Status Pengembangan dan Prospek Teknologi Penginderaan Jauh Hiperspektral di Negara Saya

Teknologi penginderaan jauh hiperspektral  

Penginderaan jauh hiperspektral adalah teknik yang menggunakan rentang saluran spektral yang sempit dan kontinu untuk secara terus menerus memvisualisasikan fitur permukaan tanah. Teknik ini dikembangkan berdasarkan pencitraan dan spektroskopi. Dibandingkan dengan radiometer berbasis darat, penginderaan jauh hiperspektral memperoleh pengukuran spektral di area spasial yang kontinu, bukan pada satu titik, sehingga memungkinkan akuisisi simultan informasi citra dan spektral dari target. Dibandingkan dengan penginderaan jauh tradisional, spektrometer pencitraan resolusi hiperspektral memberikan pita pencitraan yang sangat sempit untuk setiap piksel, mencapai resolusi dalam orde nanometer, dengan puluhan atau bahkan ratusan saluran spektral, yang seringkali terhubung secara kontinu.

Dibandingkan dengan penginderaan jauh tradisional, penginderaan jauh hiperspektral dapat memperoleh lebih banyak informasi spasial spektral dan dapat memberikan jangkauan aplikasi yang lebih luas dalam pengamatan Bumi dan survei lingkungan. Hal ini terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut: kemampuan untuk membedakan dan mengidentifikasi fitur permukaan tanah sangat meningkat, jumlah saluran pencitraan sangat bertambah, dan transformasi penginderaan jauh dari analisis kualitatif menjadi analisis kuantitatif atau semi-kuantitatif menjadi mungkin.

Status Terkini Pengembangan Teknologi Penginderaan Jauh Hiperspektral di Negara Saya

Teknologi penginderaan jauh hiperspektral di negara saya dimulai relatif terlambat, tetapi didorong oleh kebutuhan sosial dan ekonomi negara yang terus berkembang dan mendesak, penginderaan jauh dari udara dan luar angkasa telah memperoleh peluang pengembangan yang belum pernah terjadi sebelumnya dan telah berkembang pesat.

25 Maret 2002

Pada tanggal 25 Maret 2002, pesawat ruang angkasa Shenzhou-3 membawa spektrometer pencitraan resolusi menengah yang dikembangkan secara independen oleh negara saya, menjadikan Tiongkok negara kedua yang mengirimkan muatan hiperspektral ke luar angkasa, setelah Amerika Serikat membawa spektrometer pencitraan pada satelit Terra miliknya dalam Sistem Pengamatan Bumi.

24 Oktober 2007

Pada tanggal 24 Oktober 2007, satelit penjelajah bulan Chang'e-1 diluncurkan, dan spektrometer pencitraan juga ditempatkan ke orbit bulan sebagai muatan utama. Ini adalah spektrometer pencitraan interferometrik ruang angkasa pertama negara saya yang berbasis pada transformasi Fourier.

6 September 2008

Satelit HJ-1A berhasil diluncurkan pada tanggal 6 September 2008 dari Pusat Peluncuran Satelit Taiyuan bersamaan dengan satelit HJ-1B dalam peluncuran "satu roket, dua satelit". Satelit ini membawa pencitra hiperspektral dan telah banyak digunakan dalam pemantauan atmosfer, pemantauan perubahan perkotaan, dan aplikasi kelautan.

29 September 2011

Diluncurkan pada tanggal 29 September 2011, wahana antariksa target Tiangong-1 membawa pencitra hiperspektral yang dikembangkan secara mandiri oleh negara saya. Dengan memanfaatkan data spektral dari Tiangong-1, penelitian terapan yang signifikan dilakukan di berbagai bidang seperti sumber daya lahan, oseanografi, kehutanan, pemantauan lingkungan perkotaan, serta pemantauan hidrologi dan ekologi, menghasilkan sejumlah hasil aplikasi yang berharga.

Tahun 2018.5

Pada Mei 2018, Gaofen-5 berhasil diluncurkan. Ini adalah satelit observasi komprehensif hiperspektral pertama negara saya, saat ini merupakan satelit deteksi hiperspektral tercanggih, dan juga satelit dengan muatan terbanyak, resolusi spektral tertinggi, dan kesulitan pengembangan terbesar dalam "Proyek Gaofen" nasional. Satelit ini beroperasi di orbit geostasioner dan digunakan untuk memperoleh sampel data penginderaan jauh resolusi hiperspektral dari pita spektral ultraviolet hingga inframerah gelombang panjang.

