浅谈星载高光谱成像技术及产业发展20241126

浅谈星载高光谱成像技术及产业发展20241126_导读 2024年11月27日06:43 关键词 产业化遥感技术光谱仪空间界限航空航天图像立方体光谱分辨率高分五号卡门线温室气体排放产业发展图像形状成分分析资源一号自然资源部国际领先地位高光谱相机高光谱成像商业遥感卫星 全文摘要 高光谱遥感技术的发展与应用是当前遥感领域的重要课题。专家介绍了该技术的原理、发展历程及其在矿产资源勘探、温室气体监测、环境监测和土壤重金属检测等领域的应用优势，强调了卫星发射对技术进步的推动作用。江苏集萃智能感知科技有限公司代表分享了公司在高光谱成像技术、数据处理及应用方面的进展，以及在矿产资源、环境监测、农业等领域的应用成果，展望了公司高光谱遥感卫星项目的未来规划。 浅谈星载高光谱成像技术及产业发展20241126_导读 2024年11月27日06:43 关键词 产业化遥感技术光谱仪空间界限航空航天图像立方体光谱分辨率高分五号卡门线温室气体排放产业发展图像形状成分分析资源一号自然资源部国际领先地位高光谱相机高光谱成像商业遥感卫星 全文摘要 高光谱遥感技术的发展与应用是当前遥感领域的重要课题。专家介绍了该技术的原理、发展历程及其在矿产资源勘探、温室气体监测、环境监测和土壤重金属检测等领域的应用优势，强调了卫星发射对技术进步的推动作用。江苏集萃智能感知科技有限公司代表分享了公司在高光谱成像技术、数据处理及应用方面的进展，以及在矿产资源、环境监测、农业等领域的应用成果，展望了公司高光谱遥感卫星项目的未来规划。讨论还涵盖了高光谱技术与其他遥感技术的比较，以及技术应用中的挑战与未来展望，旨在促进高光谱遥感技术在各领域的深入应用及企业间的合作。 章节速览 ●00:00高光谱成像技术的发展与应用 讨论了高光谱成像技术及其在遥感领域的应用。高光谱成像技术是结合光谱和图像的创新，使得从图像中提取光谱曲线成为可能，从而实现了图谱合页的优势。技术的进步依赖于光学、机电、电子学、集成电路和计算机技术的发展。遥感科学与技术被认为是20世纪最具特色和重大成就之一，而高光谱成像尤其在航天领域具有全球观测的优势。 ●06:46高分五号卫星的技术发展与应用 1982年，高光谱成像技术开始应用于飞机，后历经多年发展，2018年5月9日，中国成功发射了高分五号卫星，搭载了先进的高光谱成像仪。该仪器具备60公里的幅宽和30米的空间分辨率，光谱范围覆盖紫光到短波红外，尤其在矿物探测方面有出色表现。未来，中国计划通过光谱地球项目进一步提升卫星的光谱分辨率至分米级，以满足 更精细的科学研究需求。 ●11:57高光谱相机性能国际领先 目前，欧光波相机在多个星体运行，产生大量数据。高光谱相机在商业卫星竞标中胜出，已签署合同，预计明年交付。该相机由阿联酋承担，青藏高原研究所评价其数据对研究矿物化学成分极为有效。IEE遥感杂志主编与加拿大航天学首席科学家均认为，该高光谱相机性价比高，性能优于美国同类卫星。国际同行专家一致评价，该相机空间分辨率和光谱分辨率均属国际领先。 ●14:59高光谱相机在矿产勘探与温室气体检测的应用 高光谱相机在矿产勘探和温室气体（特别是甲烷和二氧化碳）检测方面展现出强大的应用潜力。在矿产勘探中，其能识别矿物的独特光谱特征，提高找矿的准确性，尤其是在深地层的探测上。此外，高光谱相机在温室气体排放检测方面也表现出色，通过高精度的检测，能够准确评估温室气体的排放量，为气候变化研究提供有力的数据支持。 ●22:23土壤重金属检测及环境保护重要性 当前，中国人口众多，对粮食需求大，土壤污染问题，尤其是重金属污染，引起了广泛关注。南京土壤研究所的院士呼吁加强土壤重金属监测，以保障粮食安全。高光谱相机技术被用于大面积检测土壤成分，包括水分等，这对于控制国家粮食质量至关重要。此外，空气污染导致的肺癌和水污染相关的肝癌，是影响公众健康的主要环境 问题。