高光譜相機(jī)在農(nóng)業(yè)和林業(yè)中的應(yīng)用包括研究不同小麥品種對品質(zhì)的影響以及品種與品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性。通過分析不同品種、不同肥水條件下關(guān)鍵生育時(shí)期的生化參量和光譜指數(shù)，可以預(yù)測和預(yù)測籽粒的品質(zhì)。2005年6月12日，我國首次使用高空監(jiān)測小麥條銹病的地物光譜儀，在昌平小湯山的國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究示范基地的小麥實(shí)驗(yàn)田，通過熱氣球近地遙感監(jiān)測小麥條銹病取得了初步成功，這在我國是首次嘗試。該研究利用全球定位系統(tǒng)（GPS）的精確定位，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）研究小麥條銹病的大范圍傳播規(guī)律，通過遙感技術(shù)探索實(shí)時(shí)監(jiān)測新途徑的方法（合稱為3S技術(shù)）。預(yù)計(jì)最終將建立基于網(wǎng)絡(luò)的小麥條銹病監(jiān)測和預(yù)警信息系統(tǒng)，為政府部門制定小麥條銹病防治決策提供科學(xué)依據(jù)，并為植物病害研究中信息技術(shù)的應(yīng)用提供新的借鑒方式。

該研究項(xiàng)目的成功將推動(dòng)我國重要農(nóng)作物病害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化，從而實(shí)現(xiàn)對病害大規(guī)模蔓延情況的提前了解，確保糧食生產(chǎn)，提高農(nóng)民收入，并縮小我國在植物病害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與國際前沿水平之間的差距。農(nóng)業(yè)作物生長情況監(jiān)測主要使用紅外波段和近紅外波段的遙感信息，通過植被指數(shù)(NDVI)與作物的葉面積指數(shù)和生物量之間的正相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。利用NDVI的變化曲線，尤其是后期的變化速率，可以很好地預(yù)測冬小麥的產(chǎn)量，預(yù)測結(jié)果精確度較高。

在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，通過高空間分辨率和高光譜分辨率的航空和航天遙感技術(shù)，可以及時(shí)地提供農(nóng)作物的生長情況、水肥狀況和病蟲害情況。這些信息被稱為“征兆圖”，能夠用于診斷、決策和估產(chǎn)等用途。為了實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，需要利用航空遙感或建立全球數(shù)據(jù)采集網(wǎng)來重復(fù)收集數(shù)據(jù)，也可以利用多顆小型衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

高光譜相機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛。它可以用于農(nóng)業(yè)，通過檢測作物植被的健康狀況，提供農(nóng)民所需的信息，以實(shí)現(xiàn)精確施肥和水分管理。它還可以用于環(huán)境監(jiān)測，識(shí)別并監(jiān)測空氣和水中的污染物。在醫(yī)療領(lǐng)域，高光譜相機(jī)可以用于皮膚病的早期診斷和治療。此外，高光譜相機(jī)還廣泛用于地質(zhì)勘測和礦物探測等領(lǐng)域?？傊?，高光譜相機(jī)在不同領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，為我們提供了更準(zhǔn)確、全面的信息。

高光譜遙感和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究存在一些基本問題，有待進(jìn)一步解決。這些問題包括在環(huán)境脅迫下的遙感機(jī)理和遙感標(biāo)志的研究。

利用遙感和GIS技術(shù)的集成對于診斷作物脅迫的影響、分析作物的生長環(huán)境和收獲產(chǎn)量的分布差異以及研究環(huán)境脅迫對產(chǎn)量形成的影響具有重要作用。為了解決上述理論和應(yīng)用問題，需要運(yùn)用高光譜、高分辨率、雷達(dá)遙感等高級(jí)技術(shù)手段，同時(shí)應(yīng)用“三S”集成技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

我們可以分析和估算植被的葉面積指數(shù)、生物量、全氮量和全磷量等生物物理參數(shù)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究中，高光譜遙感具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，可以從遙感數(shù)據(jù)中提取生物物理和生物化學(xué)參數(shù)，即通過使用高空的高光譜遙感數(shù)據(jù)來估算一些重要的生物和農(nóng)學(xué)參數(shù)。這種研究有助于理解生態(tài)系統(tǒng)的過程，如光合作用、C、N循環(huán)等，并且可以用來描述和模擬生態(tài)系統(tǒng)。

研究作物的光譜特征，運(yùn)用農(nóng)學(xué)遙感機(jī)理進(jìn)行應(yīng)用，具有廣闊的前景和效益?？梢赃\(yùn)用遙感估產(chǎn)技術(shù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況，早期診斷病蟲害問題，并提前預(yù)測產(chǎn)量情況。此外，可以利用農(nóng)學(xué)遙感機(jī)理實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害（如水災(zāi)、旱災(zāi)、火災(zāi)、蟲災(zāi)、病害等）的情況，評估損失程度。還可以監(jiān)測主要農(nóng)作物的生長狀況和播種面積，預(yù)測產(chǎn)量情況，進(jìn)行草地估產(chǎn)、草畜平衡估算。此外，農(nóng)學(xué)遙感機(jī)理還能用于監(jiān)測和評估農(nóng)業(yè)自然資源和環(huán)境的變化情況，以及全國耕地的變化情況。

