高光谱：蓬勃发展在即，大规模落地应用如何破局？——访国内不同领域的高光谱专家

高光谱成像技术以其独特的光谱分辨率和图像信息结合的能力，为科研和实际应用的工作者提供了前所未有的视角。特别是随着低空经济的崛起，高光谱技术作为一项重要的遥感技术越来越吸引大家的目光。8月12日，第三届高光谱成像应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛在北京怀柔成功召开，此次会议涉及食品检测、植被遥感、分析检测、农业遥感、地质探矿、水体遥感、分析算法、工业应用、林业遥感、成像技术、海洋遥感等多个领域，呈现出高光谱遥感技术和应用的“全新”面貌。

在论坛期间，仪器信息网编辑特别采访了北京卓立汉光仪器有限公司陈兴海副总经理，北京理工大学李伟教授，长江科学院张穗教授级高工，中国科学院植物研究所严正兵研究员，四川农业大学康志亮教授等高光谱专家。采访过程中，各位老师基于自己所在的领域，深入探讨高光谱技术的研究现状、发展趋势及应用前景。不同领域专家的观点碰撞，不仅给大家展现了高光谱极具诱惑的市场前景，而且给高光谱产业未来的快速、良性发展提供了非常有价值的参考意见。

北京卓立汉光仪器有限公司陈兴海副总经理，长江科学院张穗教授级高工

北京理工大学李伟教授，中国科学院植物研究所严正兵研究员，四川农业大学康志亮教授

我国高光谱研究和应用处于全球领先水平

近年来，高光谱技术在全球范围内引起了广泛关注。那么，高光谱在国内外的研究和应用现状如何？针对这个问题，各位专家发表了自己的看法。

从研究角度来看，李伟教授认为，国内在高光谱领域处于领先地位。“在发表论文时，我最大感触就是和国外的共同作者合作发表的论文越来越少了，我们独立科研能力越来越强了，说明我国在高光谱研究方面已具备较强的实力。另一个感触便是国内做高光谱前沿技术研究的人群越来越壮大。”

张穗教高认为，“从技术研究方面，特别是在高光谱卫星层面，中国的技术处于国际领先地位，不仅如此，在低空传感器方面，虽然国际上有一些老牌传感器被认为更加稳定和成像效果更好，但国内技术近年来也发展迅速，与国际水平差距不大。” 

从市场应用角度分析，张穗教高认为，“将高光谱引用到无人机上是有决定性意义的。高光谱技术在各行业中的应用得到了快速发展，已经逐步可以解决实际问题，而不再仅仅局限于科研层面。”陈兴海经理介绍，“国内高光谱技术在农业、食品、水环境等领域正在进行越来越广泛的应用，在全球范围内处于领先地位。特别是近两年来，工业分选领域的高光谱应用尤为突出。可以说，高光谱正逐步在各大应用领域实现技术落地，未来也将更加侧重于应用导向。” 

陈兴海经理介绍，“国内高光谱技术在农业、食品、水环境等领域正在进行越来越广泛的应用，在全球范围内处于领先地位。特别是近两年来，工业分选领域的高光谱应用尤为突出。可以说，高光谱正逐步在各大应用领域实现技术落地，未来也将更加侧重于应用导向。”

高光谱技术落地面临“成本、技术、人才”等多重挑战

采访过程中，各位专家从不同领域出发，谈了自己的观点。认可并看好高光谱技术未来应用前景的同时，共同提到了应用驱动和应用成熟度的问题，而这其中，又涉及了成本、技术、人才等多种问题。

（1）农业领域的应用

农产品检测作为高光谱重要的应用方向之一，备受关注。“目前而言，高光谱在农产品检测方面的应用尚未达到完全成熟的阶段。”康志亮教授分析到，相较于工业生产的标准化和一致性，农业生产具有更高的复杂性和多样性。农产品的品种繁多，且生产环境各异，这为高光谱技术的应用带来了不小的挑战。为了实现对农产品的精准检测，需要针对不同的品种和环境建立相应的光谱检测模型。然而，当农产品品种发生变化时，就需要重新建立模型，这在一定程度上限制了高光谱技术的广泛应用。

