? ? ? ?光譜成像已成為從農(nóng)業(yè)到環(huán)境管理等許多領(lǐng)域的寶庫。高光譜和多光譜成像處于該技術(shù)的前沿。本文我們將討論高光譜和多光譜成像的優(yōu)點和局限性，以及哪種技術(shù)適合哪種現(xiàn)實場景。

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???高光譜成像和多光譜成像有什么區(qū)別？

????高光譜和多光譜技術(shù)之間的主要區(qū)別在于捕獲的波段數(shù)量、這些波段的窄度（光譜分辨率）以及每個波段內(nèi)包含的電磁輻射光譜。

多光譜成像和高光譜成像哪個波段更多呢？顧名思義，高光譜成像 (HSI) 比多光譜成像 (MSI) 覆蓋更多的光譜帶。

????多光譜衛(wèi)星星座收集電磁頻譜有限部分（五到十個頻段）的數(shù)據(jù)；通常，它是 RGB（紅、綠、藍(lán)三種基色）和一些紅外波段。高光譜衛(wèi)星能夠區(qū)分?jǐn)?shù)千個單獨的光譜帶。在這里我們看到一個例子，MSI 包括相當(dāng)寬的短波紅外、近紅外和 RGB 波段。許多沒有描述性名稱的極窄波段（10-20 nm）構(gòu)成了高光譜圖像。 高光譜和多光譜圖像的波段覆蓋范圍。

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????多光譜和高光譜成像技術(shù)的各個方面

????高光譜和多光譜成像衛(wèi)星主要在LEO（近地軌道）運行。Landsat、Sentinel-2 和EOS SAT-1等 MSI 衛(wèi)星提供區(qū)分土地覆蓋特征和景觀格局所必需的信息。高光譜傳感器可以看到更多的信息，因此它們甚至可以識別和量化材料。雖然額外的條帶確實可以更容易地區(qū)分更多細(xì)節(jié)，但它們也需要消除冗余數(shù)據(jù)，并使分析變得更加復(fù)雜和昂貴。光譜和空間分辨率HSI 提供高光譜分辨率，因為它可以精確區(qū)分波長。同時，它與低空間分辨率相關(guān)。與高光譜傳感器相比，多光譜傳感器更適合需要通用光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用，因為它們在更寬和更少的波段內(nèi)運行。話雖如此，MSI的空間分辨率通常更高。數(shù)據(jù)大小和處理由于高光譜遙感產(chǎn)生大量詳細(xì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理需要復(fù)雜且資源密集的方法。為了正確解釋，需要專業(yè)的軟件和知識。與高光譜相比，多光譜數(shù)據(jù)處理起來更容易、更快，因為光譜帶更少。這在快速或?qū)崟r分析至關(guān)重要的情況下非常有效。如今，廣泛開放、用戶友好的軟件和資源使 MSI 的分析變得更加容易，使該技術(shù)可以應(yīng)用于各種行業(yè)和應(yīng)用。 多種波段組合選項。

????成本

????傳感器的復(fù)雜性和所獲取數(shù)據(jù)的后續(xù)處理決定了任一選項的定價。與多光譜相比，高光譜成像通常成本更高且資源密集。除非需要確切的數(shù)據(jù)（例如材料數(shù)據(jù)），否則會使用前者，這是一種更實惠的選擇。

????對大氣條件的依賴

????高光譜與多光譜遙感很容易受到環(huán)境條件的影響，需要徹底的校準(zhǔn)。因此，HSI 只能用于受控環(huán)境或非常特殊的科學(xué)研究。多光譜成像沒有這些限制；它適用于廣泛的環(huán)境，受大氣干擾影響較小，因此具有更多的潛在用途。HSI有很多尚未開發(fā)的潛力，但目前它主要用于科學(xué)研究。另一方面，MSI 足以滿足臨時用戶在一系列遙感應(yīng)用中的需求。大多數(shù)衛(wèi)星和星座都提供可在EOSDA LandViewer 平臺上輕松獲得的多光譜數(shù)據(jù)。

