Ülkemde hiperspektral uzaktan algılama teknolojisinin yaygın uygulaması

 "Karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" ulusal stratejilerini desteklemek  

Son yıllarda, "karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" ulusal refah ve halkın geçim kaynaklarıyla ilgili popüler kavramlar haline geldi. Ülkem, 2030'dan önce karbondioksit emisyonlarında zirveye ulaşmayı ve 2060'tan önce karbon nötrlüğünü sağlamayı hedefleyecektir. "Emisyon azaltımı ve karbon yutağının artırılması", "karbon zirvesi" ve "karbon nötrlüğü" hedeflerine ulaşmanın temelini oluşturmaktadır ve karbon izleme verilerine dayalı olarak ülkemizin karbon emisyonu ve karbon yutağı hesaplama çalışmalarını güçlendirerek eş zamanlı olarak gerçekleştirilmelidir. Bu nedenle, küresel karbondioksit izleme için hiperspektral uyduların kullanılması önemli bir yöntem haline gelmiş ve kıtalararası, bölgesel ve yerel ölçeklerde nicel ve son derece doğru karbon akışı bilgisi elde edebilen kabul görmüş bir önlem olmuştur.

△Ülkem 2016 yılında karbon uydusu TanSat'ı başarıyla fırlattı.

Bu uydu, küresel atmosferik karbondioksit konsantrasyonlarını izleyecek olan dünyadaki üçüncü sera gazı uydusu olacak.

Karbon izleme uydusu endüstrisinin geliştirilmesi, daha hassas mekansal çözünürlüğe sahip karbon izleme verileri sağlayarak, daha sürekli yerel izleme ve bölgesel izlemenin daha kesin mekansal konumlandırılmasına olanak tanır; bu da kritik alanların kaynak ve yutak özelliklerinin netleştirilmesi için faydalıdır. Aynı zamanda, yüksek çözünürlüklü uzaktan algılama görüntüleriyle birlikte kullanıldığında, ormanların, kentsel binaların ve yol yüzeylerinin bölgesel düzeyde karbon nötrlük kapasitesi değerlendirmelerini gerçekleştirmek için kullanılabilir.

Ayrıca, bölgesel karbon uydu yeteneklerinin geliştirilmesi, bölgenin bilimsel ve teknolojik itibarını büyük ölçüde artırabilir, yenilikçi bir teknoloji markası yaratılmasına yardımcı olabilir ve bölgenin yüksek teknoloji gelişimine ivme kazandırabilir.

Jeolojik araştırma  

Uydu uzaktan algılama hiperspektral görüntüleri, yüksek spektral çözünürlük, spektral entegrasyon ve geniş kapsamlı bilgi hacmi, yüksek izleme sıklığı ve geniş kapsama alanı gibi avantajlara sahiptir. Jeolojinin ve mineral kaynaklarının doku özelliklerini doğru ve ayrıntılı bir şekilde yansıtabilir ve mineral kaynak araştırmaları için önemli bir temel ve ipuçları sağlayabilir.

Yüksek mekansal çözünürlüklü uzaktan algılama verileri, ülke genelindeki mineral kaynaklarının tek bir haritasını oluşturmak için kullanılabilir. Bu, yalnızca mineral kaynaklarının geliştirilmesi ve kullanımı, maden çevresi izleme ve mineral kaynak planlamasının mevcut durumuna ilişkin araştırmalar yapmak için değil, aynı zamanda mineral kaynak geliştirme konusunda objektif veriler analiz etmek ve elde etmek için de kullanılabilir. Bu, maden idaresi departmanları için mineral kaynak planlaması, mineral kaynak geliştirme düzeninin düzeltilmesi ve maden jeolojik çevresinin yönetimi konularında önemli teknik destek ve karar alma temeli sağlar.

Ayrıca, mineral tanımlama ve ince mineral tanımlamasına dayanarak ve mineral simbiyotik birliktelik yasalarına ve minerallerin jeolojik öneminin göstergesel rolüne göre, çeşitli jeolojik faktörler arasındaki içsel ilişki sezgisel olarak tersine çevrilebilir; bu da jeolojik uygulamalarda hiperspektral analiz ve problem çözme verimliliğini artırabilir.

