緝毒超人-紅外高光譜成像儀應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)毒品種植區(qū)

機(jī)載紅外高光譜成像儀是一種高效的緝毒手段,應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)毒品(大麻,罌粟等等毒品植物)領(lǐng)域時(shí),具有高效,準(zhǔn)確,省時(shí),節(jié)省人力,綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)。

原理

每一種植物都含有獨(dú)特的成分,不同的成分的光譜特征都是不同,即使像乙醛(CH?CHO)和乙醇(CH3CH2OH)這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)很相似的無色液體(在可見光相機(jī)眼中,他們都是無色液體,無法區(qū)分),在高光譜成像儀眼中都是完全不同的物質(zhì),一個(gè)羥基的變化,多一個(gè)氧原子或者少任何一個(gè)原子,都會(huì)帶來物質(zhì)的光譜特性的巨大變化。

所以在高光譜眼中,只要化學(xué)結(jié)構(gòu)中相差哪怕一個(gè)原子,一個(gè)分子,光譜特性都會(huì)有巨大差別。基于這個(gè)原理,我們能很容易的找到想找的任何物質(zhì)。

效率高

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天宮一號(hào)有效載荷高光譜成像儀在多領(lǐng)域得到應(yīng)用

高光譜成像儀是天宮一號(hào)搭載的有效載荷之一。在軌運(yùn)行期間,多個(gè)應(yīng)用單位利用它的“火眼金睛”開展了地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)和油氣資源勘查、森林監(jiān)測、水文生態(tài)監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測分析等,取得了豐碩的成果。

高光譜成像儀由中科院長春精密機(jī)械與物理研究所和上海技術(shù)物理研究所共同研制,是反應(yīng)目前我國空間分辨率和光譜綜合指標(biāo)的空間光譜成像儀,在空間分辨率、波段范圍、波段數(shù)目以及地物分類等方面達(dá)到了國際同類遙感器先進(jìn)水平。

“在天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器上安排高光譜遙感對地觀測,主要是利用高光譜成像儀‘圖譜合一’的特點(diǎn)以及在地表覆蓋識(shí)別能力、蘊(yùn)含地物光譜信息等方面優(yōu)勢,有針對性開展研究?!陛d人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張善從介紹說。

在林業(yè)方面,高光譜成像儀在森林覆蓋制圖與變化監(jiān)測方面有廣闊的應(yīng)用前景。由于空間遙感可以獲得較大范圍的數(shù)據(jù),因此利用遙感數(shù)據(jù)可較好地估算森林的生物量和碳儲(chǔ)量。

高光譜成像儀在森林防火中發(fā)揮著重要作用。目前我國森林防火主要應(yīng)用的是中低空間分辨率、高時(shí)間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù),對于較大面積火場非常敏感,但對燃燒初期的明火通常較難探測到。天宮一號(hào)高光譜成像儀可同時(shí)獲取不同波譜范圍的數(shù)據(jù),更好地滿足我國森林防火預(yù)警撲救的需求。

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高光譜成像技術(shù)在文件鑒別領(lǐng)域的應(yīng)用

圖片:利用高光譜成像軟件對貨幣進(jìn)行油墨鑒別

 

西南法醫(yī)證件檢查協(xié)會(huì)(SWAFDE)是一個(gè)區(qū)域性組織。它定期為全美國法醫(yī)證件審查員提供技術(shù)交流會(huì)議。

下一次西南法醫(yī)證件檢查協(xié)會(huì)會(huì)議將在2013年4月7號(hào)美國圣迭戈舉行。SOC公司計(jì)劃參加,并展示先進(jìn)的高光譜成像光譜儀。

  高光譜成像光譜儀,作為一種無損檢測工具,能在非接觸的條件下,提供文件的任意光譜影像,使得法醫(yī)證件審查員能夠依據(jù)樣品的光譜構(gòu)成和獨(dú)有特征,更清晰準(zhǔn)確的鑒別文件真?zhèn)?。具體的,高光譜成像光譜儀在文件鑒別領(lǐng)域具有以下功能:
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監(jiān)測農(nóng)作物生長

