大地的辨識密碼-高光譜影像
大地的辨識密碼-高光譜影像
光譜頻譜 - 太陽光照射到物體後有些光線被吸收了，但有些光線會經物體表面反射到人眼，這是我們看到到的顏色；樹葉中因為含有葉綠素可以吸收大部分的可見光，但反射比較多的綠色光，因此我們看到的樹葉會呈現綠色。除此之外，還有人類眼感受不到的波長，例如近紅外線，紫外線等範圍。
▲ 光譜頻譜(科技部大地的辨識密碼高光譜影像)
植物指紋看出是健康或者生病的水稻
在太陽光照射之下，利用地表物質對於不同的波長，有特定的光譜的反應，科學家設計能偵測到數百條光譜波段數的儀器，例如能分辨出較窄波段寬度的高光譜儀，用來探測地表物質的種類與狀況。以植物為例子，不同的植物光譜反射，會呈現出其獨特的性質。除了葉綠素會反射較多的綠色光之外，植物對於近紅外線有很強的反射效應，而且反射強度與植物的種類及健康狀況有關，這個特性常被用來進行森林或植被的分析，下圖是健康與生病的水稻頻譜。目前國家太空中心、農業委員會農業試驗所以及台灣科技大學的高光譜計畫，使用精密高光譜儀(hyperspectral instrument)，利用物體的光譜反射特性，辨識不同的礦物、植物及其他種類等各種地表物種，並建立我國第一個高光譜資料庫。
▲ 水稻的「植物指紋」(高光譜影像儀資料整合與演算－太空中心)
大地的指紋
高光譜影像資料庫是收集及處理整個跨光譜頻譜的資訊，通過大量的不同波段的電磁頻譜，可以用來探測地表物體。不同的物體會在光譜頻譜中留下具有唯一的光譜特性或是「指紋」，科學家們利用礦物或植物的「指紋」可以用來確認以及識別物體的組成成分。
▲ 礦石的「指紋」(科技部大地的辨識密碼高光譜影像－科技大觀園)
精緻農業應用
高光譜影像最為顯著的優勢在用作高精度分類用途，例如土地利用，農作物分類、水質分析等等。土地利用分類通常為建物、道路農地、裸土等分類，右圖是建物 (紅色 )、道路 (青色 )、農地(綠色 )、樹 (藍色 )、裸土(黃色 )。農作物分類，利用高效能演算法，區分種植區域。
▲ 農作物分類(高光譜影像儀資料整合與演算－國家太空中心)
神奇的高光譜辨識應用
高光譜還可以應用在水質分析，以評估水庫質優養程度，分析水中的透明度、葉綠素以及總磷等三項水質參數之濃度值，應用在偵測土石流，以及比較海岸的變化(圖五)等等，可以說應用非常廣泛。近來國家太空中心完成機載高光譜儀測試以及資料整合與演算法，距離國造高光譜衛星又往前了一大步。