高光谱遥感技术应用的原理
高光谱遥感
• 中国：MAIS、PHI、OMIS-1（10个热波段）、 中国： 个热波段）、 、 、 （ 个热波段 CMODIS（神舟III号） 、Env-DD（环境灾害小卫星） （神舟 号 （环境灾害小卫星）
三、高光谱遥感技术优势与局限性
优势 1：充分利用地物波谱信息资源 ：
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 ： 利用波形/精细光谱特征进行分类与识别地物
Al-OH
Paragonite
Muscovite
Phengite
三种类型的白云母精细光谱特征
岩石的光谱发射率特征
航空高光谱遥感飞行设计图
（2）光谱特征参数定量分析技术 ）
不同水分含量的叶片的光谱反射率
RWC(%)=24.5+7.13*面积 (R2=0.845)
（3）光谱匹配技术（二值编码） ）光谱匹配技术（二值编码） • 岩矿光谱分类与识别
岩石和矿物
2.15-2.31微米 粘 土 矿 2.24-2.31微米 Mg-OH 对称性>1 滑石 2.15-2.19微米 叶蜡石 2.31-2.35微米 碳 酸 盐
优势 3： 利用图 谱实现自动识别地物并制图 ： 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、 局限 ：海量数据的传输、处理与存储 128波段的 波段的OMIS: 采集数据速率 采集数据速率60Mb/s；400Mb/km2 波段的 ；
高光谱遥感信息的图像立方体表达形式是一种新 高光谱遥感信息的图像立方体 表达形式是一种新 型的数据存储格式， 型的数据存储格式，其正面图像是由沿飞行方向的扫 描线合沿扫描方向的像元点组成的一景优选的三波段 合成的二维空间彩色影像； 合成的二维空间彩色影像；其后面依次为各单波段的 图象叠合，其数据量为所有波段图像的总和； 图象叠合，其数据量为所有波段图像的总和；位于图 像立方体边缘的信息表达了各单波段图像最边缘各像 元的地物辐射亮度的编码值或视反射率。 元的地物辐射亮度的编码值或视反射率。
常用的卫星遥感测绘技术介绍
常用的卫星遥感测绘技术介绍随着科技的不断进步，卫星遥感技术在测绘领域的应用逐渐增多。
卫星遥感是利用卫星携带的传感器获取地表信息并进行分析的一种技术。
它具有快速、全面和高精度等优势，已被广泛应用于地质环境、农业发展、城市规划等领域。
本文将介绍几种常用的卫星遥感测绘技术。
一、多光谱遥感技术多光谱遥感技术是利用卫星传感器对地球表面反射和辐射的不同波长进行感应和记录。
其基本原理是不同物质对不同波长的光有不同的反射或吸收特性。
通过对多个波段的光谱信息进行比较分析，可以获得地表上各种特征的信息。
例如，可以利用多光谱遥感技术观测和分析植被覆盖、植被类型、水体分布等。
二、高光谱遥感技术高光谱遥感技术是多光谱遥感技术的进一步延伸和发展。
它采集的光谱波段多于多光谱遥感技术，可以提供更加详细的地表信息。
高光谱遥感技术在地质矿产探测、环境监测等方面有广泛的应用。
例如，通过高光谱遥感技术可以探测地下矿藏的分布、确定地表的土壤类型等。
三、合成孔径雷达（SAR）技术合成孔径雷达技术是利用合成孔径雷达系统获取地表物体的微弱散射信号，并通过信号处理算法重建出高分辨率的雷达图像。
该技术具有对天气和光照条件不敏感、全天候性能好等优势。
合成孔径雷达技术在海洋监测、地质滑坡监测等领域得到了广泛应用。
例如，可以利用合成孔径雷达技术实现对油污的监测和溢油事故的应急处置。
四、红外遥感技术红外遥感技术是利用地物的红外辐射特性获取地表信息的一种遥感技术。
该技术可以实现对地表温度分布、空气质量、火灾监测等进行测量。
例如，在城市规划和环境监测中，可以利用红外遥感技术对城市热岛效应进行研究和监测，以促进城市可持续发展。
五、全球导航卫星系统（GNSS）全球导航卫星系统是利用卫星信号实现全球定位和导航的一种技术。
它通过使用卫星的精确时钟信息和距离测量技术，可以确定接收机的位置和速度。
全球定位系统有助于测绘和准确定位，广泛应用于交通导航、航空航天和地理信息系统等领域。
高光谱遥感
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高光谱影像分析技术：
国内外关于成像光谱仪的遥感应用研究中，所采用 的分析方法可归纳为两大类： 一、 基于纯像元的分析方法 （1）。。。
（2）。。。
二、基于混合像元的分析方法
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PHI和OMIS成像光谱仪的技术指标