一些研究机构和大学利用高光谱技术监测内河湖泊水质和湿地保护，展现了环境监测技术在维护生态安全中的重要作用。 ●25:15高光谱技术及其在商业遥感卫星领域的应用与发展 高光谱技术因其在成分分析和指纹特性识别等方面的优势，受到全球各国的重视。中国在该技术及商业遥感卫星领域取得显著进展，但面临高投入、高风险的挑战。强调了提高空间分辨率、发展微小卫星高光谱成像的重要性，并指出需要政府指导与企业技术攻关共同促进该领域的健康发展。此外，提倡通过示范应用推广数据，提高质量，以实现经济效益。 ●33:34高光谱商业卫星项目介绍与展望 江苏极致智能感知科技有限公司董事长刘银莲介绍其公司及高光谱商业卫星项目，强调了人才和技术在产业发展中的重要性。公司依托于南通长三角智能感知研究院，参与了国家技术创新中心平台，致力于推动光电航天产业的发展。通过高产技术和团队努力，实现产业化发展，并在高光谱技术领域取得显著成果。项目不仅促进了科研成果转化，还为国家境外找矿矿产提供了有力支持，体现了高光谱技术的广泛应用和巨大潜力。 ●42:51全国矿物填图工作取得重大进展 在最近召开的会议上，我们完成了全国矿物填图工作，这标志着覆盖全国960万平方公里国土面积的填图项目只剩最后2公里未完成。该工作不仅得到了国际同行的高度评价，还因我们的科研成果能获得国际认可而显示出其重要价值。这一成就彰显了中国科技领域的工作得到了国际上的肯定，是我们努力工作的回报。 ●44:38中国甲烷检测技术取得重大突破 最近，中国的甲烷检测技术获得了国际关注，其在德克萨斯州和西蒙斯各州交界地区的应用展现了技术实力。该技术在探测精度、探测距离和空间分辨率上均超越了现有水平，领先于国际同类技术。此外，通过核心部件的研发，如光谱仪和微小型制冷机，中国的甲烷检测能力得到了显著提升。技术的应用不仅限于地球表面，也成功发射至太空，展示了中国在高端光谱仪器领域的创新和领导地位。 ●48:46推动人工智能大数据在线使用的技术方法 通过解耦和深度学习等技术，优化数据处理效率，实现大数据的高效利用。同时，发展车载系统，使无人机能够在更广范围内自主操作，实时接收和处理数据，提高了数据处理速度和应用效率。 ●52:05高光谱遥感卫星的发展与未来展望 我们专注于高光谱遥感卫星的研发，其优势在于能够更全面、密集地揭示物质的光谱特征，与美国最先进的遥感仪器相比，我们的技术在光谱覆盖和空间分辨率上均有显著提升。通过逐步积累技术和资金，我们正稳步推动这一领域的发展，目标是实现高产出和高效益，最终实现高光谱遥感卫星的广泛应用，包括在东南亚等地区的市场拓展。 ●56:46高光谱遥感卫星的应用与挑战 现场嘉宾就高光谱遥感卫星的应用范围、深度探测能力以及数据获取的便利性进行了提问和讨论。高光谱遥感卫星目前能有效探测金属矿藏至地下200米，未来技术进步可能达到几百米深度。同时，对于数据获取方面，国内与国外存在差异，国内数据开放度相对较低，导致商业应用面临挑战。国外在数据开放方面有更为分层级的策略，相对更加开放。 ●01:01:27技术讨论：卫星波段及超低温制冷技术应用 讨论了卫星观测波段范围、波段数量对物质识别的影响，以及半导体制冷在超低温下的局限性。提及了从0.4到2.5微米波段到刘老师研究的300个波段的扩展，强调了更多波段对于精确物质识别的重要性。同时，针对超低温制冷技术，讨论了半导体制冷在零下200度的局限性，以及机械制冷在实现更低温度和更高能效方面的作用。 要点回顾 遥感技术是什么时候开始发展的？ 遥感技术是在1962年美国陆地卫星发射后才出现的新名词，它是利用电磁波问题远离目标并进行项目作用及其传输，通过遥感器采集目标电磁波信息并经过处理后分析以达到观测目标目的的科学与技术。 空间界限的概念以及航空与航天的区别是什么？ 空间界限（或称卡门线）位于离地球100公里的高度，是一个区分航空和航天的界限。100公里以下属于航空领域，有国界；而100公里以上则属于航天领域，通常由卫星占据，卫星没有国界限制，可以全球观测。 