Hyperspectrale data kubus [NASA]
Multispectrale sensors zoals de Landsat Thematic Mapper, SPOT, AVHRR genereren beelden met een paar relatief brede spectrale banden. Een spectrale band is een afgebakend segment golflengtes binnen het elektromagnetisch spectrum. Multispectrale data bevat informatie over 10 tot 100 verschillende spectrale banden, hyperspectrale verzamelen beelddata in meer dan honderd smalle, opeenvolgende spectrale banden tegelijkertijd, en ultraspectrale data bevat info over meer dan 1000 verschillende banden. Geplande hyperspectrale missies zijn de Duitse EnMAP (DLR, 2015) en de Italiaanse PRISMA (ASI, 2013).
Voor elke pixel in een beeld registreert de sensor voor verschillende spectrale banden de lichtintensiteit. Hiermee kan een continue spectrum voor elke pixel in het beeld worden verkregen. Hoe groter het aantal banden, des te groter de spectrale resolutie en des te meer informatie er uit te onderscheiden valt. Met hyperspectrale sensoren kunnen dus gedetailleerdere spectrale signaturen worden gemaakt dan met multispectrale sensoren, en deze hebben een beter vermogen om verschillende landschapselementen en objecten te onderscheiden.
Zo’n continu spectrum heet een spectrale signatuur. Dit is het verdelingspatroon van de frequentie van de straling die weerkaatst of uitgestraald wordt door een object. Elk object heeft een eigen spectrale signatuur, een soort vingerafdruk. Deze variaties in reflectie zijn te zien als we de spectrale signaturen of spectrale reflectie-curves (plots van reflectie versus golflengte) vergelijken voor verschillende materialen.
Multispectraal versus hyperspectraal [Belspo]
Sterke neerwaartse afbuiging van de spectrale curven markeren de golflengtebereiken waarvoor het materiaal de invallende energie selectief absorbeert. Deze eigenschappen worden absorptiebanden genoemd. De algehele vorm van een spectrale curve en de plek en sterkte van absorptiebanden, oftewel het verdelingspatroon van de frequentie van de straling die weerkaatst of uitgestraald wordt door een object, kan in veel gevallen worden gebruikt om verschillende materialen te onderscheiden en te identificeren. In vergelijking met bodems heeft vegetatie heeft bijvoorbeeld een hogere reflectie in het nabij-infrarode bereik (750 nm - 1.4 μm) en een lagere reflectie van het rode licht (620 - 750 nm).
Ook kan de toestand van een een object worden waargenomen, bijvoorbeeld de gezondheid van een gewas.
Spectrale signatuur voor gezonde suikerbieten versus gestreste suikerbieten.
Of de type vegetatie:
Toepassingen
Multispectrale en hyperspectrale gegevens zijn bruikbaar in een breed scala van toepassingen waar het van belang is om eigenschappen van objecten op de grond te identificeren of te classificeren met een hoge nauwkeurigheid en resolutie. Dergelijke toepassingen omvatten:
- Bosbouw: Boskartering/indeling, bosmonitoring (bijvoorbeeld de gezondheidstoestand)
- Landbouw: Precisie landbouw, gewastype, groei monitoren, opbrengstvoorspelling, bodemkarakteristieken en gewasaantasting door ziekte, ongedierte of droogte
- Geologie: Mineralen in kaart brengen, gevolgen voor het milieu van mijngebieden
- Milieu-monitoring: Algenbloei, opsporing van olievervuiling, monitoren van land en zee
- Overheid: monitoring van het bodemgebruik, stedelijke planning / management
- Defensie en veiligheid: militair doelwit detectie / identificatie, monitoring, opsporing en redding