1-2 高光谱遥感的发展

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1、成像技术：全色（黑白）--彩色摄影—多光谱扫描成像—高光谱遥感1960年人造地球卫星围绕地球获取地球的图片资料时，成像就成为研究地球的有利工具。在传统的成像技术中，黑白图像的灰度级别代表了光学特性的差异因而可用于辨别不同的材料。对地球成像时，选择一些颜色的滤波片成像对于提高对特殊农作物、研究大气、海洋、土壤等的辨别能力大有裨益。这就是人类最早的多光谱成像（Multispectralimaging）。1980年高光谱成像技术（HyperspectralImaging）诞生了，它最早是机载的成像光谱仪（AirborneImagingSpectrometer），如今已拓展到先

2、进的可见和红外成像光谱仪（AVIRIS），这两种最早都诞生在NASA的JPL中心（NASA：美国国家航天航空管理局）。第一章高光谱遥感概论1仪器发展：从多光谱到高光谱遥感技术需要仪器的同步发展。使用200个连续的波段，每个波段的光谱分辨率在10nm左右，这就是高光谱的成像技术。现在光谱成像技术已经发展到超光谱时代（UltraspectralImaging），比如，它使用的是空间发射光谱仪（AtmosphericEmissionSpectrometer，AES），这个超光谱成像仪在红外波段就能产生数千个波带，分辨率高达1/cm。234567概念：基本概念：高光谱分辨率遥感

3、是利用成像光谱仪获得感兴趣的物体很窄的（通常波段宽度<10nm）、完整而连续的光谱数据。高光谱遥感技术，始于成像光谱仪(ImagingSpectrometer)的研究计划，它的发展得益于卫星技术、传感器技术以及计算机技术的高速发展。成像光谱仪为每个像元提供数十个至数百个窄波段的光谱信息，每个像元都能产生一条完整而连续的光谱曲线。这就是高光谱遥感与常规遥感的主要区别。如一个TM波段内只记录一个数据点，而航空可见光/红外光成像光谱仪(AVIRIS)记录这一波段范围内的光谱信息用10个以上数据点。89成像光谱技术则把遥感波段从几个、几十个推向数百个、上千个。高光谱遥感数据每个

4、像元可以提供几乎连续的地物光谱曲线，使我们利用高光谱反演陆地细节成为可能。高光谱遥感技术已经成为当前遥感领域的前沿技术。1011高光谱遥感的特点一般认为，光谱分辨率在10-1λ数量级范围内的遥感称为多光谱(Multi-spectral)遥感，光谱分辨率在10-2λ数量级范围内的遥感称为高光谱(Hyper-spectral)遥感，光谱分辨率在10-3λ数量级范围内的遥感称为超光谱(Ultra-spectral)遥感。12常规遥感的局限波段太少光谱分辨率太低波段宽一般>100nm波段在光谱上不连续，不能覆盖整个可见光至红外光(0.4~2.4nm)光谱范围。1314高光谱遥感

5、具有不同于传统遥感的新特点，主要表现在：（1）波段多——可以为每个像元提供几十、数百甚至上千个波段；（2）光谱范围窄——波段范围一般小于10nm；（3）波段连续——有些传感器可以在350~2500nm的太阳光谱范围内提供几乎连续的地物光谱；（4）数据量大——随着波段数的增加，数据量成指数增加；（5）信息冗余增加——由于相邻波段高度相关，冗余信息也相对增加。因此，一些针对传统遥感数据的图像处理算法和技术，如特征选择与提取、图像分类等技术面临挑战。如用于特征提取的主分量分析方法，用于分类的最大似然法、用于求植被指数的NDVI算法等等，不能简单地直接应用于高光谱数据。15历史

6、：20世纪80年代兴起的新型对地观测技术——高光谱遥感技术，始于成像光谱仪(ImagingSpectrometer)的研究计划。该计划最早由美国加州理工学院喷气推进实验室（JetPropulsionLab，JPL）的一些学者提出。1983年，世界第一台成像光谱仪AIS－1在美国研制成功，并在矿物填图、植被生化特征等研究方面取得了成功，初显了高光谱遥感的魅力。在美国宇航局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，NASA）的支持下，相继推出了系列成像光谱仪产品。如：机载航空成像光谱仪（AIS）系列；航空可见光/红外成像光谱仪（A

7、VIRIS）；星载中分辨率成像光谱仪（MODIS）；高分辨率成像光谱仪（HIRIS）等。在此后，许多国家先后研制了多种类型的航空成像光谱仪。如美国的AVIRIS、DAIS，加拿大的FLI、CASI，德国的ROSIS，澳大利亚的HyMap等。1617航天高光谱：全球第一个星载高光谱成像器于1997年在NASA随着Lewis卫星发射升空，它包含了384个波段涵盖了400-2500nm波段，不幸的是这颗卫星控制出现问题，失去了动力，升空一个月后就偏离了轨道。在经过航空试验和成功运行应用之后，90年代末期终于迎来了高光谱遥感的航天发展。1999年