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(wú)色液體（在可見(jiàn)光相機(jī)眼中，他們都是無(wú)色液體，無(wú)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(lái)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

機(jī)載方式下。假設(shè)拍攝寬度為1公里，飛機(jī)時(shí)速360公里（每秒飛行100米），那10秒鐘可以鑒別1平方公里，1小時(shí)可以拍攝360平方公里。

成本低

像香港這樣的城市面積為1000平方公里，只需要3個(gè)小時(shí)，就可以完成對(duì)香港的全部拍攝。要完成這個(gè)工作量，即使一個(gè)100人的緝毒大隊(duì)，每天在外搜查，花上十年都無(wú)法檢查每塊面積。以單個(gè)人力成本為6萬(wàn)每年算，光人力成本就達(dá)到600萬(wàn)，而且還沒(méi)算上花費(fèi)更高的辦公成本。

而高光譜所需要的就是一架運(yùn)輸機(jī)，幾個(gè)人負(fù)責(zé)調(diào)整路線，幾個(gè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)事后數(shù)據(jù)處理就可以發(fā)現(xiàn)毒品種植區(qū)。

準(zhǔn)確

即使一塊農(nóng)田只種植一株罌粟，也可以立即被發(fā)現(xiàn)。

相對(duì)于星載光譜儀的優(yōu)勢(shì)

星載光譜儀雖然同樣使用的是高光譜成像儀，但是由于高度過(guò)高，距離地面太遠(yuǎn)，所以空間分辨率很低。這個(gè)原理很簡(jiǎn)單，就像我們可以看清100米處的人的臉，但是1公里外的人的臉么有人能夠看清楚，10公里外的人看上去就只剩一個(gè)點(diǎn)那么大，更別提看清臉型了。^[1]

參考資料：

1.公安部禁毒局未證實(shí)高分一號(hào)發(fā)現(xiàn)大麻種植區(qū) 航天局撤文?光明科技??[引用日期2015-07-16]

高光譜成像儀由中科院長(zhǎng)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(guó)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(lèi)等方面達(dá)到了國(guó)際同類(lèi)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(duì)地觀測(cè)，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(shì)，有針對(duì)性開(kāi)展研究。”載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張善從介紹說(shuō)。

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(cè)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(guó)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(duì)于較大面積火場(chǎng)非常敏感，但對(duì)燃燒初期的明火通常較難探測(cè)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(guó)森林防火預(yù)警撲救的需求。

海洋遙感是20世紀(jì)后期海洋科學(xué)取得重大進(jìn)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心對(duì)天宮一號(hào)高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯、信息提取，用于海岸帶信息與海冰信息監(jiān)測(cè)，同時(shí)針對(duì)土地利用、濱海濕地、潮間帶、岸線變遷、保護(hù)區(qū)、石油平臺(tái)監(jiān)測(cè)等信息進(jìn)行了制圖。

在數(shù)字化土地利用監(jiān)測(cè)方面，目前大多光譜數(shù)據(jù)由于受空間、光譜分辨率等限制，難以滿足現(xiàn)實(shí)需要。天宮一號(hào)高光譜成像儀具有較高光譜分辨率，在類(lèi)別細(xì)分方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

中科院遙感與數(shù)字地球所研究人員利用天宮一號(hào)高光譜數(shù)據(jù)對(duì)北京通州地區(qū)城市土地利用類(lèi)型進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并與同一時(shí)期其他來(lái)源的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。“對(duì)比顯示，天宮一號(hào)高光譜數(shù)據(jù)分類(lèi)結(jié)果更精細(xì)，可清晰識(shí)別出主干道、細(xì)小河流、田塊邊界等。”遙感地球所研究員劉良云說(shuō)。

6月中旬，我國(guó)將擇機(jī)發(fā)射神舟十號(hào)飛船，與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器繼續(xù)實(shí)施交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。“神十任務(wù)結(jié)束后，我們還會(huì)安排開(kāi)展高光譜成像儀相關(guān)專(zhuān)題應(yīng)用，比如湖泊生態(tài)監(jiān)測(cè)、青藏高原監(jiān)測(cè)以及城市環(huán)境監(jiān)測(cè)等。”中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心系統(tǒng)工程部副主任李緒志說(shuō)。

