Менің елімде гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясының даму жағдайы және болашағы

Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясы  

Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау - жер бетіндегі нысандарды үздіксіз бейнелеу үшін тар және үздіксіз спектрлік арналар диапазонын пайдаланатын әдіс. Ол бейнелеу және спектроскопия негізінде жасалған. Жердегі радиометрлермен салыстырғанда, гиперспектрлік қашықтықтан зондтау бір нүктеде емес, үздіксіз кеңістіктік аймақта спектрлік өлшеулерді алады, бұл нысананың кескіні мен спектрлік ақпаратын бір уақытта алуға мүмкіндік береді. Дәстүрлі қашықтықтан зондтаумен салыстырғанда, гиперспектрлік ажыратымдылықтағы бейнелеу спектрометрлері әрбір пиксель үшін өте тар бейнелеу жолағын қамтамасыз етеді, ондаған немесе тіпті жүздеген спектрлік арналармен, көбінесе үздіксіз қосылған, нанометрлер ретімен ажыратымдылыққа қол жеткізеді.

Дәстүрлі қашықтықтан зондтаумен салыстырғанда, гиперспектрлік қашықтықтан зондтау спектрлік кеңістіктік ақпаратты көбірек ала алады және Жерді бақылау мен қоршаған ортаны зерттеуде кең ауқымды қолданбаларды қамтамасыз ете алады. Бұл негізінен келесі аспектілерде көрініс табады: жер бетіндегі ерекшеліктерді ажырату және анықтау мүмкіндігі айтарлықтай жақсарады, бейнелеу арналарының саны айтарлықтай артады және қашықтықтан зондтауды сапалық талдаудан сандық немесе жартылай сандық талдауға түрлендіру мүмкін болады.

Менің елімдегі гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясын дамытудың қазіргі жағдайы

менің елімнің гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясы салыстырмалы түрде кеш басталды, бірақ елдің өсіп келе жатқан және шұғыл әлеуметтік-экономикалық қажеттіліктерінің арқасында әуедегі және ғарыштағы қашықтықтан зондтау бұрын-соңды болмаған даму мүмкіндіктеріне ие болды және тез дамыды.

2002.3.25

2002 жылдың 25 наурызында «Шэньчжоу-3» ғарыш кемесі менің елім өз бетінше әзірлеген орташа ажыратымдылықтағы бейнелеу спектрометрін тасымалдады, бұл Қытайды Америка Құрама Штаттары Жерді бақылау жүйесіндегі Terra спутнигіне бейнелеу спектрометрін тасымалдағаннан кейін ғарышқа гиперспектрлік пайдалы жүк жіберген екінші елге айналдырды.

2007.10.24

2007 жылдың 24 қазанында Чанъэ-1 ай зонд спутнигі ұшырылды, сондай-ақ бейнелеу спектрометрі де негізгі пайдалы жүктеме ретінде ай орбитасына шығарылды. Бұл менің елімнің Фурье түрлендіруіне негізделген алғашқы ғарыштық интерферометриялық бейнелеу спектрометрі болды.

2008.9.6

HJ-1A спутнигі 2008 жылдың 6 қыркүйегінде Тайюань спутниктік ұшыру орталығынан HJ-1B спутнигімен бірге «бір зымыран, екі спутник» ұшырылымында сәтті ұшырылды. Ол гиперспектрлік бейнелеу құрылғысын алып жүреді және атмосфералық мониторингте, қалалық өзгерістерді бақылауда және теңіз қолданбаларында кеңінен қолданылады.

2011.09.29

2011 жылдың 29 қыркүйегінде ұшырылған Tiangong-1 нысаналы ғарыш кемесі менің елім тәуелсіз әзірлеген гиперспектрлік бейнелеу құрылғысын тасымалдады. Tiangong-1 спектрлік деректерін пайдалана отырып, жер ресурстары, мұхиттану, орман шаруашылығы, қалалық қоршаған ортаны бақылау, гидрологиялық және экологиялық мониторинг сияқты салаларда маңызды қолданбалы зерттеулер жүргізіліп, бірқатар құнды қолданбалы нәтижелер берілді.

2018.5

2018 жылдың мамыр айында Gaofen-5 сәтті ұшырылды. Бұл менің елімнің алғашқы гиперспектрлік кешенді бақылау спутнигі, қазіргі уақытта ең озық гиперспектрлік анықтау спутнигі, сондай-ақ ұлттық «Gaofen жобасындағы» ең көп пайдалы жүктемеге, ең жоғары спектрлік ажыратымдылыққа және ең үлкен әзірлеу қиындығына ие спутник. Спутник геостационарлық орбитада жұмыс істейді және ультракүлгін және ұзын толқынды инфрақызыл спектрлік диапазондардан гиперспектрлік ажыратымдылықтағы қашықтан зондтау деректерінің үлгілерін алу үшін қолданылады.