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• 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。这是继美国EOS计划MODIS之后，几乎与欧洲环境卫星 （ENVISAT）上的MERIS同时进入地球轨道的同类仪器。它 在可见光到热红外波长范围（0.4-12.5μm）具有34个波段。 • 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年发射的环境与减灾小卫星（HJ-1）星座中，也搭载一 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。它将对广大 陆地及海洋环境和灾害进行不间断的业务性观测。 • “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，纳入大气、海洋、陆地观测体系，为对地球的全面观测 和监测提供服务。
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我国高光谱发展：
• 80年代，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。
• 高光谱仪器的研制成功，为中国遥感科学家提供了新的技 术手段。通过在我国西部干旱环境下的地质找矿试验，证 明这一技术对各种矿物的识别以及矿化蚀变带的制图十分 有利，成为地质研究和填图的有效工具。
高光谱遥感第二章ppt课件
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
我校现有设备 Headwall
- 成像光谱仪的光谱与辐射定标技术
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
- 成像光谱信息处理技术
海量数据非失真压缩技术 高速化处理技术 辐射量的定量化和归一性 图像特征提取及三维谱像数据的可视化
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
5 成像光谱仪的空间成像方式 高光谱遥感成像包括空间维成像和光谱维成
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
1 基本概念
光谱学 成像技术
成像 光谱学
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
(1) 光谱分辨率 —指探测器在波长方向上的记录宽度，又称为
波段宽度。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
(2) 空间分辨率—对于成像光谱仪，其空间分辨率 是由仪器的角分辨力，即仪器的瞬时视场角 （IFOV）决定的。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
- 二元光学元件成像光谱技术
二元光学元件沿轴向色散，利用面阵CCD 探测器沿光轴方向对所需波段的成像范围进行 扫描，每一位置对应相应波长的成像区。
- 三维成像光谱技术
三维成像光谱仪是在光栅色散型成像光谱 仪的基础上改进而来的，其核心是一个像分割 器，将二维图像分割转换为长带状图像。
(3）仪器的视场角（FOV）—指仪器的扫描镜在空中 扫过的角度。
第二章 高光谱遥感成像机理与 成像光谱仪
高光谱遥感
高光谱遥感器
OMIS系统部分参数 128波段 波段 波长 光谱分辩率 64(64,32,16) 0.4-1.1um 10nm 16(8,1) 1.1-2.0um 60nm 32(32,1) 2.0-2.5um 15nm 8(8,1) 3.0-5.0um 250nm 8(8,1) 8.0-12.5um 500nm IFOV 3.0,1.5mrad FOV > 70 degree
VNIR: 32 波段 (0.44~1.08um) 光谱分辨率: 20nm SWIR: 32 波段 (1.5~2.45um) 光谱分辨率: 25nm TIR: 7 波段 (8.0~11.6) 光谱分辨率: 0.45um IFOV: 3.0mrad FOV: 90 degree scanning : 10-20(line/second) digitizer: 12bit
高光谱遥感的基本概念
高光谱遥感起源于20世纪70年代初的多光谱遥 感,它将成像技术与光谱技术结合在一起,在对目标 的空间特征成像的同时,对每个空间像元经过色散 形成几十乃至几百个窄波段以进行连续的光谱覆 盖,这样形成的遥感数据可以用“图像立方体”来形 象的描述.同传统遥感技术相比,由于其所获取的图 像包含了丰富的空间,辐射和光谱三重信息。
