多光譜與高光譜的差異:波段、用途與 QGIS 選擇
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多光譜影像用少量波段(通常 4 到 13 個)記錄地表反射的光,每個波段涵蓋光譜中較寬的一段:藍、綠、紅、近紅外,以及少數幾個短波紅外。高光譜影像則用數百個窄而連續的波段記錄同樣的光,所以每個像素帶有一條完整的光譜,而不只是光譜上的幾個取樣點。
多光譜與高光譜的差異,一句話說清楚
多光譜能告訴您一塊農田是綠的、而且受到脅迫。高光譜還能告訴您是哪種作物、哪種礦物、哪種色素。
| 多光譜 | 高光譜 | |
|---|---|---|
| 波段數 | 4 到 13 個 | 100 到 300 個 |
| 免費衛星 | Sentinel-2、Landsat | EnMAP、PRISMA,需提出拍攝申請 |
| 無人機感測器 | 數千歐元 | 數萬歐元 |
| 單景資料量 | 數百 MB | 數 GB |
| 能回答的問題 | 植被、水體、建成區、受脅迫區域 | 哪個物種、哪種礦物、哪種塑膠 |

兩者各適合做什麼
多光譜幾乎涵蓋了 GIS 團隊使用衛星影像的所有工作,而且免費。Sentinel-2 每五天就會為陸地上的每個位置提供一景新的 13 波段影像,光靠近紅外波段就足以繪製作物、森林、水體、燒毀區域和建成區範圍。工具是指數運算,先算 NDVI(常態化差異植生指數),再用 Semi-Automatic Classification Plugin 做分類。樹冠覆蓋製圖那篇文章走的就是這條路線。
高光譜則能在同一個類別內做進一步區分。兩種作物在 Sentinel-2 的每個波段上看起來都一樣,但在 10 奈米的解析度下,光譜就不同了。礦物製圖是高光譜最早的用途,靠的是任何多光譜波段都看不到的吸收特徵。代價是感測器昂貴、資料量龐大,而免費衛星只能按需求拍攝,空間解析度 30 m,重訪週期以週計。
在 QGIS 中,什麼工作用哪一種
- 土地覆蓋、作物類型、森林範圍、淹水範圍。 用多光譜。免費、頻率高,QGIS 的分類工具本來就是為它設計的。
- 尚未顯現的作物脅迫、物種、礦物、污染、塑膠。 用高光譜:小範圍場址用無人機,區域尺度用 EnMAP 或 PRISMA。
- 需要看清小型物體的工作。 兩者都不行。它們都是 10 到 30 m 尺度的像素科學。屋頂、樹冠或游泳池是一個形狀,要用三波段的高解析度影像來判讀。AI Segmentation 是 TerraLab 為 QGIS 開發的外掛,做法正是如此:讀取 RGB 正射影像,每個物件回傳一個多邊形。
常見問題
Sentinel-2 是多光譜還是高光譜?
多光譜:13 個波段,解析度為 10、20 和 60 m。免費的高光譜任務有 EnMAP、PRISMA 和 NASA 的 EMIT。
什麼是紅邊?
葉片反射率在約 680 到 750 奈米之間的陡升段。植物受到脅迫時,紅邊的位置會位移,這也是 Sentinel-2 有三個窄波段橫跨紅邊的原因。
QGIS 支援高光譜資料嗎?
支援。高光譜影像就是一個有數百個波段的網格資料,所有網格工具都能讀取。EnMAP-Box 是 EnMAP 團隊開發的 QGIS 外掛,正是為這種情況而設計。
QGIS AI 專區整理了 AI 在 QGIS 內能做和不能做的事。影像相關的名詞,在正射鑲嵌影像與正射影像的差異那一頁接著說明。
開發的外掛,做法正是如此:讀取 RGB 正射影像,每個物件回傳一個多邊形。

