高光谱成像仪在环境保护方面有哪些作用？

我国的经济虽然发展迅速，但环境问题却日益严峻，不但制约了经济的可持续发展，而且还给人们的健康带来了巨大的威胁。高光谱成像仪作为一种新兴的高科技技术手段，可以在环境保护方面发挥作用吗？本文结合有关学术研究，进行了简单总结。

控制空气中的硫化物、碳化物、氮化物和悬浮颗粒的含量是大气环境治理的关键。由于地球气象的影响，有害气体的分布具有时空多变性，在地面同步监测等常规方法只能针对局部地区，难以得到宏观、准确的结论，而且相当耗费人力物力。由于气体的光学可透过性，污染气体对电磁波的吸收和散射使的遥感探测大气气溶胶和污染物的动态分布成为可能。

高分辨率光谱成像技术根据气态污染物所特有的光谱选择透射特性，可广泛应用于气体检测。图中是使用光谱匹配方法，对长波红外光谱影像中的六氟化硫（sulfur hexafluoride，SF6）气体进行识别得到的气体排放扩散趋势图[。一般情况下，主要的大气污染分子二氧化硫290和氮氧化物化学键在紫外波段和中远红外电磁谱段（电磁波长为1200nm、1300nm和2500nm）存在相对较窄的吸收带，与其它分子有明显区别。因此，采用无人机搭载紫外和中远红外谱段的高分辨率成像光谱仪，能够实现污染气体的有效监测。该技术可用于我国污染气体的动态监控和天基遥感的高精度辅助验证。

高分辨率光谱遥感技术还拥有定量化远距离反演水体水质信息的能力。我国的污水排放量约有1×108立方米/天，全国范围内的水资源已有八成以上受到污染，造成的经济损失约有四百亿元。水面叶绿素和藻蓝蛋白含量、水温梯度分布以及光学能见度等能够反映水质情况的参数可以通过可见近红外、短波红外、热红外成像光谱仪进行有效监测。结合无人机灵活机动和对环境适应性强等特点，高光谱成像仪是协助政府部门对污染管控和对环境修复的简洁高效的监测手段。