2 5.0 表 1.1，国际上部分成像光谱仪一览表（陈述彭等，1997） 500-980 32 2 0.0-71.0
遥感器 PLI-PMI CASI SFSI AIS-1 AIS-2 AVIRIS (20km) ASAS 改进 ASAS GERIS
光谱范围 (nm) 403-805 430-870 1200-2400 900-2100 1200-2400 800-1600 1200-2400 400-2450 455-873 400-1060 400-100 1000-2000 2000-2500
成像高光谱
成像高光谱
高光谱成像是一种先进的遥感技术，可以获取目标物体在不同波段上的光谱信息，从而获取更丰富、更详细的地表特征。
它在农业、环境、地质等领域有着广泛的应用。
本文将从原理、应用和发展趋势三个方面介绍高光谱成像技术。
一、原理：
高光谱成像原理基于光谱学的基础，即物体表面反射或发射出的电磁波在不同波长下具有不同的特性。
高光谱相机能够捕捉大量连续的窄波段影像数据。
通过对这些数据进行处理和分析，可以获取地表物体在不同波段的光谱信息。
二、应用：
高光谱成像技术在农业领域有着重要的应用价值。
通过获取植物在不同波段的反射光谱信息，可以评估植被的生长状态、营养状况和病虫害情况，从而帮助农民制定精细化的农业管理措施。
在环境监测领域，高光谱成像技术可以用于水质监测、土壤污染检测等。
通过分析不同波段上的光谱信息，可以判断水体或土壤中存在的污染物质种
类和浓度。
在地质勘探领域，高光谱成像技术可以用于矿产资源勘探和地质灾害预测。
通过对地表反射光谱进行分析，可以发现地下矿藏的潜在位置和地质构造的分布情况。
此外，高光谱成像技术还可以应用于城市规划、遥感地图制作等领域。
三、发展趋势：
随着科技的不断进步，高光谱成像技术也在不断发展。
未来高光谱成像技术的趋势主要包括以下几个方面：
1.高光谱成像技术的分辨率将进一步提高，可以获取更为细致的光谱信息。
2.结合。
使用高光谱遥感技术进行植被覆盖监测
使用高光谱遥感技术进行植被覆盖监测高光谱遥感技术是一种通过获取地物的高光谱信息来进行分析的遥感技术。
它通过收集地面或大气中的反射光谱数据，利用这些数据来提取地物的特征信息，从而实现对植被覆盖情况进行监测和评估。
在过去的几十年中，高光谱遥感技术在农业、林业、环境保护和城市规划等领域发挥了重要作用。
植被覆盖是指地表上由植物形成的覆盖层，对于生态系统的稳定和环境的改善具有重要的作用。
随着城市化进程的加快和人口增长的压力，植被覆盖的监测和评估变得越来越重要。
传统的植被覆盖监测方法主要依靠地面调查和遥感影像的解译，但这些方法存在着时间成本高、空间范围有限等问题。
而高光谱遥感技术的出现，为植被覆盖监测提供了更高效、更准确的手段。
高光谱遥感技术通过获取地物的高光谱信息，可以从细微的光谱变化中提取出更多的信息。
物体的光谱信息在不同波段呈现出不同的变化规律，而植被的反射光谱特征与其生理、化学和结构特性密切相关。
因此，利用高光谱遥感技术可以准确获取植被的光谱信息，从而实现对植被覆盖状况的监测。
高光谱遥感技术在植被监测中的应用主要包括植被类型判别、植被覆盖度评估和植被生长状态监测。
通过对植被的光谱信息进行解译和分类，可以精确地判别不同类型的植被，比如森林、草地、湿地等，为生态环境管理和资源保护提供科学依据。
植被覆盖度评估是指通过分析植被反射光谱的特征，来评估一定区域内植被的分布和空间分布。
利用高光谱遥感技术可以获取植被的反射光谱曲线，通过光谱特征参数的计算，可以准确地估算出植被覆盖度，并进一步分析植被的分布格局和植被覆盖的变化趋势。
植被生长状态监测是指通过监测植被的生长动态和生理状态，来评估植被生长状况和健康状况。
高光谱遥感技术可以获取植被的生理指标，比如叶绿素含量、地下生物质等，通过对这些指标的分析和比较，可以揭示植被的养分状况、生长状态和生态适应能力。
高光谱遥感技术在植被覆盖监测中的应用还包括草地质量评价、荒漠化监测、植被退化评估等。
高光谱遥感影像地面伪装目标检测方法的研究
外、热红外光谱特征，大大提高了地物的分类和识别能力，在农业、林业、海洋、气象、地质、全球环境及军事遥感等诸多领域显示出巨大的应用前景。
目前，已有许多国家相继研制出或正在研制各具特色的成像光谱仪，数量达四十种之多［３－６１。
从第一代ＡＩＳ的３２个连续波段，到第二代高光谱成像仪。
航空可见光、红外光成像光谱仪（ＡＶＩＲＩＳ）的２２４个波段，光谱分辨率在不断提高，ＡＶＲＩＳ是首次测量全反射波长范围（Ｏ．４～２．５ｒｕｎ）的成像光谱仪。
美国宇航局在１９９９年底发射的中等分辨率成像光谱仪（ＭＯＤＩＳ）和高分辨率成像光谱仪（ＨＩＲｊＳ）为人类提供了更多信息。