 Orman sağlığı izleme  

△ Tiangong-1'den elde edilen hiperspektral görünür ve yakın kızılötesi verilerden belirlenen orman örtüsü haritası

Orman sağlığı izleme çalışmaları esas olarak ağaç büyüme koşullarının ve zararlı ile hastalıkların izlenmesini içerir. Ağaç sağlığını izlemenin geleneksel yöntemleri, önemli miktarda insan gücü ve zaman yatırımı gerektiren ve genellikle yalnızca noktasal veriler elde etmeyi zorlaştıran, elle yapılan saha araştırmalarını içerir; bu da tüm ormanın genel sağlığını kapsamayı zorlaştırır. Ancak... Hiperspektral uydu uzaktan algılama yoluyla orman sağlığının izlenmesi, güçlü periyodiklik ve geniş kapsama alanı gibi önemli avantajlara sahiptir. "Harita-spektrum entegrasyonu" özelliğine dayanarak, spektral yansımayı karşılaştırarak orman zararlıları ve hastalıkları hakkında bilgileri etkili bir şekilde belirleyebilir.

△Kırmızı alan, zararlılar ve hastalıklar tarafından etkilenmiş olduğu tespit edilen ağaçları göstermektedir.

Zararlı böcekler ve hastalıklardan etkilenen ağaçlar, spektral yansıma ve sıcaklıkta anormallikler göstererek, yaprakların görünür ve yakın kızılötesi bantlardaki emilim ve yansıma özelliklerinde değişikliklere neden olur. Bu nedenle, hiperspektral uzaktan algılama uyduları tarafından toplanan verilere dayanarak, görüntü iyileştirme işleme ve bilgi çıkarma teknikleri yoluyla spektral yansımadaki farklılıklar ve yapısal anormallikler belirlenebilir ve böylece ağaçların sağlık durumunun izlenmesi sağlanabilir.

Acil durum afet izleme  

△1 Nisan 2020 tarihinde Sichuan eyaleti, Liangshan bölgesi, Muli ilçesindeki orman yangınının yorumlanmış uydu uzaktan algılama görüntüsü.

Son yıllarda, Tianjin Limanı patlaması, Shenyang doğalgaz patlaması ve Sichuan Liangshan Yi Özerk Bölgesi'ndeki orman yangını gibi olaylarda, kentsel ve ormanlık alanlarda sık sık yangın ve patlamalar meydana gelmiş ve son derece ciddi kayıplara yol açmıştır. Yangın izleme konusunda... Uydu uzaktan algılama, zaman ve mekân açısından planlama zorluklarının üstesinden gelerek, acil yardım ve afet yardımı için karar verme verileri sağlayabilir.Örneğin, 2020 yılında, Doğal Kaynaklar Bakanlığı Ulusal Uydu Uzaktan Algılama Uygulama Merkezi, 2 metre/8 metre optik uydu takımyıldızının üç yıldızlı ağ bağlantı özelliğinden tam olarak yararlanarak, 30 Mart - 1 Nisan tarihleri ​​arasında Sichuan Eyaleti, Liangshan İli, Muli İlçesi'ndeki orman yangınının gelişimini sürekli olarak izledi ve orman yangınının uzaktan algılama görüntü yorumlama haritasını oluşturdu. İzleme sonuçları, acil durum komuta merkezine iletildi.

△ "Environment-1" uydusundan alınan hiperspektral görüntü

Meteorolojik ortama yanıt olarak, Küçük uydu takımları, troposferin uzaktan algılama görüntülerini toplayabilir.Tayfunlar, şiddetli yağmurlar ve bulut kümeleri gibi şiddetli hava olaylarını izleyip tahmin edebilen bu sistem, aynı zamanda okyanus dalgaları hakkında gerçek zamanlı değerlendirmeler ve erken uyarılar da yapabiliyor. Ayrıca, yağmurlu mevsimde meydana gelen seller hakkında uydu aracılığıyla bilgi edinerek, su temini, su yönetimi, sel kontrolü ve drenaj ile ilgili politikalara veri desteği sağlayabiliyor.

  Okyanus uzaktan algılama  

△Zhuhai şehrinde su kalitesi izlemesinde klorofil a konsantrasyonunun tematik haritası

Okyanus uzaktan algılama, 20. yüzyılın sonlarında deniz bilimlerinde önemli ilerlemelere yol açan kilit teknolojilerden biridir. Ana amacı deniz kaynaklarını anlamak, incelemek, geliştirmek, kullanmak ve korumaktır; bu nedenle muazzam stratejik öneme sahiptir. Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte, hiperspektral uzaktan algılama okyanus uzaktan algılamada en ileri alan haline gelmiştir.

