高光谱遥感第一讲

1、研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期主讲：张显峰北京大学地球与空间科学学院遥感与GIS研究所2010年3月1日高光谱遥感Lecture 1：An Overview of Hyperspectral RemoteSensing研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期Who am I?张显峰，副教授，北京大学遥感与地理信息系统研究所19932000，中国科学院遥感应用研究所工作19972000，获中国科学院遥感所地图学与地理信息系统专业博士学位20012005，获加拿大西安大略大学遥感信息科学专业博士学位Contact Information(联系方式):Email

2、: ,Tel:62759123 RM: 遥感楼427研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期课程名称（中文）：高光谱遥感课程名称（英文）：Hyperspectral Remote Sensing学分/学时：2 / 34课程类型：专业选修星期一: 7、8节（14:40 - 15:30）； 理教116课程说明研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期课程目标为“摄影测量与遥感”专业研究生开设的专业选修课程，重点介绍高光谱遥感的基本理论与概念、高光谱数据处理、专题信息提取与应用；作为遥感技术的重要研究前沿，本课程将重点介绍数据处理方法与前沿研究领域与问题；以高光谱数据在岩性

3、矿物信息提取和生态遥感研究中的应用为实例，揭示高光谱遥感的应用特点与前景。上课与讨论考勤：课程讨论与PPT报告(1次)：实习课作业（2次）：期末考试：8122060%其中，考勤计算如下：10-210-1研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期光谱分辨率高(10-2)波段多 数十到数百谱 像合一的特点信息量大，一次数据获取达千兆(GB)级数据速率高，数十 数百兆比特/秒能获取地物目标的精细光谱特征综合地面目标的空间维、时间维、光谱维特征探测各种目标的成分属性及动态目标的状态属性有利于利用光谱特征分析来研究地物有利于采用各种光谱匹配模型有利于地物的精细分类与识别各种需识别地面目标的领

4、域农业、地质、城市、环境、军事特点能力优点应用（侦察与反侦察）（伪装与反伪装）研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期高光谱图象立方体（HSIC）成像光谱仪在空间成像的同时，以相同的空间分辨率记录下几十或者成百的光谱通道数据，它们叠合在一起，就构成了高光谱图像立方体，从高光谱图像立方体的每个像元均可提取一条连续的光谱曲线。扫描方向波段方向研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期单个像元的光谱曲线航向不同地物的光谱曲线研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期影像立方体：image cube光谱曲线：Spectral curve研究生选修课：高光谱遥感20

5、09-2010学年第二学期为什么用高光谱?地物的波谱识别，使很多在宽波段遥感中不可探测的物质的探测成为可能研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期明矾矿在高光谱与多光谱上的波谱差别研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期光谱曲线研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期高光谱起源、发展过程1970s年代开始有了雏形1983年第一个航空成像光谱仪（AIS-1）面世，推扫二维面阵成像，0.4-0.9 m1987年第二代高光谱成像仪问世（AVIRIS）, 扫描式阵列成像，首次获得了0.4-2.5m波段数据(

6、224)研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期最初应用于地质研究应用于植被监测应用于水质监测研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期真假草地区分研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期相同油漆下不同屋顶钢材的识别IRSA CASN研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期高光谱遥感应用目标探测及识别绿色的草坪，绿色的飞机，绿色的机库，绿色的房顶研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期高光谱遥感应用目标探测及识别研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期高光谱遥

7、感系统机载遥感系统星载遥感系统研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期机载遥感系统AIS1，1983，美国喷气推进实验室（JPL）AVIRIS，美国机载可见红外成像光谱仪加拿大的荧光线成像光谱仪（FLI）美国Deadalus 公司的MIVISGER 公司的79 通道机载成像光谱仪（DAIS7915）芬兰的机载多用成像光谱仪（DAISA）德国的反射式成像光谱仪（ROSIS10 和22）美国海军研究所实验室的超光谱数字图像采集试验（HYDICE）澳大利亚的HyMap （Hymap 在0.45-2.5m 光谱范围有126 波段，同时在35m 和8-10m 两个波长区设置了两个可供选择的