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(guó)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(guó)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(wú)損檢測(cè)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)巍＞唧w的，高光譜成像光譜儀在文件鑒別領(lǐng)域具有以下功能：
1.指紋分析
2.文件偽造或變更監(jiān)測(cè)
3.油墨鑒別
4.紙基纖維分析服務(wù)

除了調(diào)查作物的品種、類(lèi)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。

美國(guó)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(lèi)的，這時(shí)高光譜遙感技術(shù)就能派上大用場(chǎng)。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(cè)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(wú)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(shù)枝掃一下地面，讓埋藏地雷的地方看起來(lái)和周?chē)粯印＿€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。現(xiàn)在，這種偽裝一點(diǎn)用也沒(méi)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_(kāi)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。

阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美軍想知道塔利班武裝晚上大概都經(jīng)常走哪條路，于是就拿高光譜遙感儀器去探測(cè)，根據(jù)的就是上面的道理。

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(lái)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。

用 FIRST 識(shí)別釋放飄散的化學(xué)物質(zhì)云團(tuán)?化學(xué)氣體成像技術(shù)?隨著人類(lèi)對(duì)生存環(huán)境安全的擔(dān)憂，追蹤監(jiān)視各種各樣的污染 源變得非常重要。Telops 公司生產(chǎn)的 FIRST 儀器可以探測(cè)， 識(shí)別和定位在指定區(qū)域內(nèi)的污染氣體的存在。

環(huán)保應(yīng)用?這一功能強(qiáng)大的儀器可用于許多環(huán)境保護(hù)應(yīng)用領(lǐng)域，包括： ? 突發(fā)的燃燒釋放測(cè)量 ? 安全防護(hù)線監(jiān)測(cè) ? 泄露檢測(cè)
FIRST 可以測(cè)量遠(yuǎn)處視場(chǎng)內(nèi)的光譜特征

安全線監(jiān)測(cè)
FIRST 可用于對(duì)各種結(jié)構(gòu)外形的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 當(dāng) 將其安裝在可驅(qū)動(dòng)的平轉(zhuǎn)平臺(tái)及可傾仰調(diào)節(jié)的平臺(tái) 上 時(shí) ，F(xiàn)IRST 可 以 掃 描 非 常 寬 廣 的 區(qū) 域 。 以 兩 臺(tái) FIRST 儀器，分別將它們放在工廠相對(duì)的兩邊，就 可以很容易監(jiān)測(cè)整個(gè)工廠區(qū)域。
探測(cè)
FIRST 儀器的靈敏度足以使它測(cè)量到遠(yuǎn)處各種氣體 云團(tuán)的光譜特征。它還具有檢測(cè)一些特定類(lèi)型氣體 的程序化方法。
鑒別
FIRST 具有優(yōu)質(zhì)的光譜精度及高信噪比(SNR)，從而進(jìn)行 光譜特征分析。通過(guò)比對(duì)被測(cè)光譜與儀器內(nèi)所存光譜數(shù)據(jù) 庫(kù)，系統(tǒng)即可識(shí)別大氣中的氣體成分。
形象，直觀地顯示
儀器可給出氣體的光譜特征或識(shí)別某種氣體的存在。右圖 所示對(duì)氣體識(shí)別的例子。對(duì)氣體探測(cè)與識(shí)別技術(shù)可應(yīng)用于 整個(gè)成像過(guò)程，所得結(jié)果可通過(guò) FTPro 軟件直觀顯示。

Hyper-Cam 應(yīng)用舉例 – 化學(xué)氣體云團(tuán)監(jiān)測(cè)?氣體化學(xué)成分檢測(cè)／識(shí)別／定量分析
距離：２米至５公里
對(duì)重要地點(diǎn)及關(guān)鍵設(shè)施實(shí)行監(jiān)管保護(hù)

