاف منابع ، سنجش از دور از دور کشاورزی ، سنجش از دور محیطی ، نظارت بر جنگل ها ، سنجش از دور خاک ، سنجش از راه دور رنگ آب و علم جوی مورد استفاده قرار می گیرد.

1. سنجش از راه دور برای طبقه بندی ویژگی ها

شکل نشان می دهد داده های صیقلی از منطقه ساحلی دبی به دست آمده توسط سنسورهای از راه دور ابرشخصی ، که می تواند اطلاعات دسته های اصلی ویژگی ها ، مانند آب ، ساختمانها ، جاده ها ، خاک لخت و غیره را از طریق طبقه بندی ویژگی ها به طور دقیق تشخیص دهد و می تواند باشد و می تواند باشد. در هر گروه اصلی به زیر شاخه های 3 ~ 5 تقسیم می شود و همچنین می تواند اطلاعات کشتی ها را در دریای دوردست تشخیص دهد.

踩踩踩 .jpg

2. اکتشاف سنگ معدن

فناوری سنجش از راه دور Hyperspectral می تواند باعث افزایش اکتشاف زمین شناسی شود. بر اساس تجزیه و تحلیل منحنی های طیفی سنگهای به دست آمده ، انواع توزیع مواد معدنی و مساحت مکان را می توان شناخت. شکل نشان می دهد که داده های سنجش از راه دور از راه دور به طور موثری دو نوع اطلاعات معدنی سرسیت و کلریت را در منطقه دولان چینگی استخراج می کند و پس از تحول MNF ، شناخت سنگ شناسی و اطلاعات زمین شناسی تکتونیکی را تقویت می کند.

矿石 .jpg

3. سنجش دور از محیط آب

با توجه به شباهت خاص بین طیف گیاهان آب و شکوفه های آب و طیف پوشش گیاهی ، برای داده های سنجش از راه دور از راه دور که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد ، برای شناسایی دقیق شکوفه های آب و گیاهان آب دشوار است ، و فقط داده های سنجش از راه دور از راه دور می توانند این کار را به دست آورند. تفاوت های طیفی دقیق بین شکوفه های آب پیچیده و متغیر ، گیاهان آب و بدن آب ، به گونه ای که به طور دقیق شکوفه های آب و گیاهان آب را مشخص کنید. این شکل نقشه محیطی بدن آب منطقه ای Yunnan Dianchi را که توسط سنسور از راه دور از راه دور ناشی از ماهواره به دست آمده است ، نشان می دهد ، که می تواند به وضوح ماده آلی حل شده رنگی (CDOM) ، کلروفیل A (CHL-A) و غلظت جامدات معلق (TSM) را مشخص کند. در بدن آب در همین حال ، پارامترهای کیفیت آب رودخانه ها و دریاچه های کوچک به غیر از Dianchi نیز به وضوح در تصویر قابل تشخیص هستند.

矿石 .jpg

4- سنجش از راه دور جوی

نظارت بر سنجش از راه دور از انتشار منبع منبع متان در لیبی و ایالات متحده با استفاده از داده های سنجش از راه دور از راه دور با الگوریتم های غلظت ستون متان بهینه بهینه سازی شده انجام شد. شکل (A) نتایج نظارت بر نشت متان از چاه روغن Dor Marada در لیبی را نشان می دهد ، و شکل (B) نتایج نظارت بر نشت متان را از چاه روغن میانی DCP در حوضه پرمین ایالات متحده نشان می دهد ، که می تواند به طور دقیق یک ستون انتشار متان شفاف را در منطقه کنترل کنید.