高光谱遥感在自然资源调查监测中的运用探讨

摘要：高光谱遥感技术是一种重要的遥感技术，在自然资源调查监测中具有广泛应用前景。首先，分析高光谱遥感的基本原理，以及其与传统遥感技术的区别。其次，详细阐述高光谱遥感在自然资源调查监测中的应用研究。经过实践证明，高光谱遥感在自然资源调查监测中具有广泛应用的潜力，能为工作人员提供丰富的光谱信息，帮助其更好地了解自然资源的状况和环境问题，进而为资源的可持续发展提供科学依据。因此，进一步推动高光谱遥感技术在自然资源调查监测中的运用研究是十分必要。

关键词：高光谱遥感自然资源调查监测遥感技术

ExplorationoftheApplicationofHyperspectralRemoteSensinginNaturalResourceSurveyandMonitoring

KANGYaxue

DuyunNaturalResourcesBureau，Duyun，GuizhouProvince，558000China

Abstract：HyperspectralRemoteSensingtechnologyisanimportantremotesensingtechnology，whichhasawideapplicationprospectinnaturalresourcessurveyandmonitoring.Inthispaper，thebasicprincipleofHyperspectralRemoteSensinganditsdifferencefromtraditionalremotesensingtechnologiesarefirstlyanalyzed.Second，theapplicationresearchofHyperspectralRemoteSensinginnaturalresourcesinvestigationandmonitoringisexpoundedindetail.PracticehasprovedthatHyperspectralRemoteSensinghasthe potentialofwideapplicationinnaturalresourcessurveyandmonitoring，whichcanproviderichspectralinformationforstaff，helpthembetterunderstandthesituationofnaturalresourcesandenvironmentalproblems，andthenprovidescientificbasisforthesustainabledevelopmentofresources.Therefore，itisnecessarytofurtherpromotetheapplicationofHyperspectralRemoteSensingtechnologyinnaturalresourcessurveyandmonitoring.

KeyWords：HyperspectralRemoteSensing;Naturalresources;Surveyandmonitoring;Remotesensingtechnology

随着科技飞速发展，遥感技术已经成为地球观测的重要工具，高光谱遥感作为遥感技术的分支，因其能提供丰富的光谱信息，为自然资源调查监测提供新的视角。而自然资源作为人类生存和发展的重要基础，对其进行高效的调查监测对于可持续发展具有重要意义。高光谱遥感利用光谱仪获取地物连续的光谱曲线，能揭示地物的微小差异，如植被类型、土壤性质、水体成分等，这种精细的光谱分析为自然资源调查监测提供更精准的数据支持。通过高光谱遥感，能实现对自然资源的连续、动态监测，为资源保护和利用提供科学依据。然而，高光谱遥感在自然资源调查监测中的应用仍面临各种挑战，如何有效地提取和解析高光谱数据，如何消除大气、光照等自然因素对数据影响，以及如何将这些数据与其他数据源进行融合，是目前工作人员急需考虑的问题。基于此，本文旨在探讨高光谱遥感在自然资源调查监测中的应用现状、面临的问题及解决方案。通过系统分析和实例研究，为高光谱遥感技术在自然资源领域应用提供参考[1]。

1高光谱遥感的基本原理

高光谱遥感是一种通过获取物体在不同波长范围内的反射和辐射能量，从而获取地面信息。其利用物体在不同波段上的光谱特征，能提供丰富的光谱信息，从而实现对地面对象的细致分类。高光谱遥感基本原理是通过获取被观测物体在可见光、红外、近红外波段上的光谱信息，以获得物体的光谱特征。在该过程中，遥感仪器会将地面反射或辐射的能量分成数百个窄波段进行记录，每个波段中的能量大小和分布情况均能用来描述物体的特性。高光谱遥感关键在于可捕捉到物体在不同波段上的光谱响应，每个物质都有其独特的光谱特征，这些特征能用来识别不同的地物类型。例如：植被在可见光波段上呈现出较高的吸收特性，而水体则呈现出较低的吸收特性，通过比较不同波段上的能量分布，确定地面上存在的物质类型。在农业领域，通过获取植被在可见光和红外波段上的光谱特征，判断作物的生长情况、病虫害发生、土壤质量，这些信息对于农民来说非常有价值，能帮助他们做出更好的农业管理决策，提高农作物的产量和质量[2]。在环境监测和资源调查等领域，通过分析地表反射光谱数据，实时监测大气污染物分布、水体水质状况、土地利用变化等，这些信息对于环境保护和资源管理具有重要意义（如图1所示）。

