高光谱数据质量评价

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1、高光谱数据质量评价遥感所张艮中高光谱遥感发展遥感数据质量评价高光谱遥感数据质量评价总结20世纪80年代以来，高光谱遥感已发展成一个颇具特色的前沿技术，并孕育形成了一门成像光谱学的新兴学科门类。它的出现和发展将人们通过遥感技术观测和认识事物的能力带入了又一次飞跃，续写和完善了光学遥感从全色经多光谱到高光谱的全部影像信息链。由于高光谱遥感影像提供了更为丰富的地球表面信息，因此受到国内外学者的很大关注，并有了快速发展。其应用领域已涵盖地球科学的各个方面，在地质找矿和制图、大气和环境监测、农业和森林调查、海洋生物和物理研

2、究等领域发挥着越来越重要的作用。高光谱遥感发展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。国外高光谱遥感发展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年美国地球观测计划（EOS）的Terra综合平台上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）、

3、号称新千年计划第一星的EO-1，欧洲环境卫星（ENVISAT）上的MERIS，以及欧洲的CHRIS卫星相继升空，宣告了航天高光谱时代的来临。上世纪80年代初、中期，在国家科技攻关项目和863计划的支持下，我国亦开展了高光谱成像技术的独立发展计划。我国高光谱仪的发展，经历了从多波段到成像光谱扫描，从光学机械扫描到面阵推扫的发展过程。我国高光谱遥感发展80年代中期，面向地质矿产资源勘探，研制了工作在短波红外光谱区间（2.0－2.5mm）的6—8波段细分红外光谱扫描仪（FIMS）和工作波段在8－12mm光谱范围的航空热

4、红外多光谱扫描仪（ATIMS）。80年代后期又研制和发展了新型模块化航空成像光谱仪（MAIS）。这一成像光谱系统在可见—近红外—短波红外具有64波段，并可与6-8波段的热红外多光谱扫描仪集成使用，从而使其总波段达到70—72个。中国又自行研制了更为先进的推帚式成像光谱仪（PHI）和实用型模块化成像光谱仪（OMIS）等，并在国内外得到多次应用，成为世界航空成像光谱仪大家庭中的一员。PHI成像光谱仪在可见到近红外光谱区具有244个波段，其光谱分辨率优于5nm；OMIS则具有更宽泛的光谱范围，如OMIS-1具有128波

5、段，其中可见—近红外光谱区（0.46—1.1μm）32波段，短波红外区（1.06—1.70μm及2.0—2.5μm）48波段，中波红外区（3.0—5.0μm）8波段，热红外区（8.0—12.5μm）6—8波段。2002年3月在我国载人航天计划中发射的第三艘试验飞船“神舟三号”中，搭载了一台我国自行研制的中分辨率成像光谱仪2007年10月24日我国发射的“嫦娥-1”探月卫星上，成像光谱仪也作为一种主要载荷进入月球轨道。这是我国的第一台基于富里叶变换的航天干涉成像光谱仪，它具有光谱分辨率高的特点。2008年发射的环境

6、与减灾小卫星（HJ-1）星座中，搭载一台工作在可见光—近红外光谱区（0.45—0.95μm）、具有128个波段、光谱分辨率优于5nm的高光谱成像仪。“风云-3”气象卫星也将中分辨率光谱成像仪作为基本观测仪器2011年9月发射的“天宫一号”也携带了我国自主研制的高光谱成像仪，进行了地球环境监测，用于开展资源勘察、地质调查、水文生态的监测、环境污染的监测，以及土地环化评估等方面的工作。对遥感数据质量进行评价的方法大致分为主观评价和客观评价两种。前者主要通过人眼观察图像，根据主观感受，在规定标准测试条件下，按照规定的评

7、分尺度和妨碍尺度对图像优劣做出评定，最后对多组评定结果进行统计平均得出最终评价结果。后者以相关物理特征为研究对象得到一系列指标进行定量评价。遥感数据质量评价客观质量评价方法以图像物理特征为基础，结果为特定指标的定量评价。与图像质量相关的物理特征主要有颜色和灰阶、反差、分辨力、可辩性、清晰度等，常用辐射精度、信息量、清晰度、信噪比、地面分解力、反差、几何精度等参数来反映。对于高光谱遥感影像而言，主要影响因素为信躁比、图像清晰度、特征光谱等。在多光谱图像数据评价方面，美（Landsat）和法国（SPOT）进行的对地观

8、察卫星成像质量的评价是很具有代表性的。他们在这些仪器发射前，拟定了一套图像数据质量分析计划；在仪器运行中和图像数据获取后都进行了系统的数据质量评价，从而保证了卫星图像质量。多光谱数据质量评价几何质量：定位精度、长度畸变、非同构性、相机的局部相关性、多光谱可配准性、地形制图精度等。辐射质量：信噪声比、标准增益、fe/2时的列MTF和行MTF、L+L’=0.75的列线性、数字