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遥感地质“火眼金睛”系统,1小时内可完成1万平方米农田土壤分析

澎湃新闻    姚似璐 2017-10-13 来源:澎湃新闻

地质勘探、环境调查工作者很希望看一眼便能识别大面积区域内待检测物质的成分,这是他们追求的“火眼金睛”设想。

日前,南京理工大学与南京地质调查中心联合建设的江苏省光谱成像与智能感知重点实验室研制出了“遥感地质应用微型高光谱成像仪与数据分析系统”,使地质勘探、环境调查界的“火眼金睛”设想趋近现实。

“1小时内就可完成对1万平方米农田的土壤分析,而传统的现场取样、在实验室运用物理化学方法进行检测方法则需要多名科研人员耗时数日。”该系统研究团队相关负责人称。

据介绍,该系统通过高光谱成像仪采集被勘测物质的光谱数据,再经过后台算法分析得出物质的身份信息。

“世间万物在光下均会呈现自己独有的光谱曲线,它们像‘身份证’一样标识不同的物质。利用这一特性,科研人员可以反推光谱信息来源于哪些物质。”上述团队负责人告诉澎湃新闻,由于能够被人眼或是普通相机捕捉到的光谱波段是有限的,光波段之外的许多光谱,如近红外、短波红外等只能借助高光谱成像仪这样的设备采集。

遥感地质应用微型高光谱成像仪与数据分析系统设备外形 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室供图

查询发现,目前市面上高光谱成像仪产品多样,但性能水平高低不等。这是因为,高光谱成像仪器的研制存在一些技术难题,如提高光谱分辨率的难度高,不同研制团队解决难题的能力各异。

江苏省光谱成像与智能感知重点实验室科研团队向澎湃新闻介绍,他们研制的新型系统,“经过5年努力后,已经在一些难题的攻克上达到国际领先水平”。

具体而言,人眼可见波段范围为400-760纳米,而该系统能看到400-2500纳米,光谱分辨率最大可达4纳米,超越了许多国内产品。两者结合,可以使研究人员既“看得远”又“看得清”被勘测对象。

此外,该团队用独创的光电系统设计思路,将系统硬件设备总重控制在4.5kg以内,相当于两台笔记本电脑的重量。如此既可搭载在直升机上,在2000米高空对整座山林进行大面积扫描拍摄,也可搭载在无人机上进行低空作业。

“能自主研制做到宽波段范围、高光谱分辨率、微型三项兼备,这一产品算是填补国内空白。”负责该系统研究的江苏省光谱成像与智能感知重点实验室教授肖亮向澎湃新闻表示,该系统目前已在中国国土资源航空物探遥感中心、紫金矿业集团等单位投入使用。

同时,其也可应用在精准农业、环境污染物调查、物品鉴定等行业。只需一张图像,便能探明待测水域的污染物成分,或是待测土壤是否存在病虫害,抑或是通过将待测物的光谱信息与标准光谱数据库进行比对,鉴别珠宝首饰的真伪等。

“未来,整套系统还将不断提升智能分析、机器学习的能力,简化科研人员解读光谱信息的过程,实现‘一键式’得出分析结果。”肖亮称。

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