8、波段，共有128 个波段）。研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期美国的Probe （Earth Search Sciences, Inc.公司开发的另外一个有影响的航空成像光谱仪系统，该系统在0.4-2.5m 区有128 波段，光谱分辨率为11-18nm）加拿大ITRES 公司的系列产品：可见光近红外成像的CASI（CompactAirborne Spectrographic Imager）系列、在短波红外成像的SASI （Shortwave Infrared Airborne Spectrographic Imager）、在热红外成像的TABI（Thermal Airbor

9、ne Spectrographic Imager）系列由美国GER 公司为德士古（TEXACO）石油公司专门研制的TEEMS 系统热红外的成像光谱仪：美国宇航公司研制的SEBASS，即空间增强宽带阵列光谱仪系统(Spatially Enhanced Broadband Array SpectrographSystem)。它共有两个光谱区：中波红外，3.0-5.5m，带宽0.025m; 长波红外,7.8-13.5m, 带宽0.04m。前者（中波红外区）有100 个波段而热红外区则有142 个波段。所使用的探测器为2 块128128 的Si:As 焦平面，有效桢速率为120Hz，温度灵敏度为0.0

10、5K, 信噪比2000:1。研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期主要传感器介绍AVIRISFLI（荧光成像仪）、ASASCASI（小型机载成像光谱仪）光谱分辨率1.8nmHYDICE采用了CCD推扫式技术，210个波段我国的PHI，OMIS研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期PHI推扫式成像仪介绍2000.6日本长野实验，具有80个波段的PHI高光谱图像立方体高光谱遥感器研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期AVIRISRe flectance50%40%30%20%10%0%400 42

11、0 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700Wavelength, nm研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期Spectral CharacteristicsSargassum echinocarpumPorites lobata70%60%Porites compressaMontipora capitataSandRubble研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期Kaneohe Bay, OahuAVIRIS: Color imageA

12、VIRIS: Color image w/ land maskAVIRIS: Unsupervised classification研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期Classification SchemeUnconsolidated sediments:Sand and mud.Submerged vegetation:Seagrass and macroalgae.Coral reef and hardbottom:Coral reef and colonized hardbottom.Uncolonized hardbottom.Encrusting/coralli

13、ne algae.OtherLand, artificial, etc.8000-1150032或64600401.25mrad12.5/62.5145M/s950-2450100600401.2mrad15146M/s380-10502881500400.49mrad2.4145M/s光谱范围（nm）波段数空间像元数总视场角瞬时视场角波段宽度（nm）数据编码（bit）数据率TASI 600SASI 600CASI 1500研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期加拿大的CASI机载高光谱传感器研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期CHRIS/PROBA的几个关键

14、参数模式534438-10036-3317模式418486-7886-1117模式318438-10356-3317模式218406-10036-3317模式162406-9926-2034观测模式波段数波段范围（nm）波段宽度（nm）星下点空间分辨率（m）它是搭载在欧空局ESA小卫星平台PROBA（Project forOn-Board Autonomy）上的主要传感器。PROBA小卫星 2001年10月22日在印度的PSLV发射升空。它可实现多角度观测。705 kmAltitudeAVIRIS Underflight(10 km 20 m)1 MinuteALI Multispectral

15、Swath Coverage(37 km 30 m)HyperionHyperspectralSwath CoverageLandsat-7Landsat ETM+MultispectralSwath Coverage(185 km 30 m)EO-1Atmospheric CorrectorHyperspectral Coverage(185 km 125 / 250 m)研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期Hyperion on EO-1(7.5 km 30 m)研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第二学期Hyperion imagery one(Bucharest, Romania, May 18, 2001,Band 18)研究生选修课：高光谱遥感2009-2010学年第