从二十世纪八十年代至今，高光谱遥感技术的发展，促使人类地学研究的范围、尺度、内容和研究方法发生了革命性的变化，其与地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）技术的结合，更是为人们源源不断地提供高精度定位、高频度、多频谱不同级次的宏观影像，极大地拓宽了人类的视野和视觉能力，从不同级次上揭示地球各个圈层的相互联系和相互作用。
如今，高光谱遥感技术在数据获取、辐射定标、光谱重建、数据处理、地物识别等方面取得了很大的进步，越来越多的国家和地区正在将高光谱遥感技术广泛应用于不同领域之中。在本期文章中，将对高光谱遥感技术的广泛应用进行分析。
01 助力“碳达峰”“碳中和”国家战略
近年来，“碳达峰”“碳中和”已经成为关乎国计民生的热词，我国将力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。“减排、增汇”是实现“碳达峰”“碳中和”目标的核心，必须协同并举，加强我国基于碳监测数据的碳排放、碳汇核算工作。因此，利用高光谱卫星进行全球二氧化碳监测已经成为一种重要手段，是公认的可在洲际、区域和局部尺度上获取量化的、精度高的碳通量信息的措施。
△我国在2016年成功发射中国碳卫星TanSat
成为国际第三颗温室气体卫星,用于全球大气二氧化碳浓度监测
开展碳监测卫星产业则能够提供更具精细的空分辨率的碳监测数据，可实现更具时间持续性的局部地区监测和更具有空间定位精度的地区监测，有利于明确临界地区的“源”、“汇”归属。同时，结合高分遥感影像可对林木、城市建筑、路面面积进行地区级碳中和能力评估。
此外，发展地区性碳卫星能力建设可大大提升地区科技知名度，有利于打造创新科技名片，为地区高科技发展提供动力。
02 地质勘测
卫星遥感高光谱影像光谱分辨率高，具有光谱合一的特点以及综合信息量大、监测频率高、范围广等优点，能够准确、详细地反映地质和矿产资源的纹理特征，可为矿产资源调查提供重要依据与线索。
利用高空间分辨率遥感数据可生成全国矿山资源一张图，不仅可以开展矿产资源开发利用现状调查、矿山环境监测和矿产资源规划等工作，还可以分析并获取矿产资源开发客观数据，为矿政管理部门在矿产资源规划、矿产资源开发秩序整顿、矿山地质环境治理等方面提供重要的技术支撑和决策依据。
另外，在矿物识别和矿物精细识别的基础之上，根据矿物共生组合规律和矿物自身的地质意义指示作用，直观地反演各种地质因素之间的内在联系，可提高高光谱在地质应用中分析和解决地质问题的效能。
03 森林健康监测
△天宫一号高光谱可见光近红外数据识别的森林覆盖图
森林健康监测主要包括对林木生长条件监测和病虫害监测。传统的林木健康的监测方式是人工现场勘查，需要较大的人力和时间成本的投入，并且往往获取的都是以“点”状形式的林木健康状况，难以覆盖整片林木的健康状况。而通过高光谱卫星遥感进行林木健康监测，则具有周期性强、覆盖范围广等明显优势，根据其“图谱合一”的特点，能够通过光谱反射率的对比有效识别森林病虫害信息。
△红色区域为识别出的受到病虫侵蚀的树木
受病虫害影响的林木，在光谱反射率和温度方面都会发生异常现象，使得树叶在可见光和近红外波段的吸收和反射特征发生变化，所以根据高光谱遥感卫星采集的数据，通过图像增强处理和信息提取技术，可识别光谱反射率的差异和结构异常，从而实现对林木健康状态的监测。
04 应急灾害监测
近些年，在城区、林区发生的火灾、爆炸等事故频发，造成了极为严重的损失，如天津港爆炸、沈阳天然气爆炸、四川大凉山林火等。在火灾监测方面，卫星遥感能够克服时间、空间上调度困难的问题，为应急救灾提供决策数据；如在2020年自然资源部国土卫星遥感应用中心充分利用2米/8米光学卫星星座三星组网拍摄能力，于3月30日至4月1日连续追踪四川凉山木里森林火情发展，形成了森林火灾遥感影像解译图，监测成果提交应急指挥一线用于辅助决策。
05 气象环境监测
△“环境一号”卫星高光谱影像图
针对气象环境，小卫星星座可以集对流层大气遥感图像，能够对台风、梅雨、云团等强灾害天气进行监测和预报，同时对海浪信息进行实施评估和预警，也可以通过卫星获取雨季水涝情况，为排给水、治水、防洪防涝等政策提供数据支撑。