>>氣體云團(tuán)溫度高于背景－發(fā)射測(cè)量
>>氣體云團(tuán)溫度低于背景－吸收測(cè)量
化學(xué)氣體成份檢測(cè)和識(shí)別
不同的氣體用不同的顏色標(biāo)識(shí)
透明度代表濃度或溫度對(duì)照
享受 Telops 的核心技術(shù)及專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，定制您的高光譜成像設(shè)備。Telops 為客戶(hù)提供質(zhì)美價(jià)優(yōu)的解決方案來(lái)滿足您的 特殊應(yīng)用需求。

利用紅外超光譜成像進(jìn)行環(huán)境研究

Telops Hyper Cam遠(yuǎn)程同時(shí)檢測(cè)氨氣(NH3)和六氟化硫(SF6)

Telops Hyper Cam遠(yuǎn)程檢測(cè)磷酸三乙酯(TEP)

Telops Hyper Cam應(yīng)用于檢測(cè)碳酰氯光氣(CG)

Telops Hyper Cam檢測(cè)乙酸(CH3COOH)

Telops Hyper Cam探測(cè)氨氣

Telops高光譜成像儀應(yīng)用于檢測(cè)氨氣(NH3)和六氟化硫(SF6)

Telops高光譜成像儀應(yīng)用于SF6檢測(cè)

Telops的高光譜成像儀用于六氟化硫（SF6）檢測(cè)

Telops的高光譜成像儀用于磷酸三乙酯（TEP）檢測(cè)

適用于環(huán)保執(zhí)法領(lǐng)域的熱成像技術(shù)

美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)已針對(duì)數(shù)千種檢測(cè)點(diǎn)和監(jiān)控頻率作了詳細(xì)規(guī)定。一套完善的漏氣故障測(cè)試和修復(fù)系統(tǒng)不僅能夠減少維護(hù)和檢測(cè)成本，而且還能增強(qiáng)員工安全性保障，改善工廠內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量。

天然氣泵站的儲(chǔ)存罐
確保空氣質(zhì)量

環(huán)保執(zhí)法部門(mén)目前使用紅外熱像儀檢測(cè)現(xiàn)有空氣質(zhì)量或除去化學(xué)制品的內(nèi)部系統(tǒng)是否運(yùn)作正常。該款熱像儀可檢測(cè)許多容易被忽視的揮發(fā)性有機(jī)化合物。比如輪胎廠、塑料原料工廠及天然氣公司可使用紅外熱像儀勘測(cè)某一種氣體，氣體可顯示在熱像儀屏幕上，也可以煙霧形式在視頻記錄中顯示探測(cè)到的氣體。
大面積區(qū)域掃描

美國(guó)國(guó)家環(huán)保署已將熱像儀安裝在直升機(jī)上，用于監(jiān)控2005年遭受颶風(fēng)后的美國(guó)墨西哥灣沿岸地區(qū)的大面積化學(xué)物質(zhì)排放情況。而其他各州的聯(lián)邦環(huán)保署官員正在探尋紅外技術(shù)將如何改進(jìn)從加油站到干洗店等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的報(bào)告速度、準(zhǔn)確性及規(guī)范性。

民用防務(wù) 工廠維護(hù) 污染排放 化工廠事故預(yù)防 TICS and TIMS 醫(yī)學(xué)研究 燃燒研究 偽裝 目標(biāo)特性 化學(xué)氣體探測(cè) 氣象

氣體化學(xué)成分檢測(cè)／識(shí)別／定量分析
距離：２米至５公里
對(duì)重要地點(diǎn)及關(guān)鍵設(shè)施實(shí)行監(jiān)管保護(hù)

>>氣體云團(tuán)溫度高于背景－發(fā)射測(cè)量
>>氣體云團(tuán)溫度低于背景－吸收測(cè)量

化學(xué)氣體成份檢測(cè)和識(shí)別
不同的氣體用不同的顏色標(biāo)識(shí)
透明度代表濃度或溫度對(duì)照 ? ?

> Hyper-Cam氣體云團(tuán)探測(cè)與識(shí)別應(yīng)用介紹

> 煉廠SO2監(jiān)測(cè)實(shí)例(AVI文件)