高光譜遙感在自然資源調查監測中的運用探討

摘要：高光譜遙感技術是一種重要的遙感技術，在自然資源調查監測中具有廣泛應用前景。首先，分析高光譜遙感的基本原理，以及其與傳統遙感技術的區別。其次，詳細闡述高光譜遙感在自然資源調查監測中的應用研究。經過實踐證明，高光譜遙感在自然資源調查監測中具有廣泛應用的潛力，能為工作人員提供豐富的光譜信息，幫助其更好地了解自然資源的狀況和環境問題，進而為資源的可持續發展提供科學依據。因此，進一步推動高光譜遙感技術在自然資源調查監測中的運用研究是十分必要。

關鍵詞：高光譜遙感自然資源調查監測遙感技術

ExplorationoftheApplicationofHyperspectralRemoteSensinginNaturalResourceSurveyandMonitoring

KANGYaxue

DuyunNaturalResourcesBureau，Duyun，GuizhouProvince，558000China

Abstract：HyperspectralRemoteSensingtechnologyisanimportantremotesensingtechnology，whichhasawideapplicationprospectinnaturalresourcessurveyandmonitoring.Inthispaper，thebasicprincipleofHyperspectralRemoteSensinganditsdifferencefromtraditionalremotesensingtechnologiesarefirstlyanalyzed.Second，theapplicationresearchofHyperspectralRemoteSensinginnaturalresourcesinvestigationandmonitoringisexpoundedindetail.PracticehasprovedthatHyperspectralRemoteSensinghasthe potentialofwideapplicationinnaturalresourcessurveyandmonitoring，whichcanproviderichspectralinformationforstaff，helpthembetterunderstandthesituationofnaturalresourcesandenvironmentalproblems，andthenprovidescientificbasisforthesustainabledevelopmentofresources.Therefore，itisnecessarytofurtherpromotetheapplicationofHyperspectralRemoteSensingtechnologyinnaturalresourcessurveyandmonitoring.

KeyWords：HyperspectralRemoteSensing;Naturalresources;Surveyandmonitoring;Remotesensingtechnology

隨著科技飛速發展，遙感技術已經成為地球觀測的重要工具，高光譜遙感作為遙感技術的分支，因其能提供豐富的光譜信息，為自然資源調查監測提供新的視角。而自然資源作為人類生存和發展的重要基礎，對其進行高效的調查監測對于可持續發展具有重要意義。高光譜遙感利用光譜儀獲取地物連續的光譜曲線，能揭示地物的微小差異，如植被類型、土壤性質、水體成分等，這種精細的光譜分析為自然資源調查監測提供更精準的數據支持。通過高光譜遙感，能實現對自然資源的連續、動態監測，為資源保護和利用提供科學依據。然而，高光譜遙感在自然資源調查監測中的應用仍面臨各種挑戰，如何有效地提取和解析高光譜數據，如何消除大氣、光照等自然因素對數據影響，以及如何將這些數據與其他數據源進行融合，是目前工作人員急需考慮的問題。基于此，本文旨在探討高光譜遙感在自然資源調查監測中的應用現狀、面臨的問題及解決方案。通過系統分析和實例研究，為高光譜遙感技術在自然資源領域應用提供參考[1]。

1高光譜遙感的基本原理

高光譜遙感是一種通過獲取物體在不同波長范圍內的反射和輻射能量，從而獲取地面信息。其利用物體在不同波段上的光譜特征，能提供豐富的光譜信息，從而實現對地面對象的細致分類。高光譜遙感基本原理是通過獲取被觀測物體在可見光、紅外、近紅外波段上的光譜信息，以獲得物體的光譜特征。在該過程中，遙感儀器會將地面反射或輻射的能量分成數百個窄波段進行記錄，每個波段中的能量大小和分布情況均能用來描述物體的特性。高光譜遙感關鍵在于可捕捉到物體在不同波段上的光譜響應，每個物質都有其獨特的光譜特征，這些特征能用來識別不同的地物類型。例如：植被在可見光波段上呈現出較高的吸收特性，而水體則呈現出較低的吸收特性，通過比較不同波段上的能量分布，確定地面上存在的物質類型。在農業領域，通過獲取植被在可見光和紅外波段上的光譜特征，判斷作物的生長情況、病蟲害發生、土壤質量，這些信息對于農民來說非常有價值，能幫助他們做出更好的農業管理決策，提高農作物的產量和質量[2]。在環境監測和資源調查等領域，通過分析地表反射光譜數據，實時監測大氣污染物分布、水體水質狀況、土地利用變化等，這些信息對于環境保護和資源管理具有重要意義（如圖1所示）。

