應(yīng)用近紅外高光譜成像技術(shù)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)
——布里杰山麓（美國蒙大拿州博茲曼市附近）森林火災(zāi)的近紅外高光譜成像數(shù)據(jù)
2020年9月4-5日，美國蒙大拿州博茲曼市附近布里杰山麓森林發(fā)生了一場山火，過火面積超過11,000英畝。所幸的是，無嚴(yán)重人員傷亡，但是燒毀了28座房屋。
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大火最初開始發(fā)生時(shí)，在坐落于布里杰山西側(cè)的Resonon辦公室里就能觀測(cè)到，Resonon工作人員使用高光譜成像儀（型號(hào)：Resonon?PIKA NIR-C-320）采集了此次山火的高光譜成像數(shù)據(jù)。（此次數(shù)據(jù)可以在Resonon的官網(wǎng)下載：https://downloads.resonon.com/）
圖1：山火的早期階段
拍攝地點(diǎn)：文章作者家中（距著火點(diǎn)大約8.5 km）
拍攝時(shí)間：9月4日下午4點(diǎn)（大概時(shí)間）
圖2：應(yīng)用Resonon高光譜成像儀拍攝的山火
拍攝地點(diǎn)：Resonon辦公室（距離著火點(diǎn)大約5?km）
拍攝時(shí)間：9月4日下午4:30（大概時(shí)間）
在Resonon辦公室，工作人員應(yīng)用Resonon?PIKA NIR-C-320近紅外高光譜成像儀測(cè)量了此次山火的高光譜成像數(shù)據(jù)。
圖3：近紅外高光譜數(shù)據(jù)的假彩色圖像，9月4日下午4點(diǎn)左右。
該假彩色圖像由原始DN數(shù)據(jù)的1499 nm、1299 nm及1103 nm三波段生成。
圖4：山火的光譜數(shù)據(jù)
圖4顯示了圖3中部分區(qū)域的輻射亮度數(shù)據(jù)（單位：1?μflicks = 10-6?mW/(sr·cm2·nm)）。積分時(shí)間設(shè)置為2.5 毫秒，此時(shí)積分時(shí)間已足夠短，可以防止火災(zāi)區(qū)域的傳感器飽和，且山火的光譜特征很明顯，見圖5。
圖5：山火的灰度圖（1458 nm），9月4日下午4點(diǎn)左右。
9月4日晚9點(diǎn)的掃描顯示，山火達(dá)到了頂峰，見圖6。最終，山火損毀了山體東側(cè)的28座房屋。
圖6：?近紅外高光譜原始數(shù)據(jù)的假彩色圖像，拍攝時(shí)間：9月4日晚9點(diǎn)。
9月5日早晨，山火在山體的西側(cè)大面積燃燒，見圖7、圖8。
圖7：9月5日 上午11:45的假彩色圖像
圖8：9月5日?上午?11:45的輻射亮度數(shù)據(jù)
為保證Resonon高光譜成像儀在空間和光譜維度上的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，工作人員對(duì)儀器進(jìn)行了輻射度校準(zhǔn)。
產(chǎn)品介紹：Pika NIR-640 高光譜成像儀
Resonon高光譜成像儀重量更輕，結(jié)構(gòu)更緊湊，性價(jià)比更高，廣泛應(yīng)用于臺(tái)式、野外、工業(yè)和航拍系統(tǒng)。
優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，低雜散光，低失真，高信噪比、圖像質(zhì)量更優(yōu)異。
Pika NIR-640?(900–1700nm)?
此款高光譜成像儀覆蓋了大部分近紅外高光譜范圍，更高精度、光譜分辨率和空間分辨率。
主要特點(diǎn)：
·?高準(zhǔn)確度—非常低的桶形和梯形失真；
·?高信噪比—更低的雜散光；
·?重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，更高性價(jià)比；
·?操作簡便；
·?提供輻射定標(biāo)；
·?控制電腦已預(yù)裝SpectrononPro、Resonon采集及分析軟件。??
技術(shù)指標(biāo)：
產(chǎn)品型號(hào) | Pika NIR-640 |
光譜范圍(nm) | 900?– 1700 |
光譜分辨率(nm) | 2.5 |
光譜通道數(shù) | 328 |
空間通道數(shù) | 640 |
每秒最大幀數(shù)(fps) | 249 |
位深度 | 14 |
重量 (kg) | 2.7 |
尺寸 (cm) | 11.0 x 29.6 x 8.9 |
連接方式 | GigE |
溫度范圍 (℃) | 5-40 |
孔徑 | f/1.8 |
像元尺寸 (μm) | 15 |
平均RMS半徑 (μm) | 10 |
Smile (峰峰值) (μm) | 10 |
Keystone(峰峰值) (μm) | 10 |