“目前，高光谱技术在农产品检测方面的应用主要集中在科研层面，要实现高光谱技术的广泛应用和普及，仍需突破一些关键的技术瓶颈。”康志良老师结合自身的研究和思考分析到，“高光谱设备的价格普遍较高，在很大程度上限制了其应用范围。其次，泛化能力不强也是亟待解决的问题之一，使其能够适应更多种类的农产品和环境条件是高光谱需要提升的关键。”

（2）水质监测的应用

随着我国水质监测工作的需求发展，高光谱技术成为水质监测领域的“新宠”。张穗教高一直聚焦于流域的水质监测工作，她谈到，“在水质监测方面，当前高光谱技术的应用显然还不够成熟，但慢慢从定性分析向定量分析转变。随着计算能力的增强以及深度学习等算法的发展，高光谱技术应用于水质监测得到的结果开始有一定的可信度了。”

在高光谱技术推向水质监测实际应用的过程中，张穗教高老师表示，有几个关键问题亟待解决。“首先，关于设备的成套应用方面，当前的关注点主要集中在设备本身的精度上，但在实际操作中，往往需要考虑多个设备的联合使用及其数据间的匹配问题。不同品牌或不同侧重面的高光谱仪器之间的标准不一致，导致数据难以有效整合。其次，配套软件的问题尤为突出。目前市场上提供的配套软件往往无法满足特定应用的需求，很多时候需要定制开发。这对于不同行业的用户来说，可能会有不同的数据处理需求，特别是在软件方面的需求可能比硬件方面更为迫切。”

（3）植物生态学的应用

深耕植物生态学的严正兵研究员表示，“我国在高光谱技术的植物生态学研究方面还处于初级阶段。到目前为止，我认为还没有真正意义上从事这方面研究的学者。” 不过，他也同时指出，高光谱从空间尺度和时间尺度两个维度拓展了监测手段，为植物生态学研究提供了新的可能性，未来将大有可为。”

当然，不同的领域推进进程也不尽相同。严正兵研究员认为，高光谱技术在植物生态学领域的应用很有潜力，其提及了两项具有创新性的研究工作，“一是利用高光谱技术革新植物精细结构和生理对生态系统功能的调控研究；二是探索高光谱技术在生物多样性与森林生态系统功能调控方面的应用，为其提供新的方法和技术手段。”

但基于该领域的初级阶段，严正兵研究员认为主要受限于两个因素，“一是交叉学科人才的匮乏，目前精通遥感技术和生态学问题的交叉学科人才相对稀缺；二是平台资源的限制，高光谱技术的研究和应用需要大量的资金投入，例如高光谱飞行器的使用。而我国在这方面的资金支持相对有限，需要加大投入，来提高研究水平和应用能力。”

（4）医学领域的应用

李伟教授已经与多家医院合作，利用高光谱技术进行手术导航，帮助医生在术中进行实时病理诊断，比如，“在口腔手术中，高光谱技术可以帮助医生区分正常组织和病变组织，从而提高手术精度和效率。” 其表示，“通过不断的研究和实践，高光谱技术在医学领域的应用前景将更加广阔。”

李伟教授强调，为了推动高光谱技术的发展，需要从两个方面着手：“一是降低传感器的成本；二是提高信息提取和处理的能力。这不仅需要科研人员的努力，也需要企业和应用方的支持与合作。通过多方合作，可以加快高光谱技术在各个行业的应用进程。”与此同时，李伟教授也指出高光谱技术的实际应用面临着两大挑战：一是成本问题；二是技术本身存在的局限性。“一台高光谱设备的价格大约相当于一辆豪华轿车，这对使用和推广造成了阻碍。由于成本高昂，学生们甚至不敢轻易操作这些设备进行飞行测试，对技术的推广也会有一定的影响。”

采访过程中，多位专家表示， “高光谱技术正处于蓬勃发展的前夜，但现在还处于一个瓶颈期，迫切需要应用驱动来打破现状。”同时，我们还发现虽然从不同的领域来看应用进程不同，面临的问题也可能各有不同，但是每位专家都提到了一个共性问题“成本”。大家纷纷反馈，当前高光谱设备的价格普遍较高，这在很大程度上限制了其应用范围。因此，降低设备成本是实现高光谱技术广泛应用的关键。未来，若将设备的成本降低到几百甚至几千元，使得人人都能用得起、买得起，高光谱定能在各行各业得到更广泛的应用和发展。对此，陈兴海经理也持相同的看法， “高光谱技术落地面临的主要问题是成本和数据累积，需要大量的应用场景适配和数据迭代优化。”

