? ? ? ?光譜成像已成為從農(nóng)業(yè)到環(huán)境管理等許多領(lǐng)域的寶庫。高光譜和多光譜成像處于該技術(shù)的前沿。本文我們將討論高光譜和多光譜成像的優(yōu)點和局限性，以及哪種技術(shù)適合哪種現(xiàn)實場景。

?

???高光譜成像和多光譜成像有什么區(qū)別？

????高光譜和多光譜技術(shù)之間的主要區(qū)別在于捕獲的波段數(shù)量、這些波段的窄度（光譜分辨率）以及每個波段內(nèi)包含的電磁輻射光譜。

多光譜成像和高光譜成像哪個波段更多呢？顧名思義，高光譜成像 (HSI) 比多光譜成像 (MSI) 覆蓋更多的光譜帶。

????多光譜衛(wèi)星星座收集電磁頻譜有限部分（五到十個頻段）的數(shù)據(jù)；通常，它是 RGB（紅、綠、藍三種基色）和一些紅外波段。高光譜衛(wèi)星能夠區(qū)分數(shù)千個單獨的光譜帶。在這里我們看到一個例子，MSI 包括相當(dāng)寬的短波紅外、近紅外和 RGB 波段。許多沒有描述性名稱的極窄波段（10-20 nm）構(gòu)成了高光譜圖像。 高光譜和多光譜圖像的波段覆蓋范圍。

?

????多光譜和高光譜成像技術(shù)的各個方面

????高光譜和多光譜成像衛(wèi)星主要在LEO（近地軌道）運行。Landsat、Sentinel-2 和EOS SAT-1等 MSI 衛(wèi)星提供區(qū)分土地覆蓋特征和景觀格局所必需的信息。高光譜傳感器可以看到更多的信息，因此它們甚至可以識別和量化材料。雖然額外的條帶確實可以更容易地區(qū)分更多細節(jié)，但它們也需要消除冗余數(shù)據(jù)，并使分析變得更加復(fù)雜和昂貴。光譜和空間分辨率HSI 提供高光譜分辨率，因為它可以精確區(qū)分波長。同時，它與低空間分辨率相關(guān)。與高光譜傳感器相比，多光譜傳感器更適合需要通用光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用，因為它們在更寬和更少的波段內(nèi)運行。話雖如此，MSI的空間分辨率通常更高。數(shù)據(jù)大小和處理由于高光譜遙感產(chǎn)生大量詳細數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理需要復(fù)雜且資源密集的方法。為了正確解釋，需要專業(yè)的軟件和知識。與高光譜相比，多光譜數(shù)據(jù)處理起來更容易、更快，因為光譜帶更少。這在快速或?qū)崟r分析至關(guān)重要的情況下非常有效。如今，廣泛開放、用戶友好的軟件和資源使 MSI 的分析變得更加容易，使該技術(shù)可以應(yīng)用于各種行業(yè)和應(yīng)用。 多種波段組合選項。

????成本

????傳感器的復(fù)雜性和所獲取數(shù)據(jù)的后續(xù)處理決定了任一選項的定價。與多光譜相比，高光譜成像通常成本更高且資源密集。除非需要確切的數(shù)據(jù)（例如材料數(shù)據(jù)），否則會使用前者，這是一種更實惠的選擇。

????對大氣條件的依賴

????高光譜與多光譜遙感很容易受到環(huán)境條件的影響，需要徹底的校準。因此，HSI 只能用于受控環(huán)境或非常特殊的科學(xué)研究。多光譜成像沒有這些限制；它適用于廣泛的環(huán)境，受大氣干擾影響較小，因此具有更多的潛在用途。HSI有很多尚未開發(fā)的潛力，但目前它主要用于科學(xué)研究。另一方面，MSI 足以滿足臨時用戶在一系列遙感應(yīng)用中的需求。大多數(shù)衛(wèi)星和星座都提供可在EOSDA LandViewer 平臺上輕松獲得的多光譜數(shù)據(jù)。

?

