高光譜遙感在自然資源調(diào)查監(jiān)測中的應(yīng)用研究

摘要：為了將高光譜遙感技術(shù)整合進(jìn)自然資源調(diào)查與監(jiān)測體系中，以深化高光譜遙感在自然資源領(lǐng)域應(yīng)用為目標(biāo)，分析高光譜遙感應(yīng)用的重要性與高光譜遙感的應(yīng)用場景。采用典型區(qū)域案例分析與光譜解譯模型驗(yàn)證相結(jié)合的方法，明確了土地覆被分類、礦產(chǎn)資源勘查和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等核心場景，驗(yàn)證了高光譜數(shù)據(jù)在識別植被脅迫、巖礦成分差異與水質(zhì)參數(shù)反演中的應(yīng)用優(yōu)勢。研究提出的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)方案與動(dòng)態(tài)監(jiān)管機(jī)制能夠有效提升資源調(diào)查效率與數(shù)據(jù)精度，為自然資源動(dòng)態(tài)評估、生態(tài)修復(fù)規(guī)劃與可持續(xù)發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高光譜遙感"自然資源"資源調(diào)查"資源監(jiān)測

Research"on"the"Application"of"Hyperspectral"Remote"Sensing"in"Natural"Resource"Survey"and"Monitoring

ZHAO"Jiaxin

Nantong"Surveying"and"Mapping"Institute"Co.，Ltd.，"Nantong，"Jiangsu"Province，"226000"China

Abstract："In"order"to"integrate"hyperspectral"remote"sensing"technology"into"the"natural"resource"survey"and"monitoring"system，"with"the"goal"of"deepening"the"application"of"hyperspectral"remote"sensing"in"the"field"of"natural"resources，"the"importance"of"hyperspectral"remote"sensing"application"and"its"application"scenarios"are"analyzed."By"combining"typical"regional"case"analysis"and"spectral"interpretation"model"verification，"the"core"scenarios"such"as"land"cover"classification，"mineral"resource"exploration，"and"ecological"environment"monitoring"were"clarified."The"application"advantages"of"hyperspectral"data"in"identifying"vegetation"stress，"rock"mineral"composition"differences，"and"water"quality"parameter"inversion"were"verified."The"standardized"technical"scheme"and"dynamic"supervision"mechanism"proposed"in"the"research"can"effectively"improve"the"efficiency"and"data"accuracy"of"resource"investigation，"providing"scientific"basis"for"dynamic"assessment"of"natural"resources，"ecological"restoration"planning，"and"sustainable"development"decision-making.

Key"Words："Hyperspectral"remote"sensing;"Natural"resource;"Resource"survey;"Resource"monitoring

利用高精度且具備高空間分辨率的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，可以深入洞察土地、森林、巖石、河流等自然資源要素的特征，同時(shí)精準(zhǔn)描繪其在空間范圍內(nèi)的分布格局與動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。在此背景下，高光譜遙感技術(shù)在探尋稀缺資源、評估資源品質(zhì)、輔助長期治理等方面展現(xiàn)出了非凡的應(yīng)用潛力。該技術(shù)不僅能全面、客觀地反映自然資源的當(dāng)前狀態(tài)，還能為自然資源的長期規(guī)劃與管理提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。

1""高光譜遙感應(yīng)用的重要性

高光譜遙感技術(shù)是自然資源監(jiān)控領(lǐng)域的重要技術(shù)。自然資源在總量、分布、質(zhì)量與存量方面的動(dòng)態(tài)變化是反映資源現(xiàn)狀與預(yù)測未來趨勢的核心指標(biāo)，對資源可持續(xù)利用策略的制定至關(guān)重要。高光譜遙感技術(shù)憑借高精度、實(shí)時(shí)性和連續(xù)性的監(jiān)測特性，能夠全面且動(dòng)態(tài)地把握我國自然資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并精確描繪出資源近期的演變路徑，從而為揭示資源的長期變化奠定基礎(chǔ)[1]。

自然資源的動(dòng)態(tài)變化信息不僅是相關(guān)部門科學(xué)決策的重要參考依據(jù)，同時(shí)也對資源的合理調(diào)配與高效利用具有深遠(yuǎn)影響。基于高光譜遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度分析，能夠精確預(yù)測國家的能源供需平衡狀況，為政府決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。此外，高光譜遙感監(jiān)測手段還是評估資源管理效果、保障資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵工具。為確保評估的公正性與精確性，應(yīng)以長期、全面且實(shí)時(shí)的高光譜遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展科學(xué)、合理的評估工作。

