近年來(lái)，隨著低空無(wú)人機(jī)、傾斜攝影測(cè)量、高分衛(wèi)星和光譜技術(shù)的快速發(fā)展，遙感在考古領(lǐng)域的結(jié)合越來(lái)越緊密，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分文物的日常監(jiān)測(cè)，而且為文物的保護(hù)、利用和展示提供了充分的技術(shù)支持。高光譜遙感是許多遙感技術(shù)之一。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，它已逐漸應(yīng)用于軍事偵察、礦產(chǎn)資源勘察、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)、食品檢測(cè)等領(lǐng)域。高光譜遙感不僅具有傳統(tǒng)遙感的功能和功能，而且具有高光譜分辨率和高圖譜集成的特點(diǎn)，在文物物質(zhì)識(shí)別、增強(qiáng)和提取隱含信息方面具有很大的應(yīng)用潛力。

增強(qiáng)和提取隱含信息

①高光譜遙感的概念和特點(diǎn)

高光譜遙感是利用高光譜成像儀在可見(jiàn)光到短波紅外的連續(xù)遙感成像技術(shù)。其光譜分辨率高達(dá)納米(nm)數(shù)量級(jí)，圖像上的每個(gè)像元都包含被測(cè)對(duì)象光譜特征的連續(xù)光譜曲線。高光譜遙感技術(shù)所涵蓋的光譜檢測(cè)范圍超出了人眼的感知能力，相較普通相機(jī)它有著更廣泛的光譜覆蓋范圍和更高的光譜分辨率。在從黑白全色圖像到高光譜圖像的信息鏈中，不斷豐富了圖像的數(shù)據(jù)信息，為文物對(duì)象的物理化學(xué)特性分析提供了更豐富的信息。舉例來(lái)說(shuō)，利用高光譜遙感技術(shù)可以識(shí)別壁畫(huà)表面顏料類型，并判斷它們?cè)诒诋?huà)中的分布范圍，從而為壁畫(huà)的保護(hù)方案制定和修復(fù)提供可靠的定量依據(jù)。

高光譜遙感具有光譜分辨率高、波段多、圖譜一體化、無(wú)損等特點(diǎn)。納米光譜分辨率為反映文物光譜的微妙特征提供了可能性。數(shù)百個(gè)連續(xù)光譜波段包含了更多的文物光譜空間信息。圖譜集成的特點(diǎn)使高光譜圖像具有文物光譜和空間信息，無(wú)損檢測(cè)是文物保護(hù)領(lǐng)域提倡的一種方式。

②高光譜遙感的應(yīng)用范圍

針對(duì)文物保護(hù)領(lǐng)域，高光譜遙感的應(yīng)用主要集中在以下四個(gè)方面，這些結(jié)論來(lái)自于國(guó)內(nèi)外高光譜遙感應(yīng)用文獻(xiàn)的總結(jié)和一些工程實(shí)例：

在文物保護(hù)過(guò)程中，文物的空間形式、表面紋理和成分一般應(yīng)保留。紋理信息是反映文物顏色和直觀圖像的最重要的信息。通常由膠片或數(shù)碼相機(jī)獲得，波段范圍主要集中在可見(jiàn)光范圍內(nèi)。高光譜遙感的應(yīng)用可以為文物紋理信息的保留增加更多的內(nèi)涵，不僅包括顏色信息，還包括普通相機(jī)無(wú)法識(shí)別記錄的近紅外和短波紅外波段的光譜信息。由于這些信息的保留，它為文物的保護(hù)和識(shí)別提供了基礎(chǔ)。類似于利用高光譜遙感技術(shù)來(lái)鑒別軍事偽裝，一些經(jīng)過(guò)修復(fù)和制作的古老文物也可以通過(guò)高光譜圖像識(shí)別出修復(fù)過(guò)的部分，這為后續(xù)的文物研究和保護(hù)提供了更加直接的技術(shù)支持。