2高光譜遙感在植被覆蓋調查中的應用

2.1制備類型分類和變化監測

高在植被類型分類與變化監測方面，高光譜遙感具有獨特的優勢和應用價值。植被具有不同的光譜特征，通過高光譜遙感技術能獲取到各種光譜信息，從而較好地區分不同植被類型。例如：在森林調查中，高光譜遙感識別出不同樹種的分布情況，如松樹、柏樹、橡樹等，這對于森林資源管理和生態環境保護具有重要意義。且高光譜遙感可識別出不同植被類型的邊界和空間分布，幫助工作人員了解植被覆蓋的變化情況[3]。隨著氣候變化和人類活動的影響，地表植被類型和覆蓋度會發生變化，通過高光譜遙感技術，工作人員可獲取到不同時間點的植被光譜數據，并進行比較分析，找出植被類型和覆蓋度的變化趨勢，對于研究氣候變化、評估生態系統健康狀況、制定植被保護、恢復措施具有重要意義（如圖2所示）。

高光譜遙感能結合其他遙感數據和地面觀測數據進行綜合分析，高光譜遙感數據與其他遙感數據相結合，如多光譜遙感數據、雷達數據等，提供更全面的植被信息。同時，高光譜遙感數據和地面觀測數據相結合，通過對地面樣地調查和實地驗證，提高植被類型分類和變化監測的精度。由此可見，高光譜遙感在植被覆蓋調查中的應用具有重要價值，實現精細的植被類型分類，監測植被的變化，并與其他遙感數據和地面觀測數據相結合，提供全面和準確的植被信息。這對于生態環境保護、氣候變化研究、植被資源管理具有重要意義。隨著高光譜遙感技術的不斷發展和應用，相信它將在植被覆蓋調查中發揮越來越重要的作用。

2.2植被生理參數估算

在植被覆蓋調查中，高光譜遙感能有效估算植被的生理參數，為植被生態環境研究提供重要數據支持。植物在不同生理狀態下對光的吸收、反射、散射有著不同特征光譜，通過對植被光譜反射率進行分析，獲得植物葉片的葉綠素含量、水分含量、葉片厚度等生理參數的估算值，這些參數反映植物生長狀況、健康狀況、適應環境的能力，對于植被覆蓋調查具有重要意義。同時，高光譜遙感利用植物光譜特征來估算植被的生理參數，如通過分析植物的葉綠素熒光光譜，估算出植物的凈光合速率、光合有效輻射、光合酶活性等參數，這些參數反映植物的光合作用效率、能量利用效率、光合適應能力，為研究植被生理生態過程提供重要的參考數據。高光譜遙感還會結合地面觀測數據進行植被覆蓋調查，地面觀測數據提供植被的實際情況，包括植被類型、植被密度、植被高度等信息，通過與高光譜遙感數據進行對比分析，進一步提高植被生理參數的估算精度[4]。

3高光譜遙感在土地利用和土地覆蓋調查中的應用

3.1土地利用分類和變化檢測

土地利用分類是指將土地劃分為不同的類別，如農田、城市、森林等，并對每個類別進行定量描述。傳統土地利用分類方法通常基于人工解譯，但這種方法費時費力且容易受主觀因素影響，884fc4523b659b1e64d617f3cac1f044而高光譜遙感技術可獲取大量連續波段的光譜信息，從而提取土地表面的特征，實現自動化的土地利用分類。通過利用高光譜數據，準確識別出土地上的植被類型、土壤含水量、水體分布等信息，從而精確劃分土地利用類型；土地覆蓋變化檢測是指對不同時間點的土地覆蓋信息進行比較，確定土地利用變化的過程和趨勢。高光譜遙感技術提供多期的土地覆蓋數據，通過對比不同時間點的數據，檢測到土地利用變化的情況。例如：識別出農田擴張、城市化進程、森林退化等變化情況，從而評估土地利用變化對生態環境可持續發展的影響。高光譜遙感技術在土地利用和土地覆蓋調查中的應用具有重要意義，其能提供高精度的土地利用分類結果，幫助決策者了解土地資源的分布情況，制定科學的土地管理政策。通過對比不同時間點的土地覆蓋數據，監測土地利用變化的趨勢，及時解決土地資源過度開發和環境破壞等問題。同時，高光譜遙感技術還為生態環境保護提供支持，通過識別植被類型和水體分布等信息，評估生態系統的健康狀況，為生態修復和保護提供科學依據。

