高光谱遥感对地物探测的原理
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。
高光谱遥感名词解释
高光谱遥感名词解释
1.高光谱遥感(Hyperspectral Remote Sensing):是遥感技术的一种，利用高光谱数据进行地物信息的提取。
高光谱遥感能够提供每个像元的数十至数百个波段的光谱数据，这些数据可以用来识别不同类型的地物，对地表的物理、化学和生物属性进行精确的定量分析。
2.光谱(Spectrum):是由不同波长的光组成的光线。
在高光谱遥感中，探测器可以测量出每个像元的光谱，也就是不同波长的光在该像元的反射率或辐射率的值。
3.反射率(Reflectance):是地物表面反射入射光的比率，是高光谱遥感中的一个重要参数。
不同地物的反射率在不同波段上表现出不同的特征，可以用来识别地物类型。
4.特征提取(Feature extraction):是高光谱遥感中的重要分析方法，通过数学和统计学方法对光谱数据进行处理，提取出地物的光谱特征，如反射率峰值、谷值和斜率等，用来识别地物类型和进行精确分类。
5.分类(Classification):是将地物根据其光谱特征划分为不同的类别的过程。
高光谱遥感中常用的分类方法包括基于像素的分类、基于物体的分类和基于混合像元的分类等。
6.多光谱遥感(Multispectral Remote Sensing):和高光谱遥感相似，但是只能提供少数几个波段的光谱信息。
多光谱遥感常用于地物类型的粗略分类，而高光谱遥感更加适用于地物的精细分类和属性分析。
高光谱遥感
高光谱遥感的基本概念
高光谱遥感的基础是波谱学，早在20世纪初波 谱学就被用于识别分子和原子的结构。由于物 质是由分子、原子构成的，组成物质的分子、 原子的种类及其排列方式决定了该物质区别于 其它物质的本质特征。当电磁波入射到物质表 面时，物质内部的电子跃迁，原子、分子的振 动、转动等作用使物质在特定的波长形成特有 的吸收和反射特征，能够通过物质的反射（或 吸收）光谱上反映出物质的组成成分与结构的 差异,然而这些吸收和反射特征在传统的多光 谱遥感数据上很难清楚地体现（童庆禧， 1990）。
10-1λ
>10-2λ
高光谱遥感的基本概念 2 Radiant
2 Spatial (2D)
高光谱图像立方体
2 Spectral
高光谱遥感的基本概念
z光谱分辨率高(λ×10-2)
特 点
z波段多⎯数十到数百 z谱⎯像合一的特点 z信息量大，一次数据获取达千兆(GB)级
z数据速率高，数十⎯数百兆比特/秒
10
ΕΟ−1/ΗΨ
220
ΠΕΡΙ ON
EO-1/ LAC
256
Landsat7
7/W TM+
Obv iew-4
MO DIS
MERIS
AR IES
400-2 500
2 5.4 12 0.0 1 6.5 <5.0 12.5 2 5.0 2 0.0-71.0 6 0.0 57 0.0 1 6.0 10 0.0 1 5.0 200 0.0 60 0.0 2 0.0 5 0.0 8.0 400/ 500
航天高光谱仪 Hyperion
遥感器 PLI-PMI C ASI S FSI AIS-1
AIS-2 AVI RIS (20 km) A SAS 改进 ASAS
高光谱遥感
25
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
21
PHI和OMIS成像光谱仪的技术指标
22
• 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。
18
19
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。
高光谱遥感与多光谱遥感
高光谱和多光谱实质上的差别就是，高光谱的波段 波段 较多，谱带较窄（比如hyperion 有242个波段，带 较多，谱带较窄 宽10nm） 多光谱相对波段较少 波段较少（比如ETM+，8个波段，分为 波段较少 红波段，绿波段，蓝波段，可见光，热红外（2个）， 短波红外和全波段）。 高光谱遥感就是比多光谱遥感的光谱分辨率更高， 但是光谱分辨率高的同时空间分辨率会降低。
高光谱遥感简介
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 成像技术与光谱技术结合在一起,在对目标的空间 成像技术与光谱技术 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, 其所获取的图像包含了丰富的 空间,辐射和光谱 辐射和光谱三重信息。 空间 辐射和光谱 高光谱遥感技术已经成为当前遥感领域的前沿技术。
高光谱遥感简介高光谱遥感简介高光谱遥感简介高光谱遥感简介高光谱遥感起源于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
高光谱遥感与 多光谱遥感的异同