Orta çözünürlüklü görüntüleme spektrometreleri, geniş spektral kapsama alanı, yüksek çözünürlük ve çoklu spektral bantlar gibi birçok avantajı sayesinde okyanus rengini ve sıcaklığını tespit etmek için etkili bir araç haline gelmiştir. Bu cihaz, deniz suyundaki klorofil konsantrasyonunu, askıda kalan tortu içeriğini, belirli kirleticileri ve yüzey suyu sıcaklığını tespit etmenin yanı sıra, deniz buzunu, kıyı bölgelerini ve benzeri diğer olayları tespit etmek için de kullanılabilir.

Bunlar arasında deniz yüzeyi sıcaklığı ve klorofil konsantrasyonu, deniz ekolojik ortamının temel unsurlarıdır. Dağılımları, deniz fitoplanktonunun toplanma alanını ve yaşam ortamını yansıtır. Ayrıca, okyanus balıkçılık alanları ve okyanus suyu kalitesi gibi kaynakların mekansal ve zamansal dağılımını dolaylı olarak izlemek veya tahmin etmek için de kullanılabilirler. Hiperspektral uzaktan algılama uyduları, geniş bir alanda ve her türlü hava koşulunda deniz yüzeyi görüntüleri elde edebilir. Bu görüntülerin yorumlanması ve analizi yoluyla, deniz yüzeyi sıcaklığı ve okyanus rengi parametreleri etkili bir şekilde elde edilebilir ve deniz çevresel izleme ve deniz balıkçılığı gibi ilgili departmanlara veri desteği sağlanabilir.Bu durum, deniz yüzeyi sıcaklığı tahminleri ve deniz balıkçılık alanlarının çevresel izlenmesi açısından büyük önem taşımaktadır.

Tarımsal uzaktan algılama  

△Hiperspektral uydu uzaktan algılama verilerine dayalı olarak ürünlerin hassas sınıflandırılması

Modern hiperspektral uzaktan algılama teknolojisi hızla gelişerek, çeşitli Dünya gözlem verilerini dinamik, hızlı, doğru ve anında sağlama olanağı sunmuştur. Hassas tarım, üretim ve kaynak kullanımında hassasiyet, yönetim ve geliştirmede ise doğruluk gerektirir. Hiperspektral uzaktan algılama, tarımsal araştırma ve teknolojide aşağıdaki şekillerde uygulanmıştır:

1. Bireysel bitki büyümesi ile bitki yaprağı spektrumları arasındaki ilişki üzerine bir çalışma;

2. Farklı bitki örtüsü ve mahsullerin tanımlanması ve sınıflandırılması için spektral özellikleri çıkarmak amacıyla çok zamanlı hiperspektral veriler kullanın;

3. Bitki örtüsünün yaprak alanı indeksi, biyokütle, toplam azot ve toplam fosfor gibi biyofiziksel parametrelerini tahmin edin.

4. Uzaktan algılama bilgi modelleri üzerine araştırma;

5. Arazi örtüsü analizi veya mahsul büyümesinin dinamik izlenmesi için bitki örtüsü indekslerini kullanın;

6. Bitki gelişiminin izlenmesi.

△Hastalık stresi: Cilt ne kadar sarıysa, hastalık o kadar şiddetli; cilt ne kadar yeşilse, hastalık o kadar hafiftir.

Hassas tarımda hiperspektral uzaktan algılama teknolojisinin gelişimi birçok eğilim göstermektedir. Hassas tarım için yeni uzaktan algılama teknolojileri önemli bir araştırma odağı olmaya devam etmektedir. Bu aynı zamanda temel tarımsal bilgi sistemlerinin, CBS destekli bitki semptomu çıkarımı ve tarımsal teşhis sistemlerinin ve MIS destekli karar destek sistemi modellerinin tasarlanmasını ve kurulmasını da gerektirmektedir.