3.2土地覆蓋類型識別和監測

土地覆蓋類型識別是高光譜遙感在土地利用調查中的重要應用領域，傳統土地利用調查往往只能提供有限的土地信息，而高光譜遙感能提供更全面的土地覆蓋分類結果。通過獲取豐富的光譜數據，高光譜遙感對土地表面的不同物質進行準確區分，識別出不同的土地覆蓋類型，如森林、農田、城市、水域等，這對于土地規劃、環境保護、自然資源管理等方面具有重要意義。同時，土地覆蓋的動態變化對于環境保護和可持續發展具有重要影響，因此及時評估土地覆蓋的變化是至關重要的，高光譜遙感通過定期獲取土地表面的光譜數據，并結合地理信息系統（GeographicInformationSystem，GIS）技術進行數據分析，實現對土地覆蓋變化的監測。通過比較不同時間段的土地覆蓋數據，獲取土地覆蓋類型的變化情況，如森林面積的變化、城市擴張速度等，為相關部門提供有力的科學依據，從而制定有效的土地管理和保護政策[5]。

4高光譜遙感在水資源調查中的應用

4.1水質監測和污染識別

在水資源調查中，高光譜遙感被廣泛應用于水質監測與污染識別。一方面，水質監測。傳統水質監測方法需要采集大量的水樣進行實驗室分析，費時費力且成本較高，而高光譜遙感通過航空或衛星平臺獲取大范圍的地表光譜數據，從而實現對水體的全面監測。高光譜遙感優勢在于其能夠提供大量的光譜信息，使得水體中的各種物質具有獨特的光譜特征，如懸浮物、藻類、溶解有機物等。通過分析這些光譜特征，快速準確地評估水體的水質狀況。另一方面，污染識別。高光譜遙感技術能有效監測水體中的污染物，不同的污染物在光譜上有著不同的反射和吸收特性，通過對光譜數據分析，確定水體中存在的污染物種類和濃度。例如：廢水排放會導致水體中氮、磷等營養物質的過度富集，這些物質在高光譜遙感圖像上表現出明顯的光譜異常。通過對這些異常信息的提取和分析，及時定位污染源，并采取相應的控制措施[6]。

4.2水體面積估算和變化分析

水資源是人類生存和發展的重要基礎，因此對水體的面積估算和變化分析具有重要意義。傳統水體面積估算方法主要依賴于地面調查和遙感影像解譯，但這些方法存在成本高、效率低、數據更新慢等缺點，而高光譜遙感通過獲取水體特征的光譜信息，精確估算水體的面積和變化。不同類型的水體在光譜上有著不同的反射特征，通過分析高光譜遙感數據可以獲得水體的光譜曲線，結合地面采樣數據和水體邊界信息，建立水體面積與光譜特征之間的關系模型，根據高光譜遙感數據的光譜特征來估算水體的面積。在一定時間范圍內，通過獲取多期高光譜遙感數據，對水體的變化情況進行監測，比較不同時間點的高光譜數據，獲得水體的變化信息，如水體面積的增減、水體的擴張或收縮等。這些變化信息可幫助研究人員了解水體的演變趨勢，為水資源管理和保護提供科學依據[7]。

5結語

高光譜遙感技術是一種在自然資源調查監測中廣泛應用的有效工具。通過對不同波段的光譜綜上所述，高光譜遙感技術在自然資源調查監測中具有廣泛的應用前景。通過對不同波段的光譜信息進行獲取和分析，可以獲得關鍵的土地利用、植被生態和水質狀況等數據，為環境保護和可持續發展提供科學支持。因此，進一步深入研究和應用高光譜遙感技術，將有助于提升自然資源調查監測的精度和效率，為資源管理和環境保護提供更好的決策依據。

參考文獻

[1]白宇，鄭志忠，修連存，等.無人機高光譜遙感技術在自然資源調查中的應用進展[J].華東地質，2022，43（4）：527-538.

[2]鄭志安，黃銘，黎勝.高分高光譜遙感技術在自然資源監測方面的應用研究：以水資源為例[J].科技創新導報202118（31）：29-31.

[3]高揚，奚歌，陳春霞，等.小型機載高光譜成像儀在高山峽谷地區遙感地質巖性解譯應用[J].中國地質，2023，50（4）：1032-1043.

[4]王茜，任廣利.高光譜遙感異常信息在阿爾金索拉克地區銅金礦找礦工作中的應用[J].自然資源遙感，2022，34（1）：277-285.

[5]李浩然.基于高光譜遙感的草地植被分類與退化指標提取研究[D].重慶：重慶交通大學，2022.

[6]沈金悅.基于卷積神經網絡和注意力機制的高光譜遙感圖像分類研究[D].山東：青島科技大學，2022.

[7]孫肖，彭軍還，趙鋒，等.基于空間統計學的高光譜遙感影像主成分選擇方法[J].自然資源遙感，2022，34（2）：37-46.