我司专注于高光谱大数据核心技术研发，并将该技术广泛应用于“农林水”，可实现对水体、林地、农田的动态监测和面状调查，为智慧农业、智慧水利、智慧环保、智慧林业提供高效快捷的服务。利用高光谱数据，辅以航空遥感、地面传感器、移动互联网、社会人文经济等多源大数据等，对植被、水体、海洋等地物进行精准定量分析的能力，为各级政府的精细管理、精准治理和精细决策提供支持。
一、实施背景
高光谱技术是一种新型的信息获取技术，使用该技术能够获取被探测目标的两维空间信息和一维光谱信息，形成数据立方体。高光谱技术的主要特点表现在：成像光谱信息包含了地物目标的理化特性，可以识别不同物质，并进行定性定量分析。
二、实施目标
高光谱技术应用于农业监测、林业监测、水质监测等领域服务。
三、建设内容
1、高光谱技术应用于农业监测服务
大数据精准农业云链，首先是构建标准化农作物种植体系，其实是利用高光谱技术、机器视觉表型监测、物联网环境监测等技术手段打造集科研、生产、服务、销售、溯源于一体的全产业链农业平台，结合农事生产指导、强溯源体系等技术手段，实施精准农业管理，最终实现精选“优品”、精细化流程控制、数据增值、深耕新零售，打造从品质到信任到盈利的强黏度、强附加值销售模式，将数据转换为价值，提升农业总产值。
（1）标准化种植模式
①基于生物多样性和物质的循环利用；
②原生种源适土性、适环境性培育；
③全程有机的耕种方式。
（2）轨道高光谱智能采集
在设施农业大棚中，部署大棚农作物监测轨道机器人，该系统可通过后台设置预置位和巡航线路，实现对大棚农作物的影像、光谱特性等数据进行全自动采集且集中管理。采集积累的农作物生长数据，应用农业大数据分析软件进行处理分析，形成农作物高光谱标准库和特征库，最终将处理好的数据上传至大数据精准农业云链，由专家系统对农作物的生长情况提供定向优化指导方案支持。
（3）农业物联网系统
在设施农业中（大棚或室外）部署光照度、温湿度等各种农业传感器，用于对目标区内的空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度、土壤PH值和光照强度等农业环境信息进行监测，农作物信息数据采集点数据通过农业无线传感器网络应用技术获取后，传输至后端的自主研发软件进行分析、处理，最终将处理好的数据上传至大数据精准农业云链平台，供专家精准管理，及提供解决方案。
2、高光谱技术应用于林业监测服务
松材线虫病又称松树萎蔫病，是松树的一种毁灭性流行病，所表现出来的外部症状是针叶陆续变为黄褐色乃至红褐色，直至萎蔫最后整株枯死，具有致病力强、寄主死亡速度快、传播快等特点，且常常猝不及防，一旦发生，排查和治理难度大。我司的高光谱技术可用于大面积及时监测病虫害（松材线虫病），即当植物由于感染病虫害或因污染物、气候变化而“失绿”时，“红边”会向蓝光方向移动（称蓝移），引起叶子光谱反射率变化。
为了获取健康和得病松树的光谱特征，用于建立病害模型，需要在空中作业数据采集时，同步对地面松树进行大量的光谱样本采集，用于后续进行光谱特征分析与建模。高光谱数据预处理软件对松林原始高光谱数据进行还原、反射率计算等操作，可以获得松林的高光谱反射率数据。通过对预处理的高光谱数据进行光谱解混合、特征谱段提取等计算，可以得到健康和病害松树的光谱特征曲线。基于对上述样本光谱特征分析，建立了松林线虫病害松树的高光谱遥感检测模型。应用该模型，通过对所有的高光谱遥感影像进行全局计算，完成了对松林线虫病害树木的检测。
高光谱技术应用于林业监测，是通过从高光谱影像和高空间分辨率影像中提取的光谱信息和冠幅特征，能够对森林树种、森林类型进行有效地区分，且分类效果好。