2019.9

2019 жылдың қыркүйегінде «Чжухай-1» 03 тобының бес спутнигі Цзюцюань спутниктік ұшыру орталығынан «Ұзақ марш-11» зымыран тасығышымен алдын ала белгіленген орбиталарға сәтті ұшырылды. 03 тобына төрт гиперспектрлік спутник және бір 0,9 м ажыратымдылықтағы бейне спутник кіреді. Кейіннен тағы алты гиперспектрлік спутник ұшырылып, 10 гиперспектрлік спутниктен тұратын шоқжұлдызды құрайды. Бұл шоқжұлдыз қайта оралу циклін қысқартып, динамикалық бақылаудың тиімділігін арттырып, Жер бетінің ортасын бақылауда жылдам әрекет етуге мүмкіндік береді.

2021.9

2021 жылдың 7 қыркүйегінде сағат 11:01-де менің елімдегі Тайюань спутниктік ұшыру орталығы «Long March-4C» зымыран тасығышын пайдаланып, «Gaofen-5 02» спутнигін ғарышқа сәтті ұшырды. Спутникте жеті қашықтықтан зондтау құралы бар. Іске қосылғаннан кейін ол ұлттық ластануды азайту, қоршаған орта сапасын бақылау, атмосфера құрамы мен климаттың өзгеруін бақылау үшін пайдаланылады, сондай-ақ ластаушы заттардың гиперспектрлік қашықтықтан зондтау мониторингін, аймақтық қоршаған орта ауасының сапасын, атмосфера құрамын және климаттың өзгеруін қолданбалы көрсетілімдермен қамтамасыз етеді.

Қазіргі уақытта Қытай өзінің әуе және спутниктік қашықтықтан зондтау Жерді бақылау жүйесін сәтті құрып, дамытты, ол ресурстар мен қоршаған орта саласында кеңінен қолданылады, жерді, өсімдіктер мен су ресурстарын зерттеу мен басқаруда, геологиялық және минералды ресурстарды зерттеуде, сондай-ақ апаттарды бақылауда маңызды рөл атқарады.

Гиперспектрлік спутниктік технологияның болашағы  

Анықтау диапазоны одан әрі кеңейтілді.：Уақытша/кеңістіктік/спектрлік ажыратымдылық одан әрі жақсарды

Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясының алғашқы кезеңдерінде негізгі даму мақсаты жоғары дәлдіктегі, сандық қашықтықтан зондтау қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін спектрлік ажыратымдылықты жақсарту болды. Үлкен аумақты, жоғары ажыратымдылықтағы детектор технологиясының дамуымен спектрлік ажыратымдылықты жақсартуды жалғастыра отырып, жоғары кеңістіктік ажыратымдылыққа қарай дами бастады.

Қазіргі уақытта халықаралық деңгейде көрінетін жарықтан бастап термиялық инфрақызылға дейінгі анықтау жолақтарын қамтитын әртүрлі гиперспектрлік қашықтықтан зондтау спутниктік жүйелері бар, спектрлік ажыратымдылық нанометр деңгейіне жетеді және жолақтар саны жүздегенге дейін артады. Бұл қашықтықтан зондтау туралы ақпарат алу мүмкіндігін айтарлықтай арттырады, Жер бетінің қатты және сұйық химиялық компоненттерін дәл талдауға мүмкіндік береді. Газ тәрізді компоненттер мен атмосфералық қасиеттерді одан әрі зерттеу үшін одан да жоғары спектрлік ажыратымдылыққа деген сұраныс гиперспектрлік қашықтықтан зондтауды дамытудағы тоқтаусыз үрдіске айналды.

Екінші жағынан, қашықтықтан зондтау бақылауларын дәлірек және жылдам жүргізу, сондай-ақ сенімді және уақтылы қашықтықтан зондтау деректерін алу үшін, Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясының жаңа сипаттамалары — жоғары кеңістіктік ажыратымдылық, жоғары спектрлік ажыратымдылық және жоғары уақыттық ажыратымдылық — барған сайын айқындала түсуде, бұл оған ұзақ мерзімді ауа райын болжау, дәл ауыл шаруашылығын бақылау, құрлық және теңіз ресурстарын сандық зерттеу және нақты уақыт режимінде шайқас алаңының ортасын талдау сияқты жаңа қолдану салаларына бейімделуге мүмкіндік береді.

Жаңа қағидалар мен жаңа шешімдер үнемі ұсынылып отырады.：Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологияларының түрлері одан әрі байытылды.