Tahun 2019.9

Pada September 2019, lima satelit dari kelompok "Zhuhai-1" 03 berhasil diluncurkan ke orbit yang telah ditentukan menggunakan roket pembawa Long March-11 dari Pusat Peluncuran Satelit Jiuquan. Kelompok 03 mencakup empat satelit hiperspektral dan satu satelit video dengan resolusi 0,9 meter. Enam satelit hiperspektral lainnya akan diluncurkan kemudian, membentuk konstelasi 10 satelit hiperspektral. Konstelasi ini dapat mempersingkat siklus kunjungan ulang, meningkatkan efisiensi pengamatan dinamis, dan memungkinkan respons cepat dalam memantau lingkungan permukaan Bumi.

Tahun 2021.9

Pada pukul 11:01 pagi tanggal 7 September 2021, Pusat Peluncuran Satelit Taiyuan di negara saya berhasil meluncurkan satelit Gaofen-502 ke luar angkasa menggunakan roket pembawa Long March-4C. Satelit ini membawa tujuh instrumen penginderaan jauh. Setelah beroperasi, satelit ini akan digunakan untuk pengurangan polusi nasional, pemantauan kualitas lingkungan, komposisi atmosfer dan pemantauan perubahan iklim, serta akan melakukan demonstrasi aplikasi pemantauan penginderaan jauh hiperspektral terhadap polutan, kualitas udara ambien regional, komposisi atmosfer, dan perubahan iklim.

Saat ini, Tiongkok telah berhasil membangun dan mengembangkan sistem pengamatan Bumi penginderaan jauh udara dan satelitnya sendiri, yang banyak digunakan di bidang sumber daya dan lingkungan, memainkan peran penting dalam survei dan pengelolaan sumber daya lahan, vegetasi, dan air, survei sumber daya geologi dan mineral, serta pemantauan bencana.

Prospek Teknologi Satelit Hiperspektral  

Rentang deteksi telah diperluas lebih lanjut.:Resolusi temporal/spasial/spektral semakin ditingkatkan.

Pada tahap awalnya, tujuan pengembangan utama teknologi penginderaan jauh hiperspektral adalah untuk meningkatkan resolusi spektral guna memenuhi kebutuhan penginderaan jauh kuantitatif dengan presisi tinggi. Dengan kemajuan teknologi detektor area luas dan resolusi tinggi, sambil terus meningkatkan resolusi spektral, teknologi ini mulai berevolusi menuju resolusi spasial yang lebih tinggi.

Saat ini, berbagai sistem satelit penginderaan jauh hiperspektral telah ada secara internasional, mencakup pita deteksi dari cahaya tampak hingga inframerah termal, dengan resolusi spektral mencapai tingkat nanometer dan jumlah pita meningkat hingga ratusan. Hal ini secara signifikan meningkatkan kemampuan untuk memperoleh informasi penginderaan jauh, memungkinkan analisis yang tepat terhadap komponen kimia padat dan cair permukaan Bumi. Untuk mempelajari lebih lanjut komponen gas dan sifat atmosfer, permintaan akan resolusi spektral yang lebih tinggi telah menjadi tren yang tak terbendung dalam pengembangan penginderaan jauh hiperspektral.

Di sisi lain, untuk melakukan pengamatan penginderaan jauh secara lebih akurat dan cepat, serta untuk memperoleh data penginderaan jauh yang andal dan tepat waktu, Karakteristik baru teknologi penginderaan jauh hiperspektral—resolusi spasial tinggi, resolusi spektral tinggi, dan resolusi temporal tinggi—semakin terlihat jelas, sehingga memungkinkan teknologi ini beradaptasi dengan bidang aplikasi baru seperti prakiraan cuaca jangka panjang, pemantauan pertanian presisi, survei kuantitatif sumber daya darat dan laut, serta analisis lingkungan medan perang secara real-time.

Prinsip-prinsip baru dan solusi-solusi baru terus-menerus diusulkan.:Jenis-jenis teknologi penginderaan jauh hiperspektral telah semakin diperkaya.