06 海洋遥感
△珠海市水质监测叶绿素a浓度专题图
海洋遥感是20世纪后期海洋科学取得重大进展的关键技术之一 ，其主要目的是了解海洋、研究海洋、开发利用和保护海洋资源，因而具有十分重要的战略意义。随着科学技术的发展，高光谱遥感已成为当前海洋遥感前沿领域。
由于中分辨率成像光谱仪具有光谱覆盖范围广、分辨率高和波段多等许多优点，因此已成为海洋水色、水温的有效探测工具。它不仅可用于海水中叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、某些污染物和表层水温探测，也可用于海冰、海岸带等的探测。
其中，海表温度和叶绿素浓度是海洋生态环境的基础要素，其分布反映了海洋浮游植物的聚集区和生存环境情况，通过它们也可以间接监测或预报大洋渔场等资源和海洋水质的时空分布。高光谱遥感卫星能够大范围、全天候地获取海面影像，通过对影像的解译分析，能够有效获取海表温度、海洋水色参数，为海洋环境监测、海洋渔业等有关部门提供数据支撑，这对海温预报和海洋渔场环境监测具有重要的意义。
07 农业遥感
△基于高光谱卫星遥感数据的农作物的精细分类
现代的高光谱遥感技术发展很快，已经能够动态、快速、准确、及时地提供各种对地观测数据。精准农业要求生产和资源利用上的“精”和管理发展上的“准”。高光谱遥感在农业科研和应用技术上有以下的相关工作：
1、作物个体生长状况与作物叶片光谱关系的研究；
2、利用多时相的高光谱数据提取出光谱物征对不同植被和作物进行识别和分类；
3、对植被的叶面积指数、生物量、全氮量、全磷量等生物物理参数进行估算；
4、遥感信息模型研究；
5、利用植被指数进行地表覆盖分析或作物长势的动态监测；
6、农作物长势监测。
△病害胁迫，越黄发病越严重，越绿发病越轻
高光谱遥感在精准农业中的发展有很多趋势。用于精准农业的新型遥感技术仍是当前研究的主要内容之一，它还需要基础农业信息系统的设计与建立，GIS支持下农作物征兆信息提取和农业诊断系统和MIS，支持下的决策支持系统模型研究。
08 城市监测
高光谱和高空间分辨率遥感数据的结合，可以细分出城市地物和人工目标。遥感卫星能够捕捉到地表的夜间灯光、夜间火点等辐射源，观测夜间地球表面的光亮，这些光亮主要来自人类活动，如居住区、工业区，甚至渔船照明，也包括火灾。光亮可被量化计算，从而衡量人类活动的活跃程度，被广泛应用于国民经济与国家安全领域。
此外，卫星遥感影像具有客观、准确、时效性高等特点，为城市规划建设和监督执法提供了一种系统有效的高技术手段，在城市规划建设管理中可以起到重要的作用，在违法建设监测方面可以发挥良好的成效。基于卫星遥感影像，提取特定对象的变化图斑，实现重点对现有建筑物顶部，城乡街道等违法用地、违法建筑的早发现、早制止、早处理，并实现带图执法，有助于提高执法工作效率，减少执法成本；另一方面，依据高分辨率卫星影像对土地批后项目进行月度持续监管，全过程监测其建设状态。
09 国际贸易与数据金融
世界各国重点工业园区、港口、机场是世界自由贸易的重要载体和平台，从卫星遥感大数据的角度看着它们“成长”，可以感受到世界贸易生机勃勃的景象。从卫星图像和大数据可以识别全球范围内交易各种商品（包括矿物、金属、能源、电力、碳排放等）的新信息，将隐藏在卫星图像层下的信息挖掘出来支撑何种贸易和投资。
010 军事应用
高光谱影像由于其具有的丰富地面信息，从一开始就被应用于军事领域，并在实际应用中表明这种光谱成像技术在军事上具有很高的应用价值，因而军用卫星上采用这种遥感器的趋势正在快速增长。在军事侦察、识别伪装方面，它能够根据目标与伪装材料不同的光谱特性，利用成像光谱仪可以从伪装的物体中自动发现目标;在调查武器生产方面，超光谱成像仪不但可探测目标的光谱特性、存在状况，甚至可分析其物质成分，从而可采集工厂产生的烟雾，直接识别其物质成分，判定工厂生产的武器，特别是攻击性武器。
目前，高光谱数据处理模块与软件不断业务化和商业化，作为一项基于融合光谱和遥感两项技术的新兴科技，高光谱遥感技术正在数字经济的发展中彰显出无限的可能性与活力。相信随着高光谱预处理技术与信息提取技术的进一步发展，未来的高光谱技术，将具备更多种类的应用模式，直接为用户提供丰富多彩的信息产品，满足更多层次用户的需求。