對于公共基礎設施來說，材料的降解以及腐蝕是個嚴重的問題。所有的材料都會隨著時間的推移而被降解腐蝕，這些材料在公共基礎設施中能夠保證其結構的完整性，例如建筑物、水壩、塔、大橋、鐵路以及公路上，或者在輸油管道及電力線這類設施上起到傳遞能量的作用。所以材料腐蝕問題對于這些公眾基礎設施來說是致命的，越早越有效率的對材料腐蝕狀態(tài)作出探測，既可以保護生命也可以節(jié)省資金。

圖1. 美國在商用，民用以及公共交通方面每年因侵蝕所帶來的損失在1380億美元

  據綜合研究統(tǒng)計，美國每年因材料侵蝕帶來的直接損失為1380億美元。間接損失更多于2750億美元。而且隨著時間的推移，損失也在不斷遞增。

  對于材料侵蝕的傳統(tǒng)現(xiàn)場檢測方法需要大量人力，而且工作面積覆蓋很小。這種費時費力費財力的辦法沒法給出一個大面積的，細致的現(xiàn)場檢測結果。但是如果利用了高光譜成像技術，這些問題將迎刃而解。

圖2. 高光譜成像（HIS）技術可以為基礎設施業(yè)主與操作員提供檢測材料退化的能力，特別是在材料嚴重受損之前。利用無人機來代替有人機可以減少費用以及人員傷亡的危險。下方3張小圖展示了在可見光近紅外以及短波近紅外波段的金屬光譜特征

  美國Headwall公司可為客戶提供標準化高光譜成像傳感器、定制化高光譜成像傳感器和應用于不同遙感領域的全套解決方案，光譜范圍覆蓋可見光至近紅外波段。高光譜成像系統(tǒng)可用于多個領域的檢測應用：瀝青的降解，高分子材料的侵蝕，鐵類金屬的氧化，涂料狀態(tài)，植被侵襲以及降水沉積對于公共設施帶來的影響。

  除了高光譜成像系統(tǒng)，Headwall也提供多種傳感器集成平臺，例如將高光譜成像儀和LiDAR同時搭載到一個輕型無人機上，同時獲取數據并進行數據融合。這樣獲取到的點云數據可生成帶有高光譜信息的高分辨率數字高程模型（DEM）。

  無人監(jiān)測系統(tǒng)在基礎設施業(yè)主中已經獲得廣泛的關注，因為有人機監(jiān)測需要高額的費用，這些費用不僅包括操作費，還有保險費以及潛在的事故責任賠償費用。特別是在有人機監(jiān)測電力線和高塔時，如果發(fā)生事故，即使在很低的飛行高度下，致死率也要有35%以上。

  相比于傳統(tǒng)監(jiān)測方法，高光譜成像系統(tǒng)監(jiān)測有以下優(yōu)點：

• 更先進的監(jiān)測方法
• 優(yōu)化的維修方案
• 降低人員人身安全威脅
• 降低責任賠償
• 可以超視距作業(yè)

  無論是對道路還是跑道的表面檢查，肉眼或者連續(xù)拍照監(jiān)測都需要花費大量時間。然而，使用Headwall高光譜成像儀Nano-Hyperspec或者Co-AlignedVNIR-SWIR搭載到大疆M600 pro無人機的解決方案，可以按照規(guī)劃好的飛行路線精確飛行。這種解決方案即優(yōu)化又高效。

圖3 搭載全波段高光譜成像儀Co-AlignedVNIR-SWIR與激光雷達（LiDAR）傳感器的大疆M600 pro在亞特蘭大國際機場進行飛機跑道監(jiān)測作業(yè)

  進行繁冗的地面測試需要關閉好多天繁忙的跑道，而采用無人機搭載高光譜成像儀與LiDAR監(jiān)測則在幾個小時內就可以完成。相對于有人機飛行監(jiān)測，無人機監(jiān)測規(guī)劃更簡單快捷，大量減少繁重的操作工作和花費。無人機飛行記錄的數據包括：高光譜成像和LiDAR數據，以及同步的高精度GPS地理信息坐標數據。

圖4 管線、電力線和高塔是由于環(huán)境條件和運輸物質而導致的結構老化、腐蝕的例子，耗時且存在潛在危害的視覺檢測成本高且危險，高分辨率的RGB相機檢測則可能錯過早期發(fā)現(xiàn)預警信號，這些早期信號可以用高光譜成像儀來檢測

  Headwall高光譜成像儀提供多種波長范圍和形狀結構供客戶選擇，也提供用于驗證機載成像真實性的地面成像光譜儀。這些傳感器結構堅固、重量輕、體積小，方便運輸、設置簡單?？梢姽?近紅外波段（VNIR）傳感器可以鑒定植被侵襲的影響，短波近紅外（SWIR）傳感器則可用于鑒定地形地貌、人造結構，甚至通過鑒定化學物質的光譜特性來反演監(jiān)測底層材料的情況。

  Headwall還專為實驗室檢測提供Scanning Kit室內水平掃描架（包括平移臺，光源，控制單元，支架），可用于在戶外采集到的樣本或者材料的分析檢測，進而建立一個光譜數據庫，利用光譜庫可對野外被測物進行快速檢測。

圖5 ScanningKit室內水平掃描架