3、高光谱技术应用于水质监测服务
（1）利用天地搭载平台，解决河湖水质水环境面状调查和动态监测
①遥感技术与高光谱技术相结合。利用无人机载高光谱遥测设备，实现非接触式、远距离、大面积、主动式、不间断地扫描水体信息，获取被测目标的面状数据。
②利用固定水域地面定点高光谱或多光谱遥感监测站，实现对水体水环境实时动态监测。固定水域地面定点水质监测站，实现实时采集定点水体的连续高光谱/多光谱反射率数据，可对河道、湖泊、水库等目标区域水质实施远程连续在线监测且满足全天候长期动态监测目标水体水环境空间分布格局。结合应用光谱水质在线监测云平台，利用云存储技术，数据自动上传云服务器，应用水体反演算法模型测定叶绿素a、总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数等水质参数指标。同时，用户可登入光谱水质在线监测云平台实时查看监测区域各点位水质参数指标、接收预警信息，实现远程掌握流域的水质动态变化情况，及对污染超标的水域和污染源便于进行重点监测与治理。
（2）解析水体光谱数据，即叶绿素a、悬浮物、总氮、总磷、化学需氧量、氨氮等水质参数指标、污染源空间分布等。
①利用无人机载高光谱设备采集的数据+地面固定点位光谱监测采集的数据+人工水质采样检测数据+实地调查数据，结合通过计算机神经网络深度学习优化模型运算，构建具有普适性的水质反演算法黑匣子，解决反演算法模型不断优化，提高水质监测的精确度。
②高光谱数据预处理软件和高光谱水体多参数解析软件应用。高光谱数据预处理软件可实现原始数据的快速复原、辐射校正、光谱定标、几何校正等自动化批量处理，去除探测器的条纹噪声，标定光谱中心波长，对影像进行真实地理位置校正，生成可进行后续业务应用的高光谱数据产品。高光谱水体多参数解析软件可对水体高光谱数据进行反演，计算叶绿素a、悬浮物、总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、悬浮物等指标浓度，采用伪彩色标识呈现多参数平面可视化效果。
（3）高光谱技术应用于水质监测与传统水质采样对比
相较于传统的水质采样分析手段，使用光谱遥测设备可以与多种数据平台融合（如“智慧河长”在线监管平台等），单次扫描即可得到大范围的多水质参数的海量数据，并上传至数据平台进行图层融合；固定点位光谱监测测定过程是在水体原位进行，不需要消耗任何试剂，安装使用方便，可远程在线监测，单位成本低。还可以使用便携式高光谱水质检测设备进行实地检测，可实时获得检测结果，大大提高随机检查和执法的效率，降低作业成本和出错率。
四、实施效果
1、高光谱技术应用于农业监测服务
高光谱农学信息提取与农情监测模型的设计及推广，高光谱遥感与作物模型同化以及光谱信息挖掘等方面的研究，高光谱遥感与GIS、GPS相结合的作物长势评估、灾害监测和农业管理新模式，为农业遥感发展带来新活力。
2、高光谱技术应用于林业监测服务
松材线虫病疫木识别，相比于传统的人力巡查模式，用无人机高光谱监测技术可以地毯式覆盖排查，监测范围广且侦查效率高，可以大面积快速、精准诊断，可应用该项技术解决并建立试点示范，推广宁德全市乃至全省、全国。
3、高光谱技术应用于水质监测服务
高光谱应用于水质监测的浓度数据反演基于数学模型，通过数据积累优化数学模型可以进一步提高检测精度，而由于已采集的原始水体光谱数据可以长期无损保存，因此可以随时使用优化后的算法对历史数据进行重新计算得到更精确的结果。数据不再仅供一次使用，而是可以不断服务于迭代技术，拥有更高的价值。