在精細(xì)農(nóng)業(yè)方面,我們和日本合作做的一個(gè)實(shí)驗(yàn),也是高光譜技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)非常經(jīng)典的例子:用高光譜數(shù)據(jù)來監(jiān)測作物生長狀況。其實(shí),高光譜遙感技術(shù)不僅能夠監(jiān)測作物的生長狀況,還可以對任何一種作物的種植面積等情況進(jìn)行調(diào)查,給政府決策提供依據(jù)。

除了調(diào)查作物的品種、類型、種植面積等以外,還可以做到作物的葉綠素、氮磷鉀含量的調(diào)查,但后者還正在研究之中,不是非常成熟。

高光譜成像儀運(yùn)用到軍事上,能讓目標(biāo)無法隱藏

高光譜遙感的區(qū)分能力在軍事上運(yùn)用是很強(qiáng)大的,所以它很大的一個(gè)用處就是軍事用途。比如,你看到一個(gè)綠色的網(wǎng),拍一般的圖片,看起來都是一樣的,但高光譜一看,就它能發(fā)現(xiàn)隱蔽的哨所、坦克、偽裝起來的軍事設(shè)施。

美國人強(qiáng)調(diào)定點(diǎn)攻擊,它想在晚上攻擊一些重要的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,比如煉油廠之類的,這時(shí)高光譜遙感技術(shù)就能派上大用場。通常情況下,居民樓的光線和工業(yè)區(qū)的燈光是不一樣的,如果光譜議能夠把光線的曲線探測到,就可以根據(jù)夜間光譜光線亮度的情況,知道這塊區(qū)域是居民區(qū),還是工業(yè)區(qū)。

還有偽裝,高光譜遙感技術(shù)能讓偽裝現(xiàn)出原形,這種功能是多光譜遙感也無法實(shí)現(xiàn)的。

我們小時(shí)看的電影《地雷戰(zhàn)》有一個(gè)情景:民兵把地雷埋下去以后,拿樹枝掃一下地面,讓埋藏地雷的地方看起來和周圍一樣。還有的干脆把鞋脫了,輕輕的在藏地雷那地方壓一個(gè)鞋印,以迷惑敵人?,F(xiàn)在,這種偽裝一點(diǎn)用也沒有,高光譜遙感技術(shù)能把一個(gè)個(gè)地雷的位置找到。

它是怎么找到呢?因?yàn)橥寥劳陂_之后再回填回去,土壤的結(jié)構(gòu)變了,水分也變了,高光譜遙感就是根據(jù)這種細(xì)微的土質(zhì)的變化,發(fā)現(xiàn)地雷的藏身地。

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探礦

在地礦調(diào)查中,高光譜遙感技術(shù)也可以給地址工作者提供幫助。以前地質(zhì)學(xué)家做地礦調(diào)查非常辛苦,背一個(gè)書包,拿一個(gè)羅盤,別人調(diào)侃說搞地質(zhì)的人,遠(yuǎn)看是個(gè)要飯的,近看是搞勘探的。他們出去到野外考察,一住可能就是好幾天,然后花很大的氣力把采集到得礦物標(biāo)本背回來。因?yàn)橐龅V物填圖,要沿著這個(gè)地方走一圈,走一段一看地層變化了,就敲一塊往包里一裝,然后把位置記下來,回來后做化學(xué)成份分析,然后把它標(biāo)到圖上去,位置是在哪發(fā)現(xiàn)的,才能把圖填出來。

有了光譜議,他們的工作減輕了很多,不用再花那么大的力氣背礦石標(biāo)本,只要到了那個(gè)地方用光譜議一照,就能獲得巖石的一條光譜曲線,回來后根據(jù)光譜曲線一分析,就能知道那個(gè)地方有什么礦,是怎么分布的。