高光譜成像儀在環境保護方面有哪些作用？

我國的經濟雖然發展迅速，但環境問題卻日益嚴峻，不但制約了經濟的可持續發展，而且還給人們的健康帶來了巨大的威脅。高光譜成像儀作為一種新興的高科技技術手段，可以在環境保護方面發揮作用嗎？本文結合有關學術研究，進行了簡單總結。

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控制空氣中的硫化物、碳化物、氮化物和懸浮顆粒的含量是大氣環境治理的關鍵。由于地球氣象的影響，有害氣體的分布具有時空多變性，在地面同步監測等常規方法只能針對局部地區，難以得到宏觀、準確的結論，而且相當耗費人力物力。由于氣體的光學可透過性，污染氣體對電磁波的吸收和散射使的遙感探測大氣氣溶膠和污染物的動態分布成為可能。

高分辨率光譜成像技術根據氣態污染物所特有的光譜選擇透射特性，可廣泛應用于氣體檢測。圖中是使用光譜匹配方法，對長波紅外光譜影像中的六氟化硫（sulfur hexafluoride，SF6）氣體進行識別得到的氣體排放擴散趨勢圖[。一般情況下，主要的大氣污染分子二氧化硫290和氮氧化物化學鍵在紫外波段和中遠紅外電磁譜段（電磁波長為1200nm、1300nm和2500nm）存在相對較窄的吸收帶，與其它分子有明顯區別。因此，采用無人機搭載紫外和中遠紅外譜段的高分辨率成像光譜儀，能夠實現污染氣體的有效監測。該技術可用于我國污染氣體的動態監控和天基遙感的高精度輔助驗證。

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高分辨率光譜遙感技術還擁有定量化遠距離反演水體水質信息的能力。我國的污水排放量約有1×108立方米/天，全國范圍內的水資源已有八成以上受到污染，造成的經濟損失約有四百億元。水面葉綠素和藻藍蛋白含量、水溫梯度分布以及光學能見度等能夠反映水質情況的參數可以通過可見近紅外、短波紅外、熱紅外成像光譜儀進行有效監測。結合無人機靈活機動和對環境適應性強等特點，高光譜成像儀是協助政府部門對污染管控和對環境修復的簡潔高效的監測手段。

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