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(jù)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(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)融合。這樣獲取到的點云數(shù)據(jù)可生成帶有高光譜信息的高分辨率數(shù)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(shù)據(jù)包括：高光譜成像和LiDAR數(shù)據(jù)，以及同步的高精度GPS地理信息坐標數(shù)據(jù)。

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(shù)據(jù)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