2高光譜遙感的應(yīng)用場景

2.1地質(zhì)礦產(chǎn)勘探

高光譜遙感技術(shù)的光譜分析能力卓越，能夠清晰地區(qū)分巖石、礦物種類與復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。利用這些地質(zhì)體獨(dú)特的“光譜簽名”，地質(zhì)學(xué)家能夠精確地確定礦床的地理位置，并對其儲量進(jìn)行合理預(yù)估，從而為地質(zhì)礦產(chǎn)勘探工作提供寶貴的指引。在石油資源勘探領(lǐng)域，高光譜遙感技術(shù)能夠高效地檢測到石油泄漏后留下的痕跡與烴類氣體泄漏所引發(fā)的光譜異常，為石油勘探與開發(fā)工作提供有力的技術(shù)支撐。此外，該技術(shù)還能夠深入分析與成礦緊密相關(guān)的含變礦物及其分布特征，揭示潛在的礦產(chǎn)資源信息，有效提高找礦工作的效率與精確度。

2.2生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評估

高光譜遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評估領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。該技術(shù)通過捕捉地表物質(zhì)獨(dú)特的光譜特征，為評價(jià)生物多樣性、監(jiān)測生態(tài)健康狀況提供了有力的工具。

在水體監(jiān)測方面，高光譜遙感技術(shù)能夠精確地測定水體中葉綠素、懸浮顆粒物等關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)的含量，進(jìn)而準(zhǔn)確評估水體的營養(yǎng)化狀態(tài)與污染程度。這些研究成果為濕地資源的科學(xué)規(guī)劃、流域邊界的合理劃分、物種分布規(guī)律的深入研究等提供了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)，對推動(dòng)濕地保護(hù)工作的實(shí)施、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定具有重要意義[2]。

3高光譜遙感在自然資源調(diào)查監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1做好前期規(guī)劃

我國自然資源調(diào)查監(jiān)測具有高效、精確、全面的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)對自然資源實(shí)現(xiàn)有效管理和保護(hù)，應(yīng)做好前期規(guī)劃工作。

3.1.1"清晰界定研究對象與目的需求

例如：需要明確了解某區(qū)域內(nèi)的植被種類及其空間分布，以及水源的潛在問題等信息。基于這些具體需求，可以科學(xué)、合理地設(shè)定觀測指標(biāo)、抽樣方案與數(shù)據(jù)收集標(biāo)準(zhǔn)，從而有效避免資源浪費(fèi)和誤導(dǎo)性結(jié)論的出現(xiàn)。

3.1.2"選取合適的數(shù)據(jù)源

根據(jù)具體的研究目標(biāo)與需求，選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)源。其中，高光譜遙感技術(shù)能夠獲取地表物質(zhì)精細(xì)的光譜信息，被廣泛應(yīng)用于植被監(jiān)測、土地利用類型識別等領(lǐng)域；同時(shí)，其強(qiáng)大的穿透能力使其在形變監(jiān)測、水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測等方面也具有獨(dú)特優(yōu)勢。

3.1.3"選擇合適的探測平臺與傳感器

結(jié)合科研要求，選擇合適的探測平臺與傳感器。當(dāng)前，衛(wèi)星與無人機(jī)遙感系統(tǒng)已成為主流選擇，傳感器涵蓋了可見光、紅外、微波等多種類型，對數(shù)據(jù)的獲取質(zhì)量與后續(xù)解析結(jié)果具有重要影響。

3.1.4"進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理與解析

原始數(shù)據(jù)采集完成后，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理與解析工作。原始數(shù)據(jù)通常以影像形式呈現(xiàn)，須經(jīng)過校正、增強(qiáng)、解譯等一系列處理步驟，才能轉(zhuǎn)化為可用于分析的有效信息。針對不同類型的數(shù)據(jù)，應(yīng)采取針對性的處理方法，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確解讀與有效利用。此外，在項(xiàng)目規(guī)劃階段，還須重視數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制與管理，在數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、共享等各個(gè)環(huán)節(jié)，需建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制[3]。

3.2正攝像識別區(qū)域

運(yùn)用高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行區(qū)域辨識已成為自然資源調(diào)查監(jiān)測領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。借助高光譜遙感影像實(shí)施區(qū)域劃分，憑借其高精度與高效率的特性，為自然資源的普查與監(jiān)控任務(wù)提供技術(shù)保障。高光譜遙感影像區(qū)域辨識的核心在于捕捉地表覆蓋物的光譜特征，并借助圖像處理算法與相關(guān)技術(shù)對影像內(nèi)容進(jìn)行詳盡的識別與解析。其關(guān)鍵在于精確抽取目標(biāo)區(qū)域的光譜特性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的辨識與分類。