遥感在地球观测中的主要要素有哪些？ 在地球观测中，遥感主要关注三个要素：辐射强度、空间分布（即图像形状）以及光谱成分。这三个要素对于遥感技术至关重要。 光谱仪的发展历程如何？ 光谱仪的概念起源于1672年牛顿研究白光时发现的不同颜色光谱带。在19世纪60年代，街二号夫完善了光谱仪的设计，使其在化工厂中用于成分分析，但那时的光谱仪是采样式而非原位分析。直至1982年，美国科学家将光谱与图像技术结合，形成了自然成像光谱的概念。 高光谱成像技术的特点和优势是什么？ 高光谱成像技术的最大优点在于能够建立图像立方体，既可观察图像又可分析光谱信息，实现图谱合一。这一技术结合了望远镜技术和计算机、大存储器等信息技术的发展，目前在地球观测方面具有很高的应用价值。 高分五号卫星上的先进高光谱成像仪（AHSI）的特点是什么？ 高分五号卫星搭载的AHSI具有“两宽五高”的特点，即幅宽大（可达60公里）、空间分辨率高（30米）、光谱范围宽（涵盖紫光0.4至短波红外2.5微米）、光谱分辨率高以及数据采集速度快。此外，还有即将启动的国家重大项目“光谱地球”，目标是实现分米级的空间分辨率和纳米级的光谱分辨率。 高光谱相机在国际同行中的评价如何？ 国际同行对我国高光谱相机的评价是最高的，尤其是在空间分辨率和光谱分辨率方面表现优异。高光谱相机目前能用于哪些领域？高光谱相机在温室气体甲烷检测上的表现如何？ 高光谱相机主要应用于矿物探测和温室气体排放检测。在矿物探测方面，它可以识别特定矿物的光谱特征，如在2.2微米处具有双峰特性，需要高光谱分辨率才能准确区分。此外，通过监测地表信号的变化，间接寻找深埋地下的矿产资源，其准确性可达99%以上，并且在境外应用也非常有效。对于温室气体甲烷的检测，高光谱相机在定位精度和检测表观排放量扩散方面表现出色，可实现30米级别的定位精度，远优于欧美国家同类设备。在全球范围内，高光谱相机在甲烷探测排放方面的技术水平处于领先地位，相关研究成果甚至获得了联合国地球奖。 高光谱相机在土壤监测及内河湖水质检测中的应用是什么？ 高光谱相机能够对土壤中的各种成分，包括重金属进行大面积检测，对于保障国家粮食质量至关重要。同时，它也可以对内陆湖的水质进行监测，包括有机物的检测，以应对与水体相关的癌症问题，如肝癌。 高光谱相机在湿地保护和黄河泥沙监测中的作用是什么？ 高光谱相机在湿地保护中起到关键作用，可以精细分类地面物体，例如对盐城海边湿地的设计监测。此外，在黄河出海口泥沙堆积的监测上，也能实现对泥沙和探头设计的精细分类。 高光谱相机的发展前景如何？ 高光谱相机因其图谱指纹特性，被广泛应用于产业发展中，具有图谱黑影和成分分析能力。因此，无论是发达国家还是发展中国家都非常重视高光谱技术的发展，并将其纳入未来的创新计划中，如我国的“十三五”规划中就占有了相当高的比例。 高光谱相机在哪些领域有应用潜力？ 高光谱相机的应用潜力很深远，不仅在农林水、矿产、气候研究中大有用途，对于金属目标也有重要作用。尽管目前的空间分辨率可能略低，但随着技术发展，如纳米级光谱分辨率已经相当不错，所以不仅在美国、拉萨、伊萨和马斯克等近地轨道上都有高光谱相机的应用。 国内商业遥感卫星的发展现状如何？商业遥感卫星发展的挑战与需求是什么？ 国内商业遥感卫星的发展随着航天产业的推进而快速发展，已经有多个城市制定了商业卫星发射计划，发射小型卫星变得较为容易。同时，对于卫星载荷水平的提高以及微小卫星高光谱成像技术的发展是未来努力的方向。商业遥感卫星发展面临投入大、风险高、回报长周期的特点，目前主要依靠政府市场支持。未来需要在人才和技术上加大投入，以实现高光谱相机等载荷在小卫星上的有效应用，并通过政府示范应用推广数据，提高小卫星的社会影响力和质量水平。 江苏集萃智能感知科技有限公司的主要情况如何？ 江苏集萃智能感知科技有限公司由南通长三角智能感知研究院发起成立，依托国家科技创新中心平台