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1、第23卷第6期海 洋 测 绘Vol123,No162003年11月HYDROGRAPHICSURVEYINGANDCHARTINGNov1,2003高光谱遥感技术的发展与应用1222杨哲海,韩建峰,宫大鹏,李之歆(11解放军信息工程大学测绘学院,河南郑州 450052;2165015部队,辽宁大连 116023)TheDevelopmentandApplicationofHyperspectral2Remote2SensingTechnologyYANGZhe2hai,HANJian2feng,GONGDa2peng,LIZhi2xin
2、摘要:高光谱遥感图像由于其高光谱分辨率的特点正在受到国内外的广泛关注。主要介绍了国内外有关成像光谱技术的发展过程,包括成像光谱仪的发展历程,高光谱数据处理技术的发展现状,对高光谱遥感技术在海洋遥感、地质勘探、军事等领域的应用,做了较为详细的介绍。最后对高光谱遥感的发展趋势作了展望。关键词:遥感;高光谱;成像光谱仪中图分类号:P237文献标识码:B文章编号:167123044(2003)0620055205在可见光和近红外光谱区间内有几十甚至数百个波1 引 言段,图像上每一个像元的灰度值按照波长排列都可在20世纪,人类的一大进步是实现了太
3、空对地以得到一条影像波谱曲线,如果加上时间维,每一个观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球像元即可定义为一个影像波谱曲面。通过非接触传感器的遥感进行观测。最近几十年,(2)光谱分辨率高。成像光谱仪采样的间隔小,随着空间技术、计算机技术、传感器技术等与遥感密一般为10nm左右。精细的光谱分辨率反映了地物切相关学科技术的飞速发展,遥感正在进入一个以光谱的细微特征,使得在光谱域内进行遥感定量分高光谱遥感技术、微波遥感技术为主要标志的时代。析和研究地物的化学分析成为可能。本文简要介绍了高光谱遥感技术的相关发展状况及(3)相邻波段的相关性高
4、,数据冗余大。其在相关领域,诸如海洋遥感、地质勘探、植被分析、(4)空间分辨率较高。相对于MSS(80m)、TM军事应用等领域发挥的作用。(30m)和SPOT/HRV的多波段图像(20m),目前实用成像光谱仪有着较高的空间分辨率,加之其高光谱2 高光谱遥感简介分辨率的特性,使得该种类型的传感器具有广阔的高光谱遥感技术是近些年来迅速发展起来的一应用前景。种全新遥感技术,它是集探测器技术、精密光学机3 高光谱遥感的发展械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术。在成像过程中,它利用成像光谱311 高光谱成像技术的发展及传感
5、器仪以纳米级的光谱分辨率,以几十或几百个波段同如果把多光谱扫描成像的MSS(multi2spectral时对地表地物成像,能够获得地物的连续光谱信息,scanner)和TM(thematicmapper)作为遥感技术发展的实现了地物空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获第一代和第二代的话,那么高光谱成像(hyperspectral取,因而在相关领域具有巨大的应用价值和广阔的imagery)技术则是第三代的成像技术。发展前景。同其他常用的遥感手段相比,成像光谱美国的成像技术发展较早,从20世纪80年代仪获得的数据具有以下特点:至今已经研制了
6、三代高光谱成像光谱仪。第一代成(1)波段多。成像光谱仪虽然基本上属于多光像光谱仪称航空成像光谱仪AIS,是由美国国家航谱扫描仪的范畴,但是它的波段数目大大增加,一般空和航天管理局(NASA)所属的喷气推进实验室JPL收稿日期:2003209205作者简介:杨哲海(19752),男,辽宁沈阳人,博士研究生,主要从事战场信息资源、军事地形分析研究。56海 洋 测 绘第23卷设计,已于1984～1986年装在NASA的C-130飞机别。这一方法通过对比分析地面实测的地物光谱曲上使用。这是一台装有二维、近红外阵列探测器的线和由成像光谱仪图像得到
7、的光谱曲线来区分地物。实验仪器,有128个通道,光谱覆盖范围从112～为了提高成像光谱仪数据分析处理的效率和速度,一214μm,并在内华达Cuprite地区的应用中取得很好般要对这些曲线进行编码或者提取表征曲线的参数。的效果。“光谱匹配”是利用成像光谱仪探测数据进行地物分第二代成像光谱仪称航空可见光、近红外成像析的主要方法之一,但由于野外实际情况的复杂性,光谱仪AVIRIS,有224个通道,光谱范围为0141～很难建立一个比较通用的地物光谱库,这就限制了利2145μm。每个通道的波段宽约为10nm,曾放在改装用该法进行分析,目前仅仅在比
8、较小的范围内(如岩后的高空U2飞机上使用,为目前最常用的航空光石成分分析等)取得成功的运用。谱仪之一。(2)基于统计分析的图像分类和分析基于NASA仪器的成功应用及采矿工业和石油基于统计分析的图像分类和分析