Ақпараттық технологиялардың, бейнелеу технологиясының және оптикалық өңдеу технологиясының дамуы мен жетілуімен әртүрлі жаңа гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиялары мен шешімдері шексіз ағымда пайда болуда. Олардың негізгі спектроскопиялық элементтері жетілген дисперсиялық және интерферометриялық түрлерден әртараптандырылған тәсілге ауысуда. Қазіргі уақытта айналмалы сүзгі түрі, акустооптикалық реттелген сүзгі түрі, сұйық кристалды реттелген сүзгі түрі және есептеу томографиясы түрі сияқты әртүрлі спектроскопиялық принциптік схемалар пайда болды.

Соңғы жылдары суретке түсіру спектроскопиясы қарқынды дамыды. Ол бір экспозиция уақытында толық үш өлшемді кескін спектрлік деректерін ала алады, бұл нақты уақыт режимінде анықтау үшін үлкен перспектива береді. Кодталған диафрагмалық кескіндеу спектроскопиясы - қысылған сезу теориясын кескіндеу спектрометрлеріне қолданатын жаңа суретке түсіру спектроскопиясы әдісі. Ол барлық толқын ұзындықтарындағы кеңістіктік ақпаратты модуляциялау үшін кодталған үлгілерді пайдаланады, нысананың кеңістіктік және спектрлік ақпаратының қарқындылық картасын аумақтық массив детекторында араластырылып кодталады және ақырында көп масштабты қалпына келтіру алгоритмін пайдаланып қарқындылық картасынан кеңістіктік және спектрлік ақпаратты алады. Үш өлшемді кескіндеу спектроскопиясы нысана кескінін әртүрлі бұрыштардағы кескіндерге кесу үшін әртүрлі көлбеу бұрыштары бар бірнеше ұзын жолақты айнадан тұратын кескін сегменттеу элементін пайдаланады. Содан кейін бұл кескіндер дисперсиялық призма арқылы линза массивіне беріледі, осылайша үлкен аумақтық массив детекторында әртүрлі бұрыштардағы кескіндердің дисперсиялық спектрлерін алады. Бұл әдіс сонымен қатар суретке түсіру спектроскопиясы әдісі болып табылады.

Кескіндерді, спектрлерді және поляризацияны қоса алғанда, көп өлшемді ақпаратты кешенді түрде алу

Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясы нысаналардың спектрлік және кескіндік ақпаратын кешенді түрде алуға қол жеткізе алады, бұл жердегі нысандардың химиялық құрамы мен морфологиялық ерекшеліктерін анықтау қажеттіліктерін қанағаттандырады. Дегенмен, нысаналардың беткі сипаттамаларын бақылау, жасырын нысандарды анықтау және бақылау, сондай-ақ аэрозольдерді анықтау, әсіресе сол материалдардан (мысалы, спутниктер мен зымырандар) жасалған алыс нысандар үшін басқа да қолданбалы сценарийлерде кескіндеу спектроскопиясы технологиясы өзінің анықтау функциясын жоғалтады. Мұндай жағдайларда поляризациялық ақпаратты анықтау маңызды рөл атқара алады.

Поляризация туралы ақпарат нысананың бұрыштық ерекшеліктері мен бетінің кедір-бұдырлығын анықтауда айтарлықтай қабілетке ие және заттың шашырауы мен шағылысу сипаттамаларын жақсырақ сипаттай алады. Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясына поляризация туралы ақпаратты енгізу кескіндер, спектрлер және поляризация сияқты көп өлшемді ақпаратты кешенді түрде алуға мүмкіндік береді, нысананы анықтау, идентификациялау және растау үшін ғылыми, дәл және кешенді анықтау технологияларын және әдістерін ұсынады.Нысананы анықтау және тану процесінде бір нысананың кескіндері, спектрлері және поляризация күйлері бір-бірін толықтыратын көп айнымалы ақпаратты бере алады, нысананың бай физика-химиялық қасиеттерін талдауға көмектеседі, осылайша нысананы жан-жақты, дәл және ғылыми түсінуге қол жеткізеді. Оның атмосфералық зондтауда, су сапасын бақылауда, нысананы анықтауда және әскери барлауда маңызды қолданылуы бар. Кескінді, спектрлік және поляризациялық көп айнымалы ақпаратты кешенді түрде алу және поляризациялық гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясын қолдану бойынша зерттеулер жүргізу қазіргі уақытта гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясын дамытудың маңызды бағыты болып табылады.

Ақылды гиперспектрлік қашықтықтан зондтау және үлкен деректер дәуірі келе жатыр.

