高光譜相機(jī)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及優(yōu)勢

一、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)概述

環(huán)境監(jiān)測是指通過遙感技術(shù)、傳感器技術(shù)等手段對環(huán)境要素進(jìn)行監(jiān)測和分析，包括大氣、水、土壤等多個方面。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測方法主要依靠地面調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室分析，這些方法耗時(shí)費(fèi)力且難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。隨著高光譜相機(jī)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測得以實(shí)現(xiàn)無損、快速、準(zhǔn)確的監(jiān)測。

二、高光譜相機(jī)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

大氣污染監(jiān)測：高光譜相機(jī)可以對大氣中的氣體成分進(jìn)行監(jiān)測，如 CO2、CO、NO2 等。通過對這些氣體成分的光譜信息進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測大氣污染狀況，為環(huán)境保護(hù)提供支持。

水質(zhì)監(jiān)測：高光譜相機(jī)可以對水體中的有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，如重金屬離子、有機(jī)物等。通過對這些物質(zhì)的光譜信息進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測水體質(zhì)量，為水資源保護(hù)提供依據(jù)。

土壤污染監(jiān)測：高光譜相機(jī)可以對土壤中的有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，如農(nóng)藥殘留、重金屬離子等。通過對這些物質(zhì)的光譜信息進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤污染狀況，為土壤修復(fù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供支持。

國產(chǎn)環(huán)境小衛(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)應(yīng)用于沿海植被環(huán)境監(jiān)測

高光譜遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是光譜分辨率高、波段連續(xù)性強(qiáng)，能夠獲得地物在一定范圍內(nèi)連續(xù)的、精細(xì)的光譜曲線，具有非常好的應(yīng)用前景。第一個星載民用成像光譜儀是高光譜成像儀Hyperion，其平均光譜分辨率為10 nm，空間分辨率達(dá)到30米。2008年9月6日我國HJ-1順利升空，其中A星搭載了我國自主研制的空間調(diào)制型干涉高光譜成像儀（HSI）。

HSI 對地成像幅寬為50 km，星下點(diǎn)像元地面分辨率為100 m，在工作譜段459-956nm內(nèi)有115個波譜通道。HJ-1A/ HSI 的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：( 1) 光譜分辨率高。HJ-1A/ HSI 的平均光譜分辨率為4.32 nm，優(yōu)于當(dāng)前國際上應(yīng)用最廣泛的Hyperion( 10 nm) ，說明HSI 能夠獲得更為精細(xì)的地物光譜曲線，對目標(biāo)識別和信息提取能力更強(qiáng)。( 2) 重訪周期高。HJ-1A/ H SI 通過30度側(cè)擺可以實(shí)現(xiàn)96 h 重訪觀測，而Hyperion 的重訪周期為16 d，HSI 的高重訪周期對于滿足溢油、赤潮等專題研究需求更有優(yōu)勢。然而，HJ-1A/ HIS的空間分辨率相對較低，且工作譜段為459~ 956 nm，這對其應(yīng)用產(chǎn)生了諸多限制。本文基于HJ-1A/ HIS數(shù)據(jù)，探討其在沿海植被環(huán)境監(jiān)測方面的潛力，具有一定的參考意義。

三、高光譜相機(jī)在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢

無損監(jiān)測：高光譜相機(jī)可以通過非接觸式的光譜測量，對大氣、水、土壤等環(huán)境要素進(jìn)行無損監(jiān)測，避免了傳統(tǒng)監(jiān)測方法對環(huán)境的破壞。

快速檢測：高光譜相機(jī)具有較高的光譜分辨率和檢測靈敏度，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對大量環(huán)境要素的光譜測量和分析，提高環(huán)境監(jiān)測的效率。

準(zhǔn)確監(jiān)測：高光譜相機(jī)可以獲取豐富的光譜信息，通過對這些信息進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)對環(huán)境要素的準(zhǔn)確監(jiān)測。

四、未來發(fā)展趨勢

隨著高光譜相機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。未來，高光譜相機(jī)將在大氣污染監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、土壤污染監(jiān)測等方面發(fā)揮重要作用，為環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，高光譜相機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展也將推動環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新，為環(huán)境科學(xué)研究提供更多可能性。