2高光谱遥感在植被覆盖调查中的应用

2.1制备类型分类和变化监测

高在植被类型分类与变化监测方面，高光谱遥感具有独特的优势和应用价值。植被具有不同的光谱特征，通过高光谱遥感技术能获取到各种光谱信息，从而较好地区分不同植被类型。例如：在森林调查中，高光谱遥感识别出不同树种的分布情况，如松树、柏树、橡树等，这对于森林资源管理和生态环境保护具有重要意义。且高光谱遥感可识别出不同植被类型的边界和空间分布，帮助工作人员了解植被覆盖的变化情况[3]。随着气候变化和人类活动的影响，地表植被类型和覆盖度会发生变化，通过高光谱遥感技术，工作人员可获取到不同时间点的植被光谱数据，并进行比较分析，找出植被类型和覆盖度的变化趋势，对于研究气候变化、评估生态系统健康状况、制定植被保护、恢复措施具有重要意义（如图2所示）。

高光谱遥感能结合其他遥感数据和地面观测数据进行综合分析，高光谱遥感数据与其他遥感数据相结合，如多光谱遥感数据、雷达数据等，提供更全面的植被信息。同时，高光谱遥感数据和地面观测数据相结合，通过对地面样地调查和实地验证，提高植被类型分类和变化监测的精度。由此可见，高光谱遥感在植被覆盖调查中的应用具有重要价值，实现精细的植被类型分类，监测植被的变化，并与其他遥感数据和地面观测数据相结合，提供全面和准确的植被信息。这对于生态环境保护、气候变化研究、植被资源管理具有重要意义。随着高光谱遥感技术的不断发展和应用，相信它将在植被覆盖调查中发挥越来越重要的作用。

2.2植被生理参数估算

在植被覆盖调查中，高光谱遥感能有效估算植被的生理参数，为植被生态环境研究提供重要数据支持。植物在不同生理状态下对光的吸收、反射、散射有着不同特征光谱，通过对植被光谱反射率进行分析，获得植物叶片的叶绿素含量、水分含量、叶片厚度等生理参数的估算值，这些参数反映植物生长状况、健康状况、适应环境的能力，对于植被覆盖调查具有重要意义。同时，高光谱遥感利用植物光谱特征来估算植被的生理参数，如通过分析植物的叶绿素荧光光谱，估算出植物的净光合速率、光合有效辐射、光合酶活性等参数，这些参数反映植物的光合作用效率、能量利用效率、光合适应能力，为研究植被生理生态过程提供重要的参考数据。高光谱遥感还会结合地面观测数据进行植被覆盖调查，地面观测数据提供植被的实际情况，包括植被类型、植被密度、植被高度等信息，通过与高光谱遥感数据进行对比分析，进一步提高植被生理参数的估算精度[4]。

3高光谱遥感在土地利用和土地覆盖调查中的应用

3.1土地利用分类和变化检测

土地利用分类是指将土地划分为不同的类别，如农田、城市、森林等，并对每个类别进行定量描述。传统土地利用分类方法通常基于人工解译，但这种方法费时费力且容易受主观因素影响，884fc4523b659b1e64d617f3cac1f044而高光谱遥感技术可获取大量连续波段的光谱信息，从而提取土地表面的特征，实现自动化的土地利用分类。通过利用高光谱数据，准确识别出土地上的植被类型、土壤含水量、水体分布等信息，从而精确划分土地利用类型；土地覆盖变化检测是指对不同时间点的土地覆盖信息进行比较，确定土地利用变化的过程和趋势。高光谱遥感技术提供多期的土地覆盖数据，通过对比不同时间点的数据，检测到土地利用变化的情况。例如：识别出农田扩张、城市化进程、森林退化等变化情况，从而评估土地利用变化对生态环境可持续发展的影响。高光谱遥感技术在土地利用和土地覆盖调查中的应用具有重要意义，其能提供高精度的土地利用分类结果，帮助决策者了解土地资源的分布情况，制定科学的土地管理政策。通过对比不同时间点的土地覆盖数据，监测土地利用变化的趋势，及时解决土地资源过度开发和环境破坏等问题。同时，高光谱遥感技术还为生态环境保护提供支持，通过识别植被类型和水体分布等信息，评估生态系统的健康状况，为生态修复和保护提供科学依据。