Dengan perkembangan dan kemajuan teknologi informasi, teknologi pencitraan, dan teknologi pemrosesan optik, berbagai teknologi dan solusi penginderaan jauh hiperspektral baru bermunculan tanpa henti. Elemen spektroskopi intinya berevolusi dari tipe dispersif dan interferometrik yang sudah mapan menjadi pendekatan yang lebih beragam. Saat ini, berbagai skema prinsip spektroskopi telah muncul, termasuk tipe filter putar, tipe filter tala akusto-optik, tipe filter tala kristal cair, dan tipe tomografi komputasional.

Dalam beberapa tahun terakhir, spektroskopi pencitraan snapshot telah berkembang pesat. Teknik ini dapat memperoleh data spektral citra tiga dimensi lengkap dalam satu waktu paparan, menunjukkan potensi besar untuk deteksi waktu nyata. Spektroskopi pencitraan apertur terkode adalah teknik spektroskopi pencitraan snapshot baru yang menerapkan teori penginderaan terkompresi pada spektrometer pencitraan. Teknik ini menggunakan pola terkode untuk memodulasi informasi spasial dari semua panjang gelombang, merekam peta intensitas informasi spasial dan spektral target yang dicampur dan dikodekan pada detektor susunan area, dan akhirnya mengekstrak informasi spasial dan spektral dari peta intensitas menggunakan algoritma rekonstruksi multi-skala. Spektroskopi pencitraan tiga dimensi memanfaatkan elemen segmentasi citra yang terdiri dari beberapa cermin strip panjang dengan sudut kemiringan yang berbeda untuk memotong citra target menjadi citra pada sudut yang berbeda. Citra-citra ini kemudian ditransmisikan ke susunan lensa melalui prisma dispersif, sehingga diperoleh spektrum dispersif citra pada sudut yang berbeda pada detektor susunan area yang besar. Teknik ini juga merupakan teknik spektroskopi pencitraan snapshot.

Akuisisi terintegrasi informasi multidimensi termasuk citra, spektrum, dan polarisasi.

Teknologi penginderaan jauh hiperspektral dapat mencapai akuisisi terintegrasi informasi spektral dan citra dari target, memenuhi kebutuhan untuk mendeteksi komposisi kimia dan fitur morfologi objek di permukaan tanah. Namun, dalam beberapa skenario aplikasi lain, seperti mengamati karakteristik permukaan target, mengidentifikasi dan melacak target tersembunyi, dan mendeteksi aerosol, terutama untuk target jarak jauh yang terbuat dari bahan yang sama (seperti satelit dan rudal), teknologi spektroskopi pencitraan akan kehilangan fungsi deteksinya. Dalam kasus ini, deteksi informasi polarisasi dapat memainkan peran penting.

Informasi polarisasi memiliki kemampuan signifikan untuk mengidentifikasi fitur sudut dan kekasaran permukaan suatu target, serta dapat menggambarkan karakteristik hamburan dan refleksi suatu zat dengan lebih baik. Pengenalan informasi polarisasi ke dalam teknologi penginderaan jauh hiperspektral memungkinkan akuisisi terintegrasi dari informasi multi-dimensi seperti citra, spektrum, dan polarisasi, sehingga menyediakan teknologi dan metode deteksi yang lebih ilmiah, akurat, dan komprehensif untuk deteksi, identifikasi, dan konfirmasi target.Dalam proses deteksi dan pengenalan target, citra, spektrum, dan keadaan polarisasi dari target yang sama dapat memberikan informasi multivariat yang saling melengkapi, membantu menganalisis sifat fisikokimia target yang kaya, sehingga menghasilkan pemahaman target yang lebih komprehensif, akurat, dan ilmiah. Hal ini memiliki aplikasi penting dalam pengamatan atmosfer, pemantauan kualitas air, identifikasi target, dan pengintaian militer. Melakukan penelitian tentang akuisisi terintegrasi informasi multivariat citra, spektrum, dan polarisasi serta penerapan teknologi penginderaan jauh hiperspektral polarisasi saat ini merupakan arah penting bagi pengembangan teknologi penginderaan jauh hiperspektral.

Era penginderaan jauh hiperspektral cerdas dan big data akan segera tiba.

