机载多光谱/高光谱相机在低空遥感的应用

随着科技的不断进步，低空遥感技术在众多领域得到了广泛应用，而机载多光谱 / 高光谱相机作为低空遥感的重要装备，发挥着关键作用。本篇文章主要给大家讲下低空遥感领域的应用，主要用到的是中达瑞和机载多光谱/高光谱相机。

一、技术原理与优势

中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机基于先进的光谱成像技术原理，能够获取目标物体在不同波长下的反射或吸收光谱信息，形成包含空间维度和光谱维度的三维数据立方体，实现 “图谱合一”。这一技术优势使得相机可以精准识别物质成分及其分布情况，尤其适用于低空遥感监测中的各种复杂场景。

在植被监测方面，相机通过捕捉植被在特定波段的光谱特征，结合多种植被指数模型，如 NDVI（归一化植被指数）、NDRE（归一化差值红边指数）、GNDVI（归一化差值绿红植被指数）等，能够准确监测植被的生长状态、覆盖度、叶绿素含量、氮含量等关键生理指标，为农业、林业等部门提供科学依据，助力精准管理和决策。

在水环境监测领域，利用水体与不同物质的光谱差异，相机可以实现对水华、黑臭水体、水体富营养化、排污口、水面污染物等多种水环境问题的高效监测。例如，通过分析水体在蓝波段和红波段的吸收峰以及近红外波段的反射特征，结合相应的植被指数，能够快速准确地识别水华的发生区域和程度，为水资源保护和水污染防治提供有力支持。

此外，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机还具备高时空分辨率、精准定位、专业拼图、图谱合一、性价比高等特点，能够满足低空遥感监测对数据精度、时效性和覆盖范围的严格要求。其搭载的光谱云平台拥有百万级算力库，支持复杂场景适应和快速模型研发，进一步提升了数据处理和分析的效率和准确性。

二、农业领域的应用

（一）耕地用途保护

在农业领域，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机被广泛应用于耕地用途保护，特别是 “非农非粮” 耕地用途监测。以四川省德阳市旌阳区为例，当地农业农村局采用中达瑞和的无人机光谱影像技术，对辖区内 42.9 万亩耕地种植用途实施全面、高效、精准的动态监测与管理。通过高分辨率、高精度的多光谱无人机飞行监测，能够实现小尺寸违种的精准识别，时域模型分析则可对不同时期采集的数据进行叠加，得出新增或变化的 “非农”“非粮” 地块信息。同时，光谱数据采集分析后还能进行作物种类识别、长势监测等，为智慧农业数据库建设提供丰富信息，大幅提升监控效率，对比传统手工调查，效率提升可达 85%。

（二）作物长势监测与产量评估

中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机可对作物生长的各个阶段进行光谱分析和监测，助力农业用户及时掌握作物生长情况，测算成熟期并预估产量。黑龙江北纬四十七绿色有机食品有限公司在玉米试验基地引入 MAX-G800 多光谱视频相机，实时捕捉玉米在不同生长阶段的光谱信息，包括可见光、近红外等多个波段。通过分析叶片氮素含量与施氮量的关系以及近红外波段光谱反射率的变化，研究人员能够深入了解肥料对玉米生长速度的影响，进而优化肥料配方和使用方法，提高玉米的生长速度和品质。此外，该相机还可用于监测土壤水分和养分含量，为精准施肥提供依据，进一步提升农业生产效益。

（三）病虫害预警

利用光谱成像技术，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机能够对作物病虫害进行空地一体化监测。基于作物状态的光谱特征和光谱模型计算，可以有效监测病虫害症状和趋势，并生成光谱处方图，指导植保无人机精准作业。例如，桑日县荣顺帕竹（净土）庄园有限公司利用 MAX-S800 多光谱相机对葡萄园进行监测，通过捕捉葡萄叶片的详细光谱数据，分析植物生理状态、叶绿素含量、水分状况等信息，建立新的植被指数，用于早期检测葡萄叶枯病、紫斑病等病害。及时发现病虫害的存在并确定其类型和严重程度，有助于种植企业及时采取防治措施，防止病虫害扩散蔓延，保护作物健康生长，降低生产成本，提高生产效率和总产量。

（四）农产品品控

在农产品品质控制方面，中达瑞和的高光谱成像技术可对农产品来料进行品种识别与检测。基于不同农产品独特的光谱特征差异，结合光谱计算和模型，该技术能够精准、快速地检测农产品品种，保证品种质量，杜绝鱼龙混杂现象。深圳市海关采用中达瑞和的空地立体化进口粮食光谱智能查验方案，准确、快速地检测粮食水分、霉变等物质含量，实现全方位立体查验，相比实验室抽检，具有更高的效率和更广泛的覆盖面，有效保障了进口农产品的质量安全。

三、林业领域的应用

（一）树种识别与监测

中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机通过光谱成像获取森林资源分布信息，根据不同树种在叶绿素含量、叶片结构等方面的光谱特征差异，实现对森林树木种类、面积和分布情况的精准监测和评估。如北京门头沟项目中，通过分析可见光图像与特定波长下的光谱图像，并建立算法模型，生成植被茂密指数伪彩图，直观展示森林植被的分布和生长状况，便于监管部门快速了解森林资源现状，为森林资源的保护和利用提供科学依据。

