遥感原理与方法第9章 高光谱遥感与微波遥感

目 录第9章 高光谱遥感与微波遥感19.1 高光谱遥感19.1.1 高光谱遥感的基本概念19.1.2 高光谱遥感的应用29.1.3 高光谱遥感的发展前景49.2 多角度遥感59.2.1 双向反射概念69.2.2 双向反射模型69.2.3 双向反射模型反演方法99.3 微波遥感99.3.1 微波遥感概述99.3.2 微波遥感特性99.3.3 微波传感器及其分类119.3.4 侧视雷达及其图像121第9章 高光谱遥感与微波遥感9.1 高光谱遥感9.1.1 高光谱遥感的基本概念高光谱遥感是高光谱分辨率遥感(Hyperspectral Remote Sensing)的简称，是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据。它是在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据的技术。成像光谱议(Imaging Spectrometer)为每个像元提供数十至数百个窄波段（通常波段宽度10nm光谱信息，能产生一条完整而连续的光谱曲线。成像光谱仪将视域中观测到的各种地物以完整的光谱曲线记录下来。这种记录的光谱数据能用于多学科的研究和应用中。从航空成像光谱仪(AIS)的32个连续波段影像上，人们可以获取连续的光谱信息。这是高光谱遥感与常规遥感数据的主要区别。后者又称宽波段遥感，波段宽一般100nm，且波段在波谱上不连续，并不完全覆盖整个可见光至红外光(0.42.4m)光谱范围。图9-1 TM和AVIRIS在可见光近红外在(400900nm)光谱范围内的空间和光谱分辨率视觉化效果如图91所示，例如TM波段相对较宽且光谱不连续，一个TM波段内只记录一个数据点，而用航空可见光/红外光成像光谱仪(AVIRIS)记录这一波段范围的光谱信息需用10个以上数据点，几乎是连续光谱抽样(Schowengerdt,1997)。x,y轴代表平面空间，上面一个网格代表1个像元，轴代表波长或波段。高光谱遥感并不是简单的数据量的增加，而是信息量的增加，信息量可增加十倍以至数百倍。成像光谱技术的发展引起了遥感及地学科学家们的兴趣。高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命，它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。由于成像光谱系统获得的连续波段宽度一般在10nm以内，因此这种数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质。这一点在地质矿物分类及成图上具有广泛的应用前景。而陆地卫星传感器，像MSS和TM，则无法探测这些具有诊断性光谱吸收特征的物质，因为它们的波段宽度一般在100200nm(远宽于诊断性光谱宽度)，且在光谱上并不连续。类似地，假如矿物成分有特殊的光谱特征，用这种高光谱分辨率数据也能将混合矿物或矿物像元中混有植被光谱的情形，在单个像元内计算出各种成分的比例。在地物探测和环境监测研究中，利用高光谱遥感数据，可采用确定性方法(模型)，而不像宽波段遥感采用的统计方法(模型)。其主要原因也是因为成像光谱测定法能提供丰富的光谱信息，并借此定义特殊的光谱特征。9.1.2 高光谱遥感的应用1 在地质调查中的应用区域地质制图和矿产勘探是高光谱技术主要的应用领域之一。地质是高光谱遥感应用中最成功的一个领域。各种矿物和岩石在电磁波谱上显示的诊断光谱特性(diagnostic spectral feature)可以帮助人们识别不同矿物成分。高光谱数据能反映出这类诊断性光谱特征。一些矿物成分比如石膏，胶岭石，白云母，高岭石以及白云石等等的光谱曲线明显地显示了各自的吸收、反射诊断性光谱特征。这些诊断性光谱特征只有利用高光谱数据才有可能被探测到。假如利用宽波段遥感数据，探测这类诊断性光谱特征是不可能的。高光谱数据的光谱分辨率