壁畫(huà)、書(shū)畫(huà)、彩塑等彩繪文物表面有大量的古代礦物顏料。雖然經(jīng)過(guò)多年的洗禮，它們?nèi)匀晃孱伭?。為了保護(hù)彩繪文物獨(dú)特的文化藝術(shù)價(jià)值，識(shí)別和保護(hù)彩繪文物表面的顏料尤為重要。目前，文物保護(hù)主要采用無(wú)損或微損的方式進(jìn)行檢測(cè)，如X熒光、拉曼光譜、掃描電鏡等，但無(wú)一例外，它們都是點(diǎn)測(cè)的方式。檢測(cè)過(guò)程忽略了許多其他未測(cè)區(qū)域的信息。高光譜遙感是一種面陣式檢測(cè)，不僅可以識(shí)別某一區(qū)域的礦物顏料成分，還可以反演不同顏料類型的分布。這樣一來(lái)，我們就能夠?qū)崿F(xiàn)從單點(diǎn)到整體，從顏料類型到顏料分布，從主觀定性到客觀定量或半定量的分析。這種方法充分拓寬了顏料檢測(cè)的途徑，同時(shí)還增加了可視化的顏料分布結(jié)果展示，有助于文物的量化保護(hù)和修復(fù)。

本文隱含信息的增強(qiáng)和表達(dá)是指肉眼或數(shù)碼相機(jī)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)無(wú)法直接區(qū)分的信息，如重層壁畫(huà)、繪畫(huà)起稿線、褪色墓志的文字內(nèi)容等。隱含信息對(duì)文物的保護(hù)非常重要，尤其是判斷文物時(shí)代、風(fēng)格和內(nèi)容的關(guān)鍵信息。通過(guò)對(duì)高光譜圖像的主要成分分析、噪聲去除、波段合成等專業(yè)處理，可以增強(qiáng)原有看不見(jiàn)或弱化的信息，提高保護(hù)研究的直觀性和科學(xué)性。

傳統(tǒng)遙感考古主要是識(shí)別和解釋與地表明顯不同的建筑基地、溝渠和道路，但對(duì)墓葬和城市地址沒(méi)有明顯標(biāo)志，埋深不理想。主要原因是傳統(tǒng)遙感的光譜分辨率較低，使“異物同譜”和“同譜異物”現(xiàn)象更為普遍，高光譜遙感只是解決了這個(gè)問(wèn)題。最近幾年，許多研究小組利用高光譜遙感技術(shù)在秦始皇陵、陜西神河源等地區(qū)進(jìn)行考古研究，這些探索取得了極為顯著的結(jié)果，成功揭示并證實(shí)了一些地區(qū)的考古遺址。

③高光譜遙感的應(yīng)用前景

隨著高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，星載、機(jī)載、車載、地面、便攜式等平臺(tái)的高光譜成像設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備的集成和可用性越來(lái)越高。遙感圖像處理技術(shù)也發(fā)生了很大的變化。近年來(lái)，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)監(jiān)督預(yù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)算法的成熟，高光譜遙感圖像的處理變得越來(lái)越自動(dòng)化。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)也為高光譜遙感的發(fā)展提供了足夠的計(jì)算能力和大量的存儲(chǔ)空間。雖然高光譜遙感技術(shù)越來(lái)越成熟，但也不能忽視高光譜遙感儀器設(shè)備和處理軟件價(jià)格高、數(shù)據(jù)收集和處理需要專業(yè)人員、高光譜數(shù)據(jù)冗余大數(shù)據(jù)量、缺乏文物保護(hù)專用軟件和算法等問(wèn)題。

當(dāng)然，隨著高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，文物無(wú)損檢測(cè)、物質(zhì)識(shí)別、信息增強(qiáng)、高光譜考古等研究也將繼續(xù)深化。未來(lái)，高光譜遙感圖像處理軟件和算法設(shè)計(jì)、便攜式高光譜成像儀、數(shù)據(jù)采集和快速呈現(xiàn)技術(shù)將成為研究的重點(diǎn)和方向。