????多光譜和高光譜技術(shù)的應(yīng)用

????多光譜和高光譜成像在不同領(lǐng)域有許多實際用途，包括農(nóng)業(yè)、環(huán)境研究、災(zāi)害管理等。高光譜圖像更常用于地質(zhì)學(xué)和礦物開發(fā)等領(lǐng)域，以收集有關(guān)材料的信息，而 MSI 則用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)，以收集有關(guān)地球表面、其覆蓋范圍和變化模式的數(shù)據(jù)。

????精準農(nóng)業(yè)

????與高光譜數(shù)據(jù)相比，多光譜數(shù)據(jù)具有可訪問性和易于分析的特點，因此在農(nóng)業(yè)顧問和其他農(nóng)業(yè)企業(yè)參與者的精準農(nóng)業(yè)解決方案中已變得常見。高分辨率 MSI 支持農(nóng)民進行作物健康監(jiān)測、病蟲害識別、精準灌溉和可變施肥。另一個應(yīng)用是通過區(qū)分不同的作物以及植被覆蓋和裸地來幫助可持續(xù)的土地管理。 使用 MSI 傳感器檢測到該地區(qū)植被覆蓋和裸露的田地。

????植被分析

????使用多光譜和高光譜數(shù)據(jù)研究植被覆蓋的許多方面。植被變化檢測（尤其是使用 MSI）對于監(jiān)測特定區(qū)域的植物覆蓋隨時間的變化至關(guān)重要。衛(wèi)星圖像還可用于評估植物多樣性，作為生物多樣性研究的一部分。

????環(huán)境監(jiān)測

????MSI 非常適合發(fā)現(xiàn)土地利用和植物覆蓋的變化以及評估森林和濕地等不同生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。在繪制水文結(jié)構(gòu)圖時，高光譜圖像可能會有所幫助。研究人員越來越多地轉(zhuǎn)向高光譜和多光譜遙感，以更好地監(jiān)測水體、污染和水質(zhì)變化。

????災(zāi)害管理

????應(yīng)急準備和災(zāi)害評估非常依賴遙感技術(shù)。MSI 對于評估地震、洪水、颶風(fēng)以及其他自然和人為災(zāi)難造成的損失非常有用。最重要的是，通過從最偏遠和最不發(fā)達的地區(qū)近乎實時地提供數(shù)據(jù)，它有助于災(zāi)難響應(yīng)協(xié)調(diào)和分配。例如，多光譜數(shù)據(jù)被廣泛用于分析和減輕2023 年的自然災(zāi)害。 多光譜衛(wèi)星捕獲的巴西近期洪水動態(tài)。

????林業(yè)

????多光譜和高光譜傳感器的進步大大簡化并提高了遠程樹種檢測的準確性。在評估森林健康、密切關(guān)注森林砍伐和可持續(xù)林業(yè)管理方面，MSI 的價值無可估量。通過密切監(jiān)測植物健康狀況的變化和偏差，光譜成像在檢測可能面臨野火風(fēng)險的區(qū)域中發(fā)揮著重要作用。高光譜和多光譜成像的前景一片光明，其使用量已經(jīng)有所增加。隨著傳感器小型化和數(shù)據(jù)分析的進步，HSI 預(yù)計將變得更容易使用。通過擴大其光譜覆蓋范圍并將其與其他遙感方法相結(jié)合，多光譜成像將獲得更深入的視圖。

?

????多光譜對比高光譜：選擇哪一種？

????在多光譜和高光譜成像之間做出決定時，請評估哪一個與您的任務(wù)更相關(guān)：更高的光譜細節(jié)或操作效率。高光譜傳感器可檢測大量窄帶，提供有關(guān)不同材料獨特光譜特征的廣泛信息。然而，如此高的光譜分辨率需要卓越的計算能力、復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和專業(yè)知識來解釋結(jié)果。由于其光譜分辨率和操作效率之間的實際平衡，多光譜成像經(jīng)常戰(zhàn)勝高光譜成像?？蛻艨梢酝ㄟ^ MSI 享受更經(jīng)濟的解決方案，因為它不需要那么多的數(shù)據(jù)存儲和處理復(fù)雜性。同時，多光譜高分辨率衛(wèi)星圖像可以提供土地覆蓋的詳細可視化。當(dāng)鳥瞰圖就足夠并且不需要超精細光譜辨別時，多光譜成像是一種實用的解決方案，可以節(jié)省資金并完成工作。

?