3.2土地覆盖类型识别和监测

土地覆盖类型识别是高光谱遥感在土地利用调查中的重要应用领域，传统土地利用调查往往只能提供有限的土地信息，而高光谱遥感能提供更全面的土地覆盖分类结果。通过获取丰富的光谱数据，高光谱遥感对土地表面的不同物质进行准确区分，识别出不同的土地覆盖类型，如森林、农田、城市、水域等，这对于土地规划、环境保护、自然资源管理等方面具有重要意义。同时，土地覆盖的动态变化对于环境保护和可持续发展具有重要影响，因此及时评估土地覆盖的变化是至关重要的，高光谱遥感通过定期获取土地表面的光谱数据，并结合地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）技术进行数据分析，实现对土地覆盖变化的监测。通过比较不同时间段的土地覆盖数据，获取土地覆盖类型的变化情况，如森林面积的变化、城市扩张速度等，为相关部门提供有力的科学依据，从而制定有效的土地管理和保护政策[5]。

4高光谱遥感在水资源调查中的应用

4.1水质监测和污染识别

在水资源调查中，高光谱遥感被广泛应用于水质监测与污染识别。一方面，水质监测。传统水质监测方法需要采集大量的水样进行实验室分析，费时费力且成本较高，而高光谱遥感通过航空或卫星平台获取大范围的地表光谱数据，从而实现对水体的全面监测。高光谱遥感优势在于其能够提供大量的光谱信息，使得水体中的各种物质具有独特的光谱特征，如悬浮物、藻类、溶解有机物等。通过分析这些光谱特征，快速准确地评估水体的水质状况。另一方面，污染识别。高光谱遥感技术能有效监测水体中的污染物，不同的污染物在光谱上有着不同的反射和吸收特性，通过对光谱数据分析，确定水体中存在的污染物种类和浓度。例如：废水排放会导致水体中氮、磷等营养物质的过度富集，这些物质在高光谱遥感图像上表现出明显的光谱异常。通过对这些异常信息的提取和分析，及时定位污染源，并采取相应的控制措施[6]。

4.2水体面积估算和变化分析

水资源是人类生存和发展的重要基础，因此对水体的面积估算和变化分析具有重要意义。传统水体面积估算方法主要依赖于地面调查和遥感影像解译，但这些方法存在成本高、效率低、数据更新慢等缺点，而高光谱遥感通过获取水体特征的光谱信息，精确估算水体的面积和变化。不同类型的水体在光谱上有着不同的反射特征，通过分析高光谱遥感数据可以获得水体的光谱曲线，结合地面采样数据和水体边界信息，建立水体面积与光谱特征之间的关系模型，根据高光谱遥感数据的光谱特征来估算水体的面积。在一定时间范围内，通过获取多期高光谱遥感数据，对水体的变化情况进行监测，比较不同时间点的高光谱数据，获得水体的变化信息，如水体面积的增减、水体的扩张或收缩等。这些变化信息可帮助研究人员了解水体的演变趋势，为水资源管理和保护提供科学依据[7]。

5结语

高光谱遥感技术是一种在自然资源调查监测中广泛应用的有效工具。通过对不同波段的光谱综上所述，高光谱遥感技术在自然资源调查监测中具有广泛的应用前景。通过对不同波段的光谱信息进行获取和分析，可以获得关键的土地利用、植被生态和水质状况等数据，为环境保护和可持续发展提供科学支持。因此，进一步深入研究和应用高光谱遥感技术，将有助于提升自然资源调查监测的精度和效率，为资源管理和环境保护提供更好的决策依据。

参考文献

[1]白宇，郑志忠，修连存，等.无人机高光谱遥感技术在自然资源调查中的应用进展[J].华东地质，2022，43（4）：527-538.

[2]郑志安，黄铭，黎胜.高分高光谱遥感技术在自然资源监测方面的应用研究：以水资源为例[J].科技创新导报202118（31）：29-31.

[3]高扬，奚歌，陈春霞，等.小型机载高光谱成像仪在高山峡谷地区遥感地质岩性解译应用[J].中国地质，2023，50（4）：1032-1043.

[4]王茜，任广利.高光谱遥感异常信息在阿尔金索拉克地区铜金矿找矿工作中的应用[J].自然资源遥感，2022，34（1）：277-285.

[5]李浩然.基于高光谱遥感的草地植被分类与退化指标提取研究[D].重庆：重庆交通大学，2022.

[6]沈金悦.基于卷积神经网络和注意力机制的高光谱遥感图像分类研究[D].山东：青岛科技大学，2022.

[7]孙肖，彭军还，赵锋，等.基于空间统计学的高光谱遥感影像主成分选择方法[J].自然资源遥感，2022，34（2）：37-46.