应用近红外高光谱成像技术监测森林火灾

应用近红外高光谱成像技术监测森林火灾

——布里杰山麓（美国蒙大拿州博兹曼市附近）森林火灾的近红外高光谱成像数据

2020年9月4-5日，美国蒙大拿州博兹曼市附近布里杰山麓森林发生了一场山火，过火面积超过11,000英亩。所幸的是，无严重人员伤亡，但是烧毁了28座房屋。

大火最初开始发生时，在坐落于布里杰山西侧的Resonon办公室里就能观测到，Resonon工作人员使用高光谱成像仪（型号：Resonon PIKA NIR-C-320）采集了此次山火的高光谱成像数据。（此次数据可以在Resonon的官网下载：https://downloads.resonon.com/）

图1：山火的早期阶段

拍摄地点：文章作者家中（距着火点大约8.5 km）

拍摄时间：9月4日下午4点（大概时间）

图2：应用Resonon高光谱成像仪拍摄的山火

拍摄地点：Resonon办公室（距离着火点大约5 km）

拍摄时间：9月4日下午4:30（大概时间）

在Resonon办公室，工作人员应用Resonon PIKA NIR-C-320近红外高光谱成像仪测量了此次山火的高光谱成像数据。

图3：近红外高光谱数据的假彩色图像，9月4日下午4点左右。

该假彩色图像由原始DN数据的1499 nm、1299 nm及1103 nm三波段生成。

图4：山火的光谱数据

图4显示了图3中部分区域的辐射亮度数据（单位：1 µflicks = 10^-6 mW/(sr·cm2·nm)）。积分时间设置为2.5 毫秒，此时积分时间已足够短，可以防止火灾区域的传感器饱和，且山火的光谱特征很明显，见图5。

图5：山火的灰度图（1458 nm），9月4日下午4点左右。

9月4日晚9点的扫描显示，山火达到了顶峰，见图6。最终，山火损毁了山体东侧的28座房屋。

图6： 近红外高光谱原始数据的假彩色图像，拍摄时间：9月4日晚9点。

9月5日早晨，山火在山体的西侧大面积燃烧，见图7、图8。

图7：9月5日 上午11:45的假彩色图像

图8：9月5日 上午 11:45的辐射亮度数据

为保证Resonon高光谱成像仪在空间和光谱维度上的数据准确性，工作人员对仪器进行了辐射度校准。

产品介绍：Pika NIR-640 高光谱成像仪

Resonon高光谱成像仪重量更轻，结构更紧凑，性价比更高，广泛应用于台式、野外、工业和航拍系统。

优点：操作简便，低杂散光，低失真，高信噪比、图像质量更优异。

Pika NIR-640 (900–1700nm) 

此款高光谱成像仪覆盖了大部分近红外高光谱范围，更高精度、光谱分辨率和空间分辨率。

主要特点：

· 高准确度—非常低的桶形和梯形失真；

· 高信噪比—更低的杂散光；

· 重量轻，结构紧凑，更高性价比；

· 操作简便；

· 提供辐射定标；

· 控制电脑已预装SpectrononPro、Resonon采集及分析软件。  

技术指标：