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????多光譜和高光譜技術(shù)的應(yīng)用

????多光譜和高光譜成像在不同領(lǐng)域有許多實際用途，包括農(nóng)業(yè)、環(huán)境研究、災(zāi)害管理等。高光譜圖像更常用于地質(zhì)學(xué)和礦物開發(fā)等領(lǐng)域，以收集有關(guān)材料的信息，而 MSI 則用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)，以收集有關(guān)地球表面、其覆蓋范圍和變化模式的數(shù)據(jù)。

????精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

????與高光譜數(shù)據(jù)相比，多光譜數(shù)據(jù)具有可訪問性和易于分析的特點，因此在農(nóng)業(yè)顧問和其他農(nóng)業(yè)企業(yè)參與者的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)解決方案中已變得常見。高分辨率 MSI 支持農(nóng)民進行作物健康監(jiān)測、病蟲害識別、精準(zhǔn)灌溉和可變施肥。另一個應(yīng)用是通過區(qū)分不同的作物以及植被覆蓋和裸地來幫助可持續(xù)的土地管理。 使用 MSI 傳感器檢測到該地區(qū)植被覆蓋和裸露的田地。

????植被分析

????使用多光譜和高光譜數(shù)據(jù)研究植被覆蓋的許多方面。植被變化檢測（尤其是使用 MSI）對于監(jiān)測特定區(qū)域的植物覆蓋隨時間的變化至關(guān)重要。衛(wèi)星圖像還可用于評估植物多樣性，作為生物多樣性研究的一部分。

????環(huán)境監(jiān)測

????MSI 非常適合發(fā)現(xiàn)土地利用和植物覆蓋的變化以及評估森林和濕地等不同生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。在繪制水文結(jié)構(gòu)圖時，高光譜圖像可能會有所幫助。研究人員越來越多地轉(zhuǎn)向高光譜和多光譜遙感，以更好地監(jiān)測水體、污染和水質(zhì)變化。

????災(zāi)害管理

????應(yīng)急準(zhǔn)備和災(zāi)害評估非常依賴遙感技術(shù)。MSI 對于評估地震、洪水、颶風(fēng)以及其他自然和人為災(zāi)難造成的損失非常有用。最重要的是，通過從最偏遠(yuǎn)和最不發(fā)達(dá)的地區(qū)近乎實時地提供數(shù)據(jù)，它有助于災(zāi)難響應(yīng)協(xié)調(diào)和分配。例如，多光譜數(shù)據(jù)被廣泛用于分析和減輕2023 年的自然災(zāi)害。 多光譜衛(wèi)星捕獲的巴西近期洪水動態(tài)。

????林業(yè)

????多光譜和高光譜傳感器的進步大大簡化并提高了遠(yuǎn)程樹種檢測的準(zhǔn)確性。在評估森林健康、密切關(guān)注森林砍伐和可持續(xù)林業(yè)管理方面，MSI 的價值無可估量。通過密切監(jiān)測植物健康狀況的變化和偏差，光譜成像在檢測可能面臨野火風(fēng)險的區(qū)域中發(fā)揮著重要作用。高光譜和多光譜成像的前景一片光明，其使用量已經(jīng)有所增加。隨著傳感器小型化和數(shù)據(jù)分析的進步，HSI 預(yù)計將變得更容易使用。通過擴大其光譜覆蓋范圍并將其與其他遙感方法相結(jié)合，多光譜成像將獲得更深入的視圖。

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????多光譜對比高光譜：選擇哪一種？

????在多光譜和高光譜成像之間做出決定時，請評估哪一個與您的任務(wù)更相關(guān)：更高的光譜細(xì)節(jié)或操作效率。高光譜傳感器可檢測大量窄帶，提供有關(guān)不同材料獨特光譜特征的廣泛信息。然而，如此高的光譜分辨率需要卓越的計算能力、復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和專業(yè)知識來解釋結(jié)果。由于其光譜分辨率和操作效率之間的實際平衡，多光譜成像經(jīng)常戰(zhàn)勝高光譜成像?？蛻艨梢酝ㄟ^ MSI 享受更經(jīng)濟的解決方案，因為它不需要那么多的數(shù)據(jù)存儲和處理復(fù)雜性。同時，多光譜高分辨率衛(wèi)星圖像可以提供土地覆蓋的詳細(xì)可視化。當(dāng)鳥瞰圖就足夠并且不需要超精細(xì)光譜辨別時，多光譜成像是一種實用的解決方案，可以節(jié)省資金并完成工作。

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