環(huán)境監(jiān)測廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。在石化工業(yè)中，它主要用于對石油產(chǎn)品、塑料、添加劑和催化劑等中的元素進(jìn)行分析，同時(shí)還可以監(jiān)測有害元素的含量是否超標(biāo)。在生態(tài)環(huán)保方面，環(huán)境監(jiān)測用于分析污水或水中的有害金屬，并檢測植物中殘留的無機(jī)元素。在建筑和建材工業(yè)領(lǐng)域，它被用于識(shí)別城市地物和人工目標(biāo)，以分析水泥、玻璃和耐火材料等物質(zhì)。

我國正在緊鑼密鼓地開發(fā)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測衛(wèi)星，計(jì)劃在2005年前完成包括兩個(gè)光學(xué)衛(wèi)星和一個(gè)雷達(dá)衛(wèi)星在內(nèi)的小型衛(wèi)星星座。到2010年前，我們將研制出四個(gè)光學(xué)衛(wèi)星和四個(gè)雷達(dá)衛(wèi)星，組成更強(qiáng)大的小型衛(wèi)星星座，以實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候?qū)Νh(huán)境和災(zāi)害的監(jiān)測。自然災(zāi)害監(jiān)測和災(zāi)情評估可涵蓋多種類型，如洪澇、干旱、雪災(zāi)、森林火災(zāi)、地震和海洋狀況等。

高光譜相機(jī)的第一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是農(nóng)業(yè)。該技術(shù)可幫助農(nóng)民監(jiān)測作物的生長狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲害等問題。通過收集和分析作物反射的光譜數(shù)據(jù)，高光譜相機(jī)可以提供準(zhǔn)確的作物營養(yǎng)狀態(tài)、水分含量和疾病感染程度等信息，幫助農(nóng)民制定科學(xué)的農(nóng)業(yè)管理決策。

高光譜相機(jī)的第二個(gè)應(yīng)用是環(huán)境監(jiān)測。

該技術(shù)可用于監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)狀況、土壤污染等環(huán)境參數(shù)。通過采集不同波長的光譜數(shù)據(jù)，高光譜相機(jī)可以識(shí)別并定量分析特定物質(zhì)的含量和分布情況，提供準(zhǔn)確的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，為環(huán)境保護(hù)和生態(tài)管理提供重要參考。

高光譜相機(jī)的第三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是醫(yī)療診斷。

該技術(shù)可用于非侵入性的醫(yī)學(xué)影像檢測，提供準(zhǔn)確的生物組織成分分析和病變檢測。通過測量不同波長的光譜數(shù)據(jù)，高光譜相機(jī)可以獲取細(xì)微的組織特征和病變信號(hào)，為醫(yī)生提供進(jìn)一步診斷和治療方案的依據(jù)，提高醫(yī)療診斷的準(zhǔn)確性和效率。

高光譜相機(jī)的應(yīng)用前景廣闊，不僅可以在農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療診斷等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，還可以應(yīng)用于食品安全檢測、地質(zhì)勘探、氣象預(yù)測等多個(gè)領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的拓展，相信高光譜相機(jī)將在未來得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

赤潮是指海水中的微藻、細(xì)菌和原生動(dòng)物過度增殖或聚集的一種現(xiàn)象，導(dǎo)致海水變色。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和沿海富營養(yǎng)化的加劇，赤潮的發(fā)生頻率和規(guī)模不斷擴(kuò)大，給漁業(yè)資源和海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來破壞，赤潮毒素也嚴(yán)重威脅人類生命安全。中國海域在2002年共發(fā)生79次赤潮，累計(jì)面積超過10,000平方公里，造成直接經(jīng)濟(jì)損失2300萬元。通過使用機(jī)載高光譜相機(jī)，獲得了赤潮現(xiàn)場8G高光譜數(shù)據(jù)。通過海監(jiān)船的現(xiàn)場采樣和事后數(shù)據(jù)分析，利用高光譜相機(jī)獲取的數(shù)據(jù)能夠迅速反映赤潮情況，有助于早期發(fā)現(xiàn)、分類、控制和治理赤潮，從而減少赤潮的危害。

海洋資源普查方面，我們可以使用高光譜相機(jī)獲取海陸相互作用區(qū)域的高分辨率圖像。這種相機(jī)能夠同時(shí)滿足海洋和陸地的需求。目前，高光譜相機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于我國一些重點(diǎn)地區(qū)（如黃河口、長江口和珠江口）的資源和植被調(diào)查，海岸帶的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以及海岸帶變遷的長期研究。葉綠素分布是與海洋初級(jí)生產(chǎn)力、海水富營養(yǎng)化、赤潮等密切相關(guān)的指標(biāo)。同時(shí)，它也是研究全球氣候變化的重要依據(jù)。目前，利用高光譜相機(jī)已經(jīng)可以相對準(zhǔn)確地確定大洋和遠(yuǎn)海中的葉綠素分布情況，但是對近岸水體葉綠素分布的反演精度還有待進(jìn)一步提高。

目前高光譜相機(jī)的應(yīng)用不僅局限于以上實(shí)際場景，而且在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域中扮演著重要的角色。隨著面陣探測器陣列制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些新型成像光譜技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。這些光譜儀具備可靠性和穩(wěn)定性，并且體積小巧、重量輕、光譜分辨率高、實(shí)時(shí)性更好，還可以覆蓋更廣闊的光譜范圍。