Satelit penginderaan jauh hiperspektral saat ini sebagian besar dikendalikan dari darat. Sejumlah besar data penginderaan jauh hiperspektral disimpan dan dikompresi di dalam satelit sebelum dikirim kembali ke stasiun penerima di darat. Akhirnya, pemrosesan data berbasis darat menghasilkan produk penginderaan jauh. Selain itu, parameter satelit bersifat tetap dan tidak dapat disesuaikan secara fleksibel. Dengan munculnya era "kecerdasan buatan", menggabungkan jaringan saraf, pembelajaran mesin, dan teknologi lainnya dengan penginderaan jauh hiperspektral untuk membangun sistem satelit penginderaan jauh hiperspektral "cerdas"—yang mampu melakukan kalibrasi dan optimasi otomatis parameter muatan pencitraan hiperspektral di dalam satelit, pemrosesan data di dalam satelit secara real-time, dan pembuatan produk—telah menjadi tren masa depan. Satelit penginderaan jauh hiperspektral "cerdas" akan memiliki kemampuan persepsi informasi yang cerdas dan kemampuan penyesuaian adaptif, yang memungkinkan mereka untuk menghasilkan data berkualitas tinggi secara real-time sesuai dengan kebutuhan pengguna.

Sementara itu, seiring dengan meningkatnya resolusi instrumen penginderaan jauh pencitraan hiperspektral dan bertambahnya dimensi informasi yang diperoleh, jumlah data penginderaan jauh yang diperoleh juga meningkat secara eksplosif, menunjukkan karakteristik "big data" yang signifikan. Bagaimana cara menambang dan mengekstrak informasi secara efektif dari data penginderaan jauh hiperspektral, serta meningkatkan kompresi data dan efisiensi transmisi data merupakan isu penting yang perlu ditangani di masa depan penginderaan jauh hiperspektral.

Miniaturisasi dan Pengurangan Bobot Muatan Penginderaan Jauh Hiperspektral

Dengan perkembangan teknologi penginderaan jauh pesawat tanpa awak (UAV) kecil dan teknologi satelit mikro/nano, penginderaan jauh hiperspektral juga berkembang menuju biaya yang lebih rendah, fleksibilitas yang lebih besar, integrasi, dan kinerja waktu nyata yang lebih kuat. Saat ini, teknologi penginderaan jauh hiperspektral ringan berbasis UAV kecil memiliki potensi dan nilai aplikasi yang sangat besar di bidang-bidang seperti pengamatan hama dan penyakit pertanian dan kehutanan, penyortiran optik kargo besar, pemantauan keamanan, pencarian target, dan bantuan bencana. Sementara itu, satelit mikro/nano menawarkan keunggulan seperti biaya rendah, fleksibilitas tinggi, konsumsi daya rendah, dan siklus pengembangan yang singkat, memungkinkan mereka untuk melakukan misi eksplorasi ruang angkasa yang lebih kompleks.

Kombinasi penginderaan jauh hiperspektral dan teknologi satelit mikro/nano akan mendorong pengembangan inovatif struktur multifungsi terintegrasi dan muatan eksplorasi ruang angkasa yang komprehensif.Hal ini akan memainkan peran penting dalam mempromosikan pengembangan penginderaan jauh hiperspektral yang ringan, terintegrasi, dan sistematis di masa depan, memungkinkan jaringan ruang angkasa dan deteksi waktu nyata dalam segala cuaca.

Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan teknologi penginderaan jauh hiperspektral telah menyaksikan implementasi dan penerapan banyak prinsip, skema, dan teknologi baru. Struktur instrumen penginderaan jauh pencitraan hiperspektral menjadi lebih rasional dan sederhana, dan kemampuan akuisisi terintegrasinya untuk informasi multi-sumber telah sangat ditingkatkan. Instrumen-instrumen ini secara bertahap berkembang menuju bidang pandang yang lebih luas, throughput yang lebih tinggi, ukuran yang lebih kecil, tampilan statis, dan resolusi yang lebih tinggi. Bersamaan dengan itu, seiring dengan kematangan teknologi penginderaan jauh hiperspektral, biayanya akan berkurang secara signifikan, dan komersialisasi produk data penginderaan jauh hiperspektral akan menjadi arah penting untuk pengembangan di masa depan.

(Sebagian konten dalam artikel ini berasal dari internet. Jika terdapat pelanggaran hak cipta, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.)