（二）森林健康监测

利用天空地一体化光谱监测方式，该相机可提取和分析受虫害影响树木的光谱特征，实现对森林虫害的大面积、快速和准确监测预警。例如，在某些地区针对松线虫病害的识别，通过布设 “天地一体化监控网”，利用固定位光谱云台监控相机和机载光谱相机采集光谱数据，并叠加算法模型，在系统伪彩图中直观呈现 “健康松树”“病思松树”“染病期松树”“其他树木” 等不同状态，同时获取病害树木的具体位置信息，助力监管单位及时掌握森林虫害状况并采取有效防治措施，保护森林生态系统平衡。

（三）森林防火因子监测

在森林防火方面，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机发挥着至关重要的作用。高光谱相机能够通过多维度光谱信息，在森林防火全周期（预防 - 监测 - 扑救 - 恢复）中提供关键支持。例如，在大兴安岭林区部署的固定式高光谱塔（5km 监测半径），于 2022 年成功预警 3 起雷击火，将响应时间缩短至 15 分钟。在火灾预防阶段，相机可通过近红外（NIR）和短波红外（SWIR）波段反演植被含水量（等效水厚度，EWT），评估树林干燥度，预测火险等级；还可对枯枝、腐殖质等易燃物分布进行分类制图，辅助防火规划。在火势监测过程中，短波红外能够区分不同燃烧阶段释放的气体特征峰，如 CH₄ 在 2300nm 的特征峰，辅助判断火势发展阶段；融合高光谱数据与风速、地形模型，如 FARSITE 系统可模拟火势扩展，精度提升 30% 以上。灾后评估时，通过 NDVI（近红外 / 红）和 NBR（近红外 / 短波红外）差异指数划分轻度 / 重度烧伤区，短波红外还可检测土壤有机碳（SOC）含量变化，为森林火灾后的生态修复和植被恢复提供数据支持。

（四）生态红线监测

通过光谱成像技术和空地一体化监测方案，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机能够对生态系统状况实现全天候、自动监测与预警。在深圳市生态红线监测项目中，通过在辖区各监测点布设光谱监控相机，进行 7*24 小时监控，获取光谱数据并建立相关指数算法模型，直接输出监控结果，帮助相关部门及时发现生态破坏、生态侵占等问题，为制定有效的保护策略和地方政策提供重要数据支撑，确保生态系统的长期健康和可持续发展。

四、生态环境领域的应用

（一）水环境监测

在生态环境监测方面，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机广泛应用于水环境监测。通过机载光谱成像系统，可实现河湖库的高频自动巡查，实时获取水环境光谱数据，精准计算并提取水环境的分布及面积，实现全流域的全自动、全方位调查与监控，有效提高巡查效率。在 2021 年深圳 “坪山河水环境空天地一体化监测项目” 中，应用 MAX-S800 进行区域飞行，借助 SpecMetis 遥感分析平台，实现了大空间、大尺度范围监测的图谱合一，快速识别水体及岸线生态现状，经空天地多维数据实测比对，模型准确率高达 99%。

（二）溢油 / 漏油监测

在站点、管道、海洋区域等，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机利用泄漏物与背景物的光谱差异，能够快速监测判定异常情况，及时感知和预警，提高监管效率，规避灾害风险。例如，在中海油溢油巡航监测现场，通过光谱图像与可见光图像对比，结合数据处理和泄漏物曲线分析，能够准确识别溢油区域并发出预警提示。在 2023 年国家管网项目中，利用光谱成像技术对管道潜在泄漏处进行定点监测，实现了无人监测、精准判定和快速预警，有效保障了管道安全和周边环境安全。

五、公安领域的应用

在公安领域，中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机可应用于罂粟识别。罂粟花朵具有独特的形状和色彩，其花期较短，约 15 天左右，是罂粟巡查、铲除的黄金时期。传统的人工踏勘、无人机视频巡查、无人机遥感解译等技术手段在精度和效率上难以满足这一窗口期的要求。而中达瑞和的机载多光谱相机能够在该时期进行高效数据采集，配合罂粟植株的数据库模型，精准识别罂粟植株的光谱特征。当相机识别到罂粟疑似物后，变焦相机会自动抓拍并附上经纬度信息，执法人员可根据这些照片进行实地走访排查。在广西某县的机载多光谱全覆盖扫描行动中，成功查找了二十余处疑似罂粟植株种植点，经后期人工排查结果匹配，精确度可达 95% 以上，为打击非法种植罂粟等违法犯罪活动提供了有力的技术支持。

中达瑞和机载多光谱 / 高光谱相机凭借其卓越的技术性能和广泛的应用领域，在低空遥感领域展现出了巨大的应用潜力和价值。随着技术的不断进步和创新，相信中达瑞和将继续推动机载多光谱 / 高光谱相机技术的发展，为各行业提供更多高效、精准、可靠的低空遥感解决方案，助力我国低空经济的繁荣和各行业的可持续发展。

审核编辑 黄宇