不同物質(zhì)有它獨(dú)屬的“指紋光譜”，高光譜遙感技術(shù)可準(zhǔn)確捕獲這一重要信息，提高人眼及遙感觀測能力。中科院遙感地球所岑奕繪圖

　　看過紀(jì)錄片《我在故宮修文物》的觀眾或許會對如下場景有印象：技術(shù)人員用一臺儀器掃描古字畫，掃描信息經(jīng)過專業(yè)處理后，文物修復(fù)專家就能發(fā)現(xiàn)字畫上肉眼看不見的信息，甚至還能分析出繪畫技法和當(dāng)時(shí)用的顏料。

　　這臺神奇的儀器就是中科院遙感與數(shù)字地球研究所（以下簡稱中科院遙感地球所）研發(fā)的高光譜掃描儀。高光譜遙感為何有如此的超能力？除文物檢測修復(fù)外還有哪些應(yīng)用？我國在高光譜遙感領(lǐng)域的研發(fā)水平又如何？

　　利用高光譜技術(shù)能提取古畫的顏料信息，推算顏料產(chǎn)地，從而能在修復(fù)時(shí)精準(zhǔn)選用顏料

　　人們?nèi)粘Ｉ钪兴姷墓?，是由多種顏色構(gòu)成的復(fù)色光，通過棱鏡等分光后顯現(xiàn)的是單色光。這些單色光按不同波長（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。

　　光譜分析是人類借助光認(rèn)知世界的重要方式，地球上不同的元素及其化合物都有自己獨(dú)特的光譜特征，光譜因此被視為辨別物質(zhì)的“指紋”。如果說肉眼光學(xué)成像能看到物質(zhì)的形狀、尺寸等信息，光譜分析則能獲取物質(zhì)的成分信息。

　　要獲取更豐富、精細(xì)的物質(zhì)成分信息，除了提升分光系統(tǒng)性能外，還可以改進(jìn)分光方法、呈現(xiàn)方式等——高光譜遙感就是這樣一種思路。中科院遙感地球所高光譜遙感研究室主任張立福介紹說，高光譜遙感的特點(diǎn)是能在可見光到短波紅外的光譜區(qū)間連續(xù)成像，傳統(tǒng)的彩色相機(jī)只能記錄紅綠藍(lán)三個(gè)通道的影像，且每個(gè)通道的帶寬很寬，而高光譜成像所記錄的通道數(shù)量可以達(dá)到數(shù)百個(gè)，且光譜通道很窄，分辨率很高，其光譜探測范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類肉眼的感知范圍，能夠探測人眼無法看到的大量信息，提高人們對自然和物質(zhì)的認(rèn)識。

　　因?yàn)槟茉诜浅Ｕ墓庾V波段內(nèi)獲取豐富的信息，利用高光譜技術(shù)獲取的信息分辨率很高，甚至能分辨出觀測物質(zhì)的分子和原子結(jié)構(gòu)，這是普通的光學(xué)遙感所達(dá)不到的。

　　如何運(yùn)用高光譜技術(shù)鑒定、修復(fù)古字畫？在中科院遙感地球所高光譜研究室實(shí)驗(yàn)室，張立福畫了一張圖，并為記者解釋高光譜遙感成像的原理：高光譜儀器掃描字畫表面，獲取圖像上每個(gè)點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)；因?yàn)楦吖庾V連續(xù)成像的特征，能夠獲得目標(biāo)數(shù)百張不同波長的圖像，這些圖像疊加起來，在三維空間上就能形成一個(gè)圖像立方體，將每個(gè)像素對應(yīng)的數(shù)百張數(shù)字圖像的數(shù)值連接起來，就成為一條光譜曲線。

　　“不同物質(zhì)甚至不同年代的物質(zhì)反映出的光譜信息也有差異，也就是有一條獨(dú)屬于它的‘指紋’光譜。如果兩個(gè)物體的成分信息一致，得出來的曲線應(yīng)該基本吻合；如果某一條曲線的局部有較大波動，就能推算出其中有異常?！睆埩⒏Ｕf。

　　以故宮藏品《崇慶皇太后八旬萬壽圖》為例，該畫描繪的是乾隆皇帝的母親崇慶皇太后八十大壽時(shí)現(xiàn)場祝壽的實(shí)景，歷經(jīng)250多年之后非常殘破，絹面有缺損斷裂，甚至還有霉跡。要想恢復(fù)原作風(fēng)貌，修復(fù)該畫時(shí)就要了解當(dāng)時(shí)所用的顏料。中科院遙感地球所高光譜研究團(tuán)隊(duì)利用高光譜掃描儀對古畫顏料進(jìn)行了掃描，提取了古畫顏料信息，由此推算出當(dāng)初繪畫所用礦物原料的種類。根據(jù)不同顏料產(chǎn)地光譜曲線的差異，科技人員甚至還能反推出顏料的產(chǎn)地——這就為修復(fù)選用精準(zhǔn)顏料提供了依據(jù)。