Kentsel izleme  

Hiperspektral ve yüksek uzamsal çözünürlüklü uzaktan algılama verilerinin birleşimi, kentsel özelliklerin ve insan yapımı hedeflerin ayrıntılı olarak ayırt edilmesini sağlar. Uzaktan algılama uyduları, gece ışıkları ve yangınlar gibi Dünya yüzeyindeki radyasyon kaynaklarını geceleyin yakalayarak, Dünya yüzeyinin gece parlaklığını gözlemleyebilir. Bu parlaklık esas olarak yerleşim alanları, sanayi bölgeleri ve hatta balıkçı teknelerinin aydınlatması ve yangınlar gibi insan faaliyetlerinden kaynaklanmaktadır. Bu parlaklık, insan faaliyetinin seviyesini ölçmek için nicelendirilebilir ve ulusal ekonomi ve güvenlik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ayrıca, uydu uzaktan algılama görüntüleri, nesnellik, doğruluk ve güncellik özellikleriyle öne çıkarak, şehir planlaması, inşaat ve kolluk kuvvetleri için sistematik ve etkili bir yüksek teknoloji aracı sağlar. Şehir planlaması, inşaat ve yönetimde önemli bir rol oynayabilir ve yasadışı inşaatların izlenmesinde iyi sonuçlar elde edebilir.Uydu uzaktan algılama görüntüleri temel alınarak, özellikle mevcut binaların tepelerinde ve kentsel ve kırsal sokaklarda yasadışı arazi kullanımı ve yasadışı inşaatın erken tespiti, önlenmesi ve ele alınmasını sağlamak için belirli nesnelerin değişim alanları çıkarılabilir. Bu aynı zamanda haritalarla uygulama yapılmasını sağlayarak uygulama verimliliğini artırmaya ve uygulama maliyetlerini düşürmeye yardımcı olur. Öte yandan, yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri, onay sonrası arazi projelerinin aylık sürekli izlenmesi ve tüm süreç boyunca inşaat durumlarının izlenmesi için kullanılabilir.

Uluslararası Ticaret ve Veri Finansı  

Dünya genelindeki önemli sanayi parkları, limanlar ve havaalanları, küresel serbest ticaret için önemli taşıyıcılar ve platformlardır. Uydu uzaktan algılama büyük verileri perspektifinden bunların "büyümesini" gözlemlemek, küresel ticaretin canlı manzarasını ortaya çıkarabilir. Uydu görüntüleri ve büyük veri, çeşitli emtiaların (mineraller, metaller, enerji, elektrik, karbon emisyonları vb.) küresel ticareti hakkında yeni bilgiler ortaya çıkarabilir ve belirli ticaret ve yatırım faaliyetlerini desteklemek için uydu görüntü katmanının altında gizli olan bilgileri gün yüzüne çıkarabilir.

Askeri uygulamalar  

Zengin yer bilgisi içermesi nedeniyle hiperspektral görüntüleme, en başından beri askeri alanda kullanılmaktadır. Pratik uygulamalar, bu spektral görüntüleme teknolojisinin yüksek askeri değere sahip olduğunu göstermiştir ve bu nedenle askeri uydularda bu uzaktan algılama sensörünün kullanımı hızla artmaktadır.Askeri keşif ve kamuflaj tespiti çalışmalarında, hedef ve kamuflaj malzemesinin farklı spektral özelliklerine dayanarak görüntüleme spektrometresi kullanarak kamuflajlı nesnelerden hedefleri otomatik olarak tespit edebilir. Silah üretimi araştırmalarında ise hiperspektral görüntüleyici, hedeflerin spektral özelliklerini ve varlığını tespit etmekle kalmaz, aynı zamanda malzeme bileşimini de analiz edebilir. Fabrikalarda oluşan dumanı toplayarak, malzeme bileşimini doğrudan belirleyebilir ve özellikle saldırı silahları olmak üzere fabrikada üretilen silahları tespit edebilir.

Günümüzde hiperspektral veri işleme modülleri ve yazılımları giderek daha fazla faaliyete geçmekte ve ticarileşmektedir. Spektroskopi ve uzaktan algılamanın birleşimine dayanan yeni bir teknoloji olarak hiperspektral uzaktan algılama teknolojisi, dijital ekonominin gelişiminde sınırsız olanaklar ve canlılık sergilemektedir.Hiperspektral ön işleme ve bilgi çıkarma teknolojilerinin daha da geliştirilmesiyle, gelecekteki hiperspektral teknolojinin daha çeşitli uygulama alanlarına sahip olacağına, kullanıcılara geniş bir yelpazede bilgi ürünü sunacağına ve kullanıcıların ihtiyaçlarını daha fazla düzeyde karşılayacağına inanılmaktadır.

(Bu makaledeki bazı içerikler internetten alınmıştır. Herhangi bir telif hakkı ihlali söz konusuysa, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.)