Қазіргі гиперспектрлік қашықтықтан зондтау спутниктері негізінен жерден басқарылады. Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау деректерінің үлкен көлемі жердегі қабылдау станцияларына қайтарылмас бұрын бортта сақталады және сығылады. Соңында, жердегі деректерді өңдеу қашықтықтан зондтау өнімдерін береді. Сонымен қатар, спутниктік параметрлер бекітілген және икемді түрде реттелмейді. «Жасанды интеллект» дәуірінің келуімен нейрондық желілерді, машиналық оқытуды және басқа технологияларды гиперспектрлік қашықтықтан зондтаумен біріктіріп, борттық гиперспектрлік бейнелеу жүктемесінің параметрлерін автоматты түрде калибрлеуге және оңтайландыруға, борттық деректерді нақты уақыт режимінде өңдеуге және өнімді жасауға қабілетті «ақылды» гиперспектрлік қашықтықтан зондтау спутниктік жүйелерін құру болашақ үрдіске айналды. «Ақылды» гиперспектрлік қашықтықтан зондтау спутниктері интеллектуалды ақпаратты қабылдау мүмкіндіктеріне және бейімделгіш реттеу мүмкіндіктеріне ие болады, бұл оларға пайдаланушы қажеттіліктеріне сәйкес нақты уақыт режимінде жоғары сапалы деректерді жасауға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, гиперспектрлік бейнелеу қашықтан зондтау құралдарының ажыратымдылығы артқан сайын және алынған ақпараттың өлшемдері артқан сайын, алынған қашықтан зондтау деректерінің көлемі де күрт өсіп, айтарлықтай «үлкен деректер» сипаттамаларын көрсетеді. Гиперспектральды қашықтықтан зондтау деректерінен ақпаратты тиімді түрде алу және алу, сондай-ақ деректерді сығымдау мен деректерді беру тиімділігін арттыру - гиперспектральды қашықтықтан зондтаудың болашағында шешілуі қажет маңызды мәселелер.

Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау пайдалы жүктемелерін миниатюризациялау және жеңілдету

Шағын пилотсыз ұшу аппараттарының (ПҰА) қашықтықтан зондтау технологиясы мен микро/нано спутниктік технологиясының дамуымен гиперспектрлік қашықтықтан зондтау да арзанырақ, икемділікті арттырады, интеграциялайды және нақты уақыт режимінде өнімділікті арттырады. Қазіргі уақытта шағын ПҰА-ларға негізделген жеңіл гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясы ауыл шаруашылығы және орман шаруашылығы зиянкестер мен ауруларды бақылау, үлкен жүктерді оптикалық сұрыптау, қауіпсіздік мониторингі, нысананы іздеу және апаттардан кейінгі көмек сияқты салаларда үлкен қолдану әлеуеті мен құндылығына ие. Сонымен қатар, микро/нано спутниктер төмен баға, жоғары икемділік, төмен қуат тұтыну және қысқа әзірлеу циклдары сияқты артықшылықтарды ұсынады, бұл оларға күрделі ғарышты зерттеу миссияларын жүргізуге мүмкіндік береді.

Гиперспектрлік қашықтықтан зондтау және микро/нано спутниктік технологиялардың үйлесімі интеграцияланған көпфункционалды құрылымдардың және кешенді ғарышты зерттеу пайдалы жүктемелерінің инновациялық дамуына ықпал етеді.Бұл болашақ гиперспектрлік қашықтықтан зондтаудың жеңіл, интеграцияланған және жүйелі дамуын ілгерілетуде маңызды рөл атқарады, ғарыштық желіні және барлық ауа райында нақты уақыт режимінде анықтауды қамтамасыз етеді.

Соңғы жылдары гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясының дамуы көптеген жаңа қағидаттардың, схемалардың және технологиялардың енгізілуіне және қолданылуына әкелді. Гиперспектрлік бейнелеу қашықтан зондтау құралдарының құрылымы ұтымды және қарапайым бола түсті, ал олардың көп көзді ақпарат алу үшін интеграцияланған алу мүмкіндіктері айтарлықтай жақсарды. Олар біртіндеп үлкен көру өрісіне, жоғары өткізу қабілетіне, кішірек өлшемге, статикалық дисплейге және жоғары ажыратымдылыққа қарай дамып келеді. Сонымен қатар, гиперспектрлік қашықтықтан зондтау технологиясының жетілуімен оның құны айтарлықтай төмендейді және гиперспектрлік қашықтықтан зондтау деректері өнімдерін коммерцияландыру болашақ даму үшін маңызды бағыт болады.

(Бұл мақаладағы кейбір мазмұн интернеттен алынған. Егер қандай да бір бұзушылық болса, оны жою үшін бізбен хабарласыңыз.)