高光譜遙感影像的辨識技術(shù)具有卓越的高分辨率、高光譜分辨力與廣泛的覆蓋范圍，能夠敏銳地捕捉到地表覆蓋物的細(xì)微光譜變化。該技術(shù)所獲取的影像數(shù)據(jù)蘊(yùn)含著豐富的光譜信息，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析與處理工作奠定了牢固的基礎(chǔ)。高光譜遙感影像的處理流程是將視覺化的影像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的數(shù)據(jù)形式，并通過一系列的分析、處理與解釋手段，實(shí)現(xiàn)對影像信息的有效提取與利用。在此過程中，圖像處理技術(shù)涵蓋預(yù)處理、特征抽取、目標(biāo)探測與分類等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對海量高光譜遙感影像的深入處理，研究人員能夠迅速獲取地表覆蓋物的關(guān)鍵信息，為自然資源的調(diào)查監(jiān)測工作提供有力的支撐。

3.3快速獲取監(jiān)測信息

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高光譜遙感技術(shù)已成為自然資源調(diào)查監(jiān)測中數(shù)據(jù)獲取的重要手段。高光譜遙感技術(shù)利用飛行器、衛(wèi)星等平臺接收并分析地表物體反射或輻射的電磁波，從而揭示地表及其環(huán)境的詳細(xì)信息。該技術(shù)憑借大范圍覆蓋、高分辨率與實(shí)時(shí)監(jiān)測的能力，為自然資源的認(rèn)知與保護(hù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障[4]。

第一，在利用高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)，選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)源至關(guān)重要。當(dāng)前，對地觀測衛(wèi)星主要包括陸地觀測衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星等，它們搭載了多種傳感器，能夠捕獲可見光、紅外、微波等多波段電磁波信號，實(shí)現(xiàn)對地表環(huán)境的多維度觀測。根據(jù)具體的監(jiān)測需求，可以選取合適的數(shù)據(jù)源，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理工作，為后續(xù)的分析與處理提供基礎(chǔ)。

第二，對高光譜遙感數(shù)據(jù)的處理與分析是獲取有用信息的關(guān)鍵步驟。獲取的影像通常以數(shù)字影像形式存在，這些影像包含了豐富的光譜信息。為了從這些影像中提取有用的信息，需要進(jìn)行一系列有效的影像處理與分析流程，包括幾何校正、輻射校正、大氣校正等預(yù)處理工作，以提高影像的質(zhì)量及其實(shí)用性。在此基礎(chǔ)上，通過遙感影像解譯、特征提取與分類等技術(shù)手段，可以準(zhǔn)確提取目標(biāo)地物及下墊面的特征信息，如植被類型、土壤濕度、地表溫度等。通過與歷史數(shù)據(jù)的對比，可以了解土地利用現(xiàn)狀與變化趨勢，預(yù)測未來的發(fā)展方向。

第三，基于地理信息系統(tǒng)的高光譜遙感影像處理方法，通過多源、多尺度、多要素的集成分析，能夠揭示不同時(shí)空尺度下自然資源的時(shí)空格局與變化特征。例如：利用高光譜遙感數(shù)據(jù)獲取森林覆蓋率、樹種分類等信息，結(jié)合地形、土壤、降水等地理要素的相關(guān)性，可以評估森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況與存在的問題，為森林資源的保護(hù)與利用提供科學(xué)依據(jù)[5]。

3.4"動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測

多源信息的融合是高光譜遙感在動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的關(guān)鍵手段。通過整合多源、多分辨率、多時(shí)段的遙感數(shù)據(jù)，可以獲得更為完整、準(zhǔn)確的遙感影像信息，從而有助于實(shí)現(xiàn)對地表環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。例如：結(jié)合高精度光學(xué)衛(wèi)星影像與高光譜遙感數(shù)據(jù)，可以對農(nóng)作物長勢、土壤水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析，實(shí)現(xiàn)干旱災(zāi)害的預(yù)警；綜合合成孔徑雷達(dá)（Synthetic"Aperture"Radar，SAR）與高光譜遙感數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)探測海面風(fēng)場、波高等海洋環(huán)境參數(shù)，為海洋防災(zāi)減災(zāi)、資源開發(fā)等提供重要支持。多源信息的融合有效彌補(bǔ)了單一遙感數(shù)據(jù)的不足，提高了監(jiān)測結(jié)果的精度與可信度，如圖1所示。

4"結(jié)語

綜上所述，將高光譜遙感技術(shù)融入自然資源調(diào)查監(jiān)測中，能夠顯著提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取效率與準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)不斷提升技術(shù)水平、有序開展相關(guān)工作，并根據(jù)實(shí)際需求建立具有可操作性的技術(shù)應(yīng)用模式。這將有助于適應(yīng)自然資源調(diào)查與監(jiān)測的工作要求，推動(dòng)我國自然資源調(diào)查工作向科學(xué)化、現(xiàn)代化方向邁進(jìn)。

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