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　　不同物质有它独→属的“指纹光谱”，高光谱遥感技术可准确捕获这一重要信息，提高人眼及遥感观测能力。

　　看过纪录片《我在故宫修文●物》的观众或许会对如下场景有印象：技术人员用一台仪器扫描︻古字画，扫描信息经过专业处理后，文物▃修复专家就能发现字画上肉眼看不见的信息，甚至还能分析出绘画技法和当时用的颜料。

　　这台神奇的仪器就是中科院遥感与数字地球研究所(以下简称中科院遥感地球所)研发的高光谱扫描仪。高光谱遥感为何有如此的超能力?除文物检测修复外还有哪些应用?我国在高光谱遥感领域的研发水平又如何?

　　利用高光谱技术能提取古ξ画的颜料信息，推算颜料产地，从而能在修复时精准选用颜料

　　人们日常生活中所见的光，是由多种颜色构成的复色光，通过棱镜等分光后显现的是单色光。这些单色『光按不同波长(或频率)大小依次排列形成的图案，就是光谱。

　　光谱分析是人类借助光认知世界的重要方式，地球上不同的元素及其化合物都有自己的♀光谱特征，光谱因此被视为辨别物质的“指纹”。如果说肉眼光学成像能看到物质的形状、尺寸等信息，光谱分析则能获ξ　取物质的成分信息。

　　要获取更丰富、精◥细的物质成分信息，除了提升分光系统性能外，还可以改进分光方法、呈现方式等——高光谱遥感就是这样一种思路。中科院遥感地球所高光谱遥感研究室主任张立福介绍说，高光谱遥感的特点是能在可见光到短波红外的『光谱区间连续成像，传统的彩色相机只能记录红绿蓝三个通道的影像，且每个通道的带宽很宽，而高光谱成像所记录的通道数量可以达到数百个，且光谱通道∮很窄，分辨率很高，其光谱探测范围远远超过了人类肉眼的感知范围，能够探测人眼无法看到的大量信息∮，提高人们对自然和物质的认识。

　　因为能在非常窄的光谱波段内获取丰富的信息，利用︽高光谱技术获取的信息分辨率很高，甚至能分辨出观测物质的分子和原子结构，这是普通的光学遥感所达不到的。

　　如何运用高光谱技术鉴定、修复古字画?在中科院遥→感地球所高光谱研究室实验室，张立福画了一张图，并为记者解释高光谱遥感成像的原理：高光谱仪器扫描字画表面，获取图像上每个点的光谱数据;因为高光谱连续成像的特征》，能够获得目♀标数百张不同波长的图像，这些图像叠加起来，在三维空间上就能形成一个图像立方体，将每个像素对应的数百张数字图像的数值连接起来，就成为一条光谱曲线。

　　“不同物质甚至不同年代的物质反映出的光谱信息也有差异，也就是有一条独属于它的‘指纹’光谱。如果两个物体的成分信息一致，得出来的曲线应该基本吻合;如果某一条曲线的局部有较大波动，就能推算出其中有异常。”张立福说。

　　以故宫藏▅品《崇庆皇太后八旬万寿图》为例，该画描绘的⊙是乾隆皇帝的母亲崇庆皇太后八十大寿时现场祝寿的实景，历经250多年之后非常残破，绢面有缺损断裂，甚至还有霉迹。要想恢复原作风貌，修复该画时就要了解当时所用的颜料。中科院遥感地球所高光谱研究团队利用高光谱╱扫描仪对古画颜料进行了扫描，提取了古画颜料信息，由此推算出》当初绘画所用矿物原料的种类。根据不同颜料产地光谱曲线的差异，科技人员甚至还能反推出颜料的产地——这就为修复选用精准颜料提供了依据。

　　张立福说，中国古书画所用材料，大多为绢和纸，质地纤薄，年代久远容易破损、掉色。高光谱分析技术不损害文物本体，能帮助修〒复专家了解古书画的颜料组成、绘画技法，甚至能及早发现书画潜在的病害信息。

　　借助高光谱技术可检测果蔬农药残留，未来还可能随时检测雾霾

　　在中科院遥感地球所高光谱研究室实验室，张立福向记者展示了一盆绿萝。从表面看，这盆绿萝的叶子没有＠ 什么特别之处，但经过高光谱仪的“眼睛”观察，一块白色区域就在电子屏上显示出来。“绿萝中有几片塑料做的叶子，肉眼几乎难以发现，但由于它和正常叶子的光谱信息有很大差别，就躲不过高光谱的‘眼睛’。”张立福说。

　　利用该原理，高光谱还能用在果蔬农药残留的卐检测上。有没有残■留农药、残留多少农药，呈现的光谱特征会有细微的差别，通过分析这些差别，专业人员就能做出科学的判断。

　　张立福说，相较于传统食品安全▽取样化验等检测方式，高光谱技术检测##有无接触、无损伤的##点，可以大大提升检测效率。此外，根据不同生长日期或产地的果蔬光谱特征也不同的原〓理，高光谱技术还能用于检测果蔬##鲜度、进行产地溯源等。

　　张立福介绍，基于高光谱原理，科研人员目前正在研发可供智能手机使用的︻高光谱检测应用系统。他希望未来手机有高光谱检测功能，结合云计算、大数据，人们能够随时随地用手机快速检测食品安全问题。这样，农民拿手机就能检测果蔬病虫害信息，并把这些数据发送到云端，后方科研人员可以根据这些信息预知哪里可能爆∏发病虫害。

　　“从果蔬农药残留检测到化妆品重金属检测，水体、土壤等环境『污染监测，再到牙齿、皮肤等医学检测，高光谱技术应用有很大的想象空间。”张立福说，不同空气颗粒反射的光谱不同，未来人们甚至都能通过手机及时、准确地监测雾霾。

　　高光谱技术属于遥感技术范畴。通常人们提到遥感，就往▲往联想到##遥感、航空遥感等，认为遥感和老百姓的日常生活没有直接关系，其实不然。3S技术(地理信息系统、定位系统、遥感)中，前两个“S”已经与人们的生活息息相关，人们已在手机中普遍应用，现在缺少的是第三个“S”与老百姓的生活关联起来。高光谱遥感技术的应用，表明遥感技术正在走进人们的生活。“我们所做的，就是要使高光谱遥感技术飞入寻常百姓家。遥感与智能手机的结合，将使‘遥感’无处不在。”张立福说。

　　我国在高光谱遥感研究上处于国际地位

　　巨大↓的应用前景，使高光谱遥感技术▲成为当前国际上遥感〓技术的前沿领域。

　　据专家介绍，我国在高光谱遥感研究上，处于国际地位。

　　张立福说，受制于科研经费支持等原因，本世纪初我国高光谱研究一度发展缓慢。近年来我国加大了对高光谱的支持力度，科研人员也取得了一系列成果。他介绍，我国在高光谱基础研究及信∞息数据积累等方面走在国际前列;同时，科研人员不断扩大高光谱的←应用领域，在成像光谱地面测量与光谱图像模拟、高光谱图像智能处理与信息提取、##的应用领域拓展等多方面取得了系列国际的研究。

　　“我国在高光谱技术方面有较强的积累，但光谱仪器的一些关键器件还需要进口，一定程度上影响了我国高光谱技术应用的自主性。”张立福说，###科学仪器设备制造方面的不足与我国在材料学、制造工艺等方面整体水平不高有关，他呼吁我国有更【多的、不同♀领域的科研人员参与到高光谱的研发中，提高光谱仪器制造能力，使我国成为高光谱研究强国。