В задачах дистанционного зондирования Земли бывает важно не только получить изображение поверхности, но и понять свойства объектов: их состав, влажность и физическое состояние. Возможностей видимого и ближнего ИК-диапазонов для этого часто недостаточно. В таких случаях более информативным оказывается коротковолновый инфракрасный диапазон — SWIR.
Этот метод используют в промышленном контроле, научных исследованиях и мониторинге.
Что такое SWIR-диапазон
SWIR (Shortwave Infrared) — коротковолновый инфракрасный диапазон с длинами волн примерно 1000–3000 нм, расположенный между NIR и MWIR.
В отличие от средне- и длинноволнового ИК диапазонов, где фиксируется тепловое излучение объектов, в SWIR изображение формируется за счет отражения и поглощения падающего излучения, что делает его визуально близким к видимому диапазону и обеспечивает высокую контрастность и детализацию.
Такой вид съемки позволяет получить данные, недоступные в видимом и ближнем ИК диапазонах: характерные полосы поглощения воды, азота, гидроксидов, сульфатов, сульфидов и карбонатов. По ним можно выявлять различия в составе объектов и оценивать их физическое состояние.
Типы SWIR-камер
По платформе использования:
- наземные,
- спутниковые,
- для БАС.
По формату изображения:
- Монохромные — регистрируют излучение в одном спектральном диапазоне.
- Мультиспектральные — формируют несколько изображений в разных длинах волн.
- Гиперспектральные — регистрируют десятки и сотни узких спектральных каналов.
Области применения
Геология и геофизика
Используется для поиска и оценки месторождений. Съемка обнажений горных пород в коротковолновом инфракрасном диапазоне позволяет более точно определять отдельные минералы и их группы, включая листовые и каркасные силикаты, бораты и сульфаты.
Экологический мониторинг
Помогает обнаружить нефтяные пленки на поверхности воды, определить их тип, оценить толщину слоя и очертить границы загрязнения.
Сельское хозяйство
Применяется для оценки состояния растений, их потребности в питательных веществах и водообеспеченности. Позволяет регистрировать полосы поглощения воды и азота, которые не видны в ближнем инфракрасном и видимом диапазоне.
Лесное хозяйство
Позволяет проводить мониторинг состояния экосистемы: определять индекс влажности лесных угодий, обнаруживать участки иссушения или переувлажнения лесов или местностей с лишайниковым покровом.
Новая SWIR-камера для БАС
До недавнего времени применение мультиспектральной SWIR-съемки было ограничено лабораторными условиями и спутниковыми платформами, но развитие сенсорных технологий открыло возможность использовать этот диапазон в формате оперативной аэрофотосъемки с беспилотников.
Геоскан и НТЦ УП РАН разработали первую отечественную односенсорную мультиспектральную SWIR-камеру для БАС.
Она отличается от предыдущих российских решений высоким разрешением снимков и возможностью одновременной съемки в четырех спектральных интервалах. Это существенно расширяет возможности беспилотных систем в научных и прикладных задачах.
Появление такого продукта выводит коротковолновый инфракрасный диапазон за пределы лабораторий и спутниковых платформ и позволяет получать данные, ранее недоступные для обследований с БАС. К примеру, с помощью камеры можно определять минералогические особенности горных пород, влажность почв и состояние растительности.
Преимущества SWIR-камеры
- Одновременно фиксирует изображение в четырех спектральных интервалах и передает данные на один сенсор с разрешением 4,8 Мпикс.
- Обладает массой менее 100 г, компактна, проста в монтаже и использовании.
- Позволяет регистрировать отраженное излучение в диапазоне длин волн от 900 до 1700 нанометров и получать данные, недоступные в видимом спектре.
- За один кадр формирует четыре снимка в каждом спектральном диапазоне камеры.
Основные параметры
- Рабочий диапазон: 900–1700 нм.
- Четыре спектральных канала с разрешением 1,2 Мпикс каждый.
- Электронный глобальный затвор.
- Ширина полосы пропускания: 25–35 нм в зависимости от канала.
- Угол обзора (диагональный): 56°.
- Габариты камеры: 35×35×65 мм.
Интеграция с БВС
Оборудование протестировали на БАС «Геоскан 201». Результаты испытаний показали:
- Четкость снимков, низкий уровень шумов и стабильное формирование изображений в четырех каналах SWIR-диапазона.
- Необходимое для дальнейшей фотограмметрической обработки перекрытие изображений.
- Автоматическую настройку экспозиции камеры за счет улучшенного микропрограммного обеспечения системы.
В 2026 году Геоскан планирует интегрировать систему и в другие модели БАС для аэрофотосъемки: Геоскан 401 и Геоскан 701.
Это расширит возможности мониторинга водных объектов, проведения мультиспектральных и геологоразведочных съемок как для работ на малой высоте с детальным огибанием рельефа, так и на обширных территориях.