应用驱动进程中，高光谱前景可期

高光谱技术以独特的优势在多个领域展现出巨大的发展潜力。那么，未来最具前景的应用方向是什么？

为了更好地了解高光谱技术的未来趋势，小编在与众多专家深入沟通交流的基础上，统计了他们认为高光谱技术最具潜力的三个发展方向，其中环境监测、农业检测和医疗位列前三甲。除了上述三个领域外，还有部分专家提到了快检和生态学等方向。

近年来，国内高光谱技术的发展势头强劲，无论是在应用还是市场层面，都展现出了巨大的潜力。张穗教高在水质监测领域的应用前景持乐观态度，“未来几年内这项技术有望落地应用。”她还强调了与国内厂家合作的重要性，通过长期合作推进技术的发展。

在农业领域，康志亮教授认为，“国家大力发展农业，每年农业都是写入中央一号文件的。作为一种非常有潜力的技术，高光谱技术能够做到快速无损的同时检测多个参数，智慧农业、智能农业和精准农业的发展将为高光谱技术提供广阔的市场空间。”同时，康志亮教授提到，“降低成本、设备的小型化和便携性、环境友好、多学科交叉融合与应用拓展等都是未来发展都是未来发展的方向。”高光谱技术的发展需要与人工智能、大数据等多学科进行交叉融合。通过结合这些先进技术，可以开发出更多具有实际应用场景的快检设备，还能实现从科研级设备向实际应用级设备转变。

李伟教授强调，“为实现高光谱在各行各业应用遍地开花的目标，不仅依赖于科研人员的不懈努力，同时也需要企业的积极参与和应用方的有力支持。通过多方协同合作，我们将能够加速高光谱技术在各行各业的广泛应用。”

陈兴海经理对高光谱技术的未来发展持乐观态度，“随着成本的降低和技术的进步，高光谱技术将在更多领域实现应用落地。未来卓立汉光和双利合谱也将继续深耕高光谱技术，推动核心技术部件的国产化进程，并探索新的应用领域和技术方向。”

后记：

第三届高光谱成像应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛由江苏双利合谱科技有限公司主办，北京怀柔仪器和传感器有限公司、中国农业大学工学院协办，此次研讨会正值卓立汉光成立25周年和双利合谱成立10周年，不仅展示了高光谱技术在多个领域的研究成果，更为重要的是，它搭建了一个跨学科交流的平台，促进了科研人员与产业界之间的沟通与合作。

小编与参会专家沟通时，陈兴海经理介绍说，此次研讨会相较于前两届，本届研讨会规模更大，吸引了众多用户参会。“能得到这么多用户的支持，不仅是对双利合谱的认可，也体现了高光谱技术在国内的关注度不断提高。”

对此，康志亮教授也表达了相同的感受：“我觉得研讨会规模很大，更相信通过这次大会，一定能够促进高光谱行业的健康持续稳定的发展，也能够促进更多的成果转化以及高光谱研究的应用。”

通过这次会议，张穗教高感受到，高光谱技术的应用范围越来越广泛，涵盖了多个行业，并且正在不断扩展到日常生活中的更多场景中。“最初高光谱主要用于大范围的环境监测、植被分析和农业管理等领域，而现在它的应用变得更加细致和具体，越来越贴近实际需求。”

严正兵研究员认为，“此次研讨会的一大亮点是将不同方向的人聚集在一起，促进了思想的碰撞。同时，研讨会不仅关注科学研究，还考虑了应用层面，为科研成果的落地提供了启示。”

作为第一次参加研讨会的李伟教授表示： “远超预期！感受到了企业在推动行业发展的同时，也承担着社会责任，通过搭建这样的平台促进了学术界与产业界的交流。这对高光谱技术行业的促进作用是毋庸置疑的。”

第三届高光谱成像应用研讨会暨怀柔光电产业发展论坛

部分产品照片

关于双利合谱

是一家集光学、精密机械、电子、计算机技术于一体的技术企业。主要产品包括：Gaiasky机载高光谱成像系统、Gaiafield地面野外高光谱成像系统、GaiaSorter室内暗箱系列高光谱以及GaiaMicro显微高光谱等4大系列，已成功服务于农业遥感、工业分选、刑侦物证鉴定、食品检测等多个领域。