２００１年发射的ＯｒｂＶｉｅｗ卫星能够同时提供更高空间分辨率和光谱分辨率的数据，它能获取】ｍ全色波段影像和４ｍ～５ｍ的多光谱波段以及空间分辨率为８ｍ的２００个波段的高光谱数据。
此外，许多具有高空间分辨率和高光谱分辨率的成像光谱仪正在或即将进入实用阶段，例如：美国的ＨＹＤＩＣＥ、ＳＥＢＡＳ，加拿大的ＦＬＩ、ＣＡＳＩ和ＳＦＳＩ，德国的ＲＯＳＩＳ以及澳大利亚的ＨＹＭＡＰ等。
这些传感器有的已经进入了商业运营，技术比较成熟。
特别是美国的ＨＹＤＩＣＥ和ＡＶＩＲＩＳ多次参与军方的实验，提供了大量的军事应用的第一手资料。
图ｌ—ｌ高光谱图像数据立方体示意我国在这一领域的发展也十分迅速。
中科院上海技术物理研究所于１９９７年开始研制２４４波段的推扫式（ＰＨＩ）和１２８波段的可见光／近红外、短波红外、热红外模块化成像光谱仪系统（ＯＭＩＳ）并取得了成功，特别是ＯＭＩＳ已经成功转入商业运营。
另外，中科院长春光学精密机械与物理研究所、西安光学精密机械研究所也在这一领域取得了重要的研究成果。
高光谱数据除了拥有图像数据的几何信息外，还具有光谱信息，从而构成三维的图像立方体。
如图１．１，光谱维信息可以记录地物所具有的反射、吸收和发射电磁能量的能力，这种能力是由物质的分子和原子结构确定，不同的地物类型对应于不同的谱特征，这就是光谱的“指纹效应”，如图１．２。
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高光谱遥感技术应用的原理
1. 引言
高光谱遥感技术是一种基于光谱信息的遥感技术，通过对地面物体反射、辐射
或辐射传输特性进行监测和分析，实现对地表目标的信息获取。
该技术具有高光谱分辨率、高光谱信噪比以及高光谱空间分辨率等特点，因此在农业、环境监测、地质勘探等领域得到了广泛的应用。
2. 高光谱遥感技术的原理
高光谱遥感技术利用地物在不同波段上的反射光谱特征来获取地面目标的相关
信息。
其原理包括光谱分辨和光谱解译两个过程。
2.1 光谱分辨
光谱分辨是高光谱遥感技术的核心环节之一，包括数据采集、数据处理和数据
解译三个步骤。
2.1.1 数据采集
高光谱遥感技术通过传感器记录地表目标的反射光谱，传感器可以是飞机、卫
星或无人机等设备。
传感器在不同波段上接收地物的辐射能量，并将其数字化储存。
2.1.2 数据处理
数据处理是光谱分辨过程的关键步骤，包括辐射定标、大气校正和几何校正等。
辐射定标是将数字化的辐射能量转换为辐射亮度，大气校正则是消除大气等因素对辐射亮度的影响，几何校正用于纠正传感器位置和姿态带来的影响。
2.1.3 数据解译
数据解译是对高光谱影像图进行光谱特征提取、光谱分类和目标识别等过程。
光谱特征提取是将影像中的光谱信息与地物特征进行关联，光谱分类是将不同地物的光谱特征划分为不同的类别，目标识别则是根据光谱特征进行地物的识别和定位。
2.2 光谱解译
光谱解译是根据光谱信息对地物进行分类和识别的过程。
该过程包括光谱库的
建立、光谱曲线的拟合和光谱特征的提取等步骤。
2.2.1 光谱库的建立
光谱库是包含不同地物光谱特征的数据库，通过采集不同地物的光谱信息，构
建光谱库，为后续的光谱解译提供参考。
2.2.2 光谱曲线的拟合
光谱曲线的拟合是将采集到的光谱数据与光谱库中的光谱特征进行比对和匹配，找出与之最相似的地物光谱曲线。
2.2.3 光谱特征的提取
光谱特征的提取是对光谱曲线中的特征进行统计和分析，如光谱平均值、光谱
峰值和光谱波宽等，从而得出地物的光谱特征。
3. 高光谱遥感技术的应用
3.1 农业
高光谱遥感技术在农业领域的应用主要包括农作物类型识别、土壤养分评估和
病虫害监测等。
通过对农田的高光谱遥感影像进行解译，可以实现对不同农作物的识别和分类，进而进行精确的农药施用和水肥管理。
3.2 环境监测
高光谱遥感技术在环境监测领域的应用主要包括水质监测、土地利用评估和生
态环境监测等。
通过对湖泊、河流等水体的高光谱遥感影像进行解译，可以实现对水质的评估和污染物的监测。
同时，还可以利用高光谱遥感技术对土地利用类型进行评估和监测，以及对森林、草地等生态环境的监测和保护。
3.3 地质勘探
高光谱遥感技术在地质勘探领域的应用主要包括矿产资源调查、地质构造解析
和矿产勘探等。
通过对地质区域的高光谱遥感影像进行解译，可以实现对矿产资源的勘探和评估，帮助地质工作者进行矿产勘探和矿产开发。
4. 总结
高光谱遥感技术通过对地表物体的反射、辐射或辐射传输特性的监测和分析，
实现了对地物信息的获取。
其原理包括光谱分辨和光谱解译两个过程，通过数据采集、数据处理和数据解译等步骤，可以提取出地物的光谱特征并实现分类和识别。
高光谱遥感技术在农业、环境监测和地质勘探等领域得到了广泛的应用，并在农作物识别、水质监测和矿产勘探等方面取得了显著的成果。