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高光谱成像技术可以对大气、水、土壤等环境要素进行监测和分析。高光谱成像技术是一种将光谱信息与空间信息相结合的技术，通过对目标物体进行光谱和空间的连续扫描，获取物体表面的光谱特征信息。光谱成像技术能够提供大量的数据，有助于深入挖掘环境问题背后的本质，为环境监测与保护提供有力支持。

高光谱成像技术在环境监测领域的应用

高光谱成像技术可以捕捉到不同污染物在不同光谱段的吸收和反射信息，从而可以更准确地判断污染物的种类和浓度。这对于实时监测城市空气质量、工业园区排放的有害气体等具有重要意义。

通过高光谱成像技术，可以分析出水中的有机物、无机物等物质的成分和浓度。这对于监测水污染源、评估水资源质量、预警水环境风险具有重要价值。

高光谱成像技术可以捕捉到土壤中的有机物、重金属等物质的光谱信息，从而实现对土壤污染的快速诊断。这对于保障农产品质量安全、保护土地资源具有重要作用。

高光谱成像技术可以分析森林的生物量、叶绿素含量等信息，从而评估森林生态系统的健康状况。这对于保护森林资源、应对气候变化具有重要意义。

高光谱成像技术可以捕捉到湖泊、海洋中的水生生物、水质信息等，从而实时监测水环境的变化。这对于保护湖泊、海洋生态系统，防范生态灾害具有重要作用。

高光谱成像技术在环境监测领域的应用有助于我们更好地了解环境污染问题，为环境保护提供科学依据。随着高光谱成像技术的不断发展，相信在未来它将在环境保护中发挥更加重要的作用，为人类创造一个更美好的地球。

高光谱扫描成像技术在水环境监测领域应用实例

某新区该水域面积较为宽阔，高光谱水质反演出总磷和化学需氧量，发现总磷达到Ⅲ类水质标准，化学需氧量有超过所属流域该新区水质标准的风险。

实现了区域性水质多参数信息的及时高效获取，为水环境综合监管提供了新的技术手段。

该区域是城市中的河道无人机高光谱水质遥测服务，左图总磷是V类水质，总磷超标区域主要位于河流的边缘和下游；右图总磷是V类水质，总磷超标区域分布于图中的红色圈画区域。

能够快速完整了解城市河道水体污染状况，为因地制宜的开展水环境综合治理提供科学支撑。

该水库区域无人机采集岸边带的高光谱数据，反演的化学需氧量普遍为V类水质，左图总氮反演结果显示从南侧的上游向下游明显降低，最大值超过V类水质标准。

可以全面掌握湖库大范围水域的富营养化水平，为预防和控制湖库富营养化的发生和发展提供更有力的依据。

天宫一号高光谱成像仪应用于地球环境监测

近日，中国科学院空间应用总体部公布了一批天宫一号空间应用成果，其中，由天宫一号目标飞行器搭载的应用载荷——高光谱成像仪成功拍摄大量高光谱图像，在空间分辨率、波段范围、波段数目、地物分类等方面接近或达到了国际同类产品水平，满足我国空间科学应用要求，已成功应用于矿产、林业、海洋等地球环境监测研究。

天宫一号搭载的高光谱成像仪由中科院长春光学精密机械与物理研究所和中科院上海技术物理研究所共同研制，是目前我国空间分辨率和光谱综合指标最高的空间光谱成像仪。2011年9月29日，高光谱成像仪随天宫一号目标飞行器发射升空。截至目前，高光谱成像仪已顺利运行6000多小时，成功拍摄大量高光谱图像数据。

图2：天宫一号拍摄的北京通州区北部图像和土地利用监测结果（图片来源：中科院）

目前，相关数据已分别提供给国土资源部航空物探遥感中心、国家海洋局、中国林业科学研究院以及中科院遥感所、对地观测与数字地球中心、青藏高原所、寒区旱区环境与工程研究所等用户单位，为用户分别开展地质调查、矿产和油气资源勘查、水文生态监测以及环境污染监测提供了支撑服务。

环境监测的新武器：高光谱成像技术助力保护地球