湖南日報全媒體記者 王銘俊

濕地，被譽(yù)為“地球之腎”，是保障國家生態(tài)安全和經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展的重要戰略資源和稀缺資源。對濕地資源實(shí)施精確監測與保護，是人與自然和諧共生的重要一環(huán)。

湖南大學(xué)李樹(shù)濤教授課題組通過(guò)高光譜探測技術(shù)獲取水質(zhì)含氮量、含磷量等信息，對濕地進(jìn)行長(cháng)期監測，顯著(zhù)提升了濕地資源監測與保護的效率。

6月24日，由李樹(shù)濤牽頭的“高空間分辨率高光譜成像與識別理論方法研究”項目，獲評2023年度國家自然科學(xué)獎二等獎。

“該項目用到的監測技術(shù)與傳統的方法有何不同？”在湖南大學(xué)機器人學(xué)院，記者望向平鋪開(kāi)來(lái)的眾多成像設備問(wèn)道。

李樹(shù)濤告訴記者，高光譜能夠獲取物質(zhì)的精細光譜“指紋”，識別物體材質(zhì)與成分，是一種空間——光譜合一的探測技術(shù)，在資源調查、環(huán)境保護、災害監測等國家重大需求領(lǐng)域發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。不過(guò)，高光譜的空間與光譜分辨率之間存在一種天然的矛盾。

該矛盾由光學(xué)成像原理本身所導致——想看清物體的空間大小和形狀，就難以看清物體具體的材質(zhì)；想看清材質(zhì)，就會(huì )犧牲空間的清晰度。李樹(shù)濤介紹：“針對這一矛盾，項目組歷經(jīng)長(cháng)期攻關(guān)，另辟蹊徑，發(fā)現了時(shí)間—空間—光譜的耦合成像機理，提出了一種全新的成像模式，實(shí)現了高空間分辨率高光譜的獲取。”該模式也被國際同行評價(jià)為“獲得了高質(zhì)量高光譜圖像”“卓越性能”“研究的新分支”。

此外，高光譜圖像包含幾十甚至數百個(gè)光譜波段，結構復雜，識別精度和效率面臨嚴重瓶頸。通過(guò)建立高光譜超像素空間——光譜聯(lián)合識別的新范式，項目組解決了高光譜圖像精準高效識別的難題。與此前國際先進(jìn)的像素級識別方法相比，識別速度、精度均得到較大幅度提升，被國際同行評價(jià)為“極大提升識別性能”“顯著(zhù)降低計算代價(jià)”“受到極大關(guān)注”。

目前，項目取得的技術(shù)成果已在高分對地觀(guān)測、精準農業(yè)、環(huán)境保護等領(lǐng)域，在中國空間技術(shù)研究院等單位開(kāi)展應用，解決了城市、山地等復雜場(chǎng)景的空間和光譜高分成像和目標精準高效識別難題。