高光谱遥感课件

1、高光谱遥感高光谱遥感： 即高光谱分辨率成像光谱遥感，是基于高光谱分辨率超多波段遥感图像与光谱合一的特点，利用地表物质与电磁波的相互作用及其所形成的光谱辐射、反射、透射、吸收等特征研究地表物体（包括大气），识别地物类型，鉴别物质成分，分析地物存在状态及动态变化的新型光学遥感技术。 多光谱遥感（Multirspectral Remote Sensing），光谱分 辨率为波长的1/10数量级范围（几十个至几百个nm）； 高光谱遥感（Hyperspectral Remote Sensing）, 光谱分辨率为波长的1/100数量级范围（几个nm）； 超光谱遥感（Ultraspectral Remote

2、Sensing），光谱分辨率为波长的1/1000数量级范围（0.2-1nm）。一、高光谱遥感概念图 物质的内部状态原理图地物波谱的产生二、高光谱遥感的基本原理 成像光谱学：八十年代开始建立，在传统光谱学基础上，将传统的光谱学和成像技术结合起来，在电磁波的紫外、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。这种技术设计出的新型遥感仪器，叫成像光谱仪。成像光谱仪通常以上百个光谱通道连续记录影像数据。二、高光谱遥感的基本原理高光谱分辨率(成像光谱)遥感: 将成像光谱技术应用于遥感，对于一个给定的观察区域中的像素，足以从这些探测的数据中获取所对应地物的精细光谱特性，通过分析处理

3、，实现对地物的鉴别及其环境的分析。由于与常规的多光谱遥感相比，成像光谱数据具有通道数量多、光谱分辨率高的显著特点，所以，人们把由此产生的遥感领域称作为高光谱遥感。与此相对应，有时称常规遥感为宽波段遥感，以示区别。二、高光谱遥感的基本原理 70年代末，美国加州理工学院喷气推进实验室（JPL） 学者提出。 1983年，世界上第一台成像光谱仪问世，AIS-1 （Airborne Imaging Spectrometer）问世，64波段。 1987年，航空可见光/红外成像光谱仪AVIRIS，224波段 2000年第一台星载高分辨率成像光谱仪 HYPERION升空。 1991年，中国第一台航空成像光谱仪

4、（MAIS）运行 三、高光谱遥感器的发展 第一代成像光谱仪称航空成像光谱仪AIS(Airborne Imaging Spectrometer)，64个通道，光谱覆盖范围从990nm-2400nm,光谱分辨率9.3nm。 第二代成像光谱仪称航空可见光、近红外成像光谱仪 AVIRIS(Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer)，224个通道，光谱范围410nm-2450nm，光谱分辨率10nm。 220波段的星载HYPERION（2000年E0-1卫星携带升空） 第三代成像光谱仪为傅立叶变换高光谱成像仪（美国2000年7月MiSat-II卫星携带

5、升空） FTHSI( Fourier Transform Hyperspectral Imager) ，256个波段，光谱范围400nm-1050nm，光谱分辨率2-10nm。美国： MODIS 、 AVIRIS、 WIS（812波段）、Hyperion、AIRS AHI（256个热波段）、SEBASS（ 242个热波段） 澳大利亚：Hymap、ARIES、TIPS（100个热波段）加拿大： CASI 德国：ROSIS法国：IMS 芬兰：AISA 欧空局：CHRIS （2000年10月22日PROBA小卫星） 日本：GLI中国：MAIS、PHI、OMIS-1（10个热波段）、HJ-1（环境灾害

6、小卫星） 典型的高光谱遥感器 PHI主要性能指标中国128波段航空成像光谱仪（OMIS-1） OMIS-I OMIS-II总波段数12868 光谱仪光谱范围m光谱分辨率nm波段数 光谱仪光谱范围m光谱分辨率nm波段数0.4-1.110640.4-1.110641.06-1.7040161.55-1.7512.0-2.515322.08-2.3513.0-5.025083.0-5.018.0-12.550088.0-12.51瞬时视场 (mrad) 3 1.5/3可选总视场（） 70扫描率（S/s） 5、10、15、20可选行像元数5121024/512数据编码（bit）12探测器SI、InGa

7、As、InSb、MCT线列Si线列、InGaAs单元、InSb/MCT双色 美国220波段卫星成像光谱仪（Hyperion）表 Hyperion主要技术参数中国的环境与减灾1号卫星高光谱成像仪入瞳辐射扫描系统成象光学探测器电子系统A/D转换DN输出传感器系统滤波或色散元件平台姿态与运动 高光谱遥感器接收到入瞳辐射后通过探测器产生电信号，在经过增益和模数转换（A/D）产生遥感影像数值（DN）。遥感器的空间响应、光谱响应和辐射响应决定了输出图像的信息特征。进入传感器的辐射量通过光学系统后，由分光器件分成不同的光谱段后到达探测器焦平面转换为测量值。该测量值的大小直接与探测器的光谱响应率相关，从而又与

8、光学系统的透过率和探测器的光谱灵敏度相关联。 高光谱遥感信息成像机理 不同遥感器波段对比 矿物不同传感器上的波谱特点2160-2220 nm优势 1：充分利用地物波谱信息资源五、高光谱遥感技术优势与局限性图 不同波谱分辨率对水铝反射光谱曲线优势 2： 利用波形/精细光谱特征进行分类与识别地物ParagoniteMuscovitePhengite三种类型的白云母精细光谱特征Al-OH岩石的光谱发射率特征优势 3： 利用图-谱实现自动识别地物并制图 局限1：海量数据的传输、处理与存储 128波段的OMIS: 采集数据速率60Mb/s；400Mb/km2局限2：易受大气的影响局限3：波段间相关性强主要应用领域地质岩性分类蚀变矿物识别