遥感影像的表现——多波段的显示
优点： 优点：
多光谱遥感不仅可以根据影像的形态和结构的差异判别地 物，还可以根据光谱特性的差异判别地物，扩大了遥感的 扩大了遥感的 信息量。 信息量 航空摄影用的多光谱摄影与陆地卫星所用的多光谱扫描均 能得到不同谱段的遥感资料 不同谱段的遥感资料，分谱段的图像或数据可以通 不同谱段的遥感资料 过摄影彩色合成或计算机图像处理，获得比常规方法更为 获得比常规方法更为 丰富的图像，也为地物影像计算机识别与分类提供了可能。 丰富的图像
高光谱遥感的特征
高光谱遥感的特征
高光谱遥感是一种通过收集大量的连续、窄带光谱数据来获取地物光谱信息的遥感技术。
其特征包括以下几个方面：
1. 光谱分辨率高：高光谱遥感能够获取几百到上千个连续光谱波段的信息，使得不同地物具有不同的光谱响应特征可以被有效地区分和识别。
2. 空间分辨率适中：高光谱遥感通常具有中等的空间分辨率，不同波段的图像可以提供关于地物的精细细节信息。
3. 数据多样性：高光谱遥感数据能够提供丰富多样的信息，包括光谱信息、空间信息以及时间信息，可以支持多种遥感应用和科学研究。
4. 光谱特征敏感性：高光谱遥感数据对地物的光谱特征非常敏感，不同地物在光谱上呈现出独特的波谱特征，因此可以对地物进行精确的分类和识别。
5. 特征提取能力强：高光谱遥感数据可以通过光谱分析、像元反演等方法，从数据中提取出多种地物属性特征，如植被指数、地表覆盖类型等，具有较高的特征提取能力。
总之，高光谱遥感具有多光谱波段、高光谱分辨率、适中的空间分辨率和丰富的信息内容等特征，因此在环境监测、农业、地质勘查、城市规划等领域具有广泛
的应用前景。
基于超像素稀疏表示的高光谱遥感图像分类原理分析
基于超像素稀疏表示的高光谱遥感图像分类原理分析高光谱遥感图像是一种具有多光谱信息的遥感图像，可以捕获地物的光谱特征和空间分布信息，因此在地物分类和识别中具有重要的应用价值。
而基于超像素稀疏表示的高光谱遥感图像分类方法，可以有效地提取高光谱图像的特征信息，从而实现对地物的准确分类和识别。
本文将对这一方法的原理进行详细分析，以期为高光谱遥感图像的进一步研究和应用提供参考。
一、高光谱遥感图像分类概述高光谱遥感图像是通过高光谱传感器获取的图像数据，每个像素点可以包含数十甚至数百个波段的光谱信息。
这种图像可以提供丰富的地物信息，对于农业、环境监测、城市规划等领域具有广泛的应用价值。
高光谱遥感图像分类即是根据图像中的光谱特征对地物进行分类和识别，是遥感图像处理中的重要研究内容。
1. 超像素分割超像素是对像素进行聚类和分组的一种方法，可以将图像分割成具有一定语义信息的区域，减少图像的冗余和噪声，提取出图像的关键特征。
在高光谱遥感图像中，超像素分割可以有效地提取出地物的光谱和空间信息，为后续的分类和识别提供重要依据。
2. 稀疏表示稀疏表示是一种信号处理方法，通过对信号进行线性组合，用尽可能少的系数表示原始信号，从而实现信号的降维和特征提取。
在高光谱遥感图像分类中，可以将超像素表示成一个稀疏矩阵，利用稀疏表示的方法提取地物的光谱特征和空间分布信息，实现对地物的准确分类和识别。
3. 分类器在稀疏表示的基础上，可以采用各种分类器对地物进行分类和识别。
常见的分类器包括支持向量机（SVM）、随机森林（RF）等，可以通过对地物的特征和空间信息进行学习和训练，实现对地物的自动分类和识别。
1. 提取更丰富的特征信息基于超像素稀疏表示的高光谱遥感图像分类方法可以有效地提取图像的光谱特征和空间分布信息，充分利用图像的多维信息，提高地物分类的准确性和稳定性。
2. 克服传统方法的局限性3. 适应多种地物分类任务基于超像素稀疏表示的方法可以适应不同类型和尺度的地物分类任务，包括农田、森林、水域等不同地物的识别和分类，具有较强的适用性和通用性。
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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高光谱遥感对地物探测的原理遥感技术是通过卫星或飞行器等遥远距离的设备，获取地球表面的
信息。
在遥感技术中，高光谱遥感是一种能够获取更加详细和准确地
球表面特征的方法。
本文将介绍高光谱遥感对地物探测的原理。
一、高光谱遥感的基本原理
高光谱遥感的基本原理是利用电磁波的能量与物质相互作用的特性。
地物的表面反射、散射和吸收不同波长的光线，因此通过分析物体反
射的光谱特征，可以判断该物体的组成成分和性质。
二、光谱特征的提取与分析
为了获取地物的光谱特征，需要使用高光谱遥感设备。
这些设备能
够以极高的分辨率获取各个波长范围内的光谱数据。
通过对这些数据
的提取与分析，可以获取物体在不同波长下的反射率信息，从而得到
物体的光谱特征。
三、高光谱影像的处理与分类
获取到的高光谱影像需要进行进一步的处理和分类。
首先，需要进
行光谱特征的归一化处理，消除不同影像之间的差异。
然后，利用分
类算法，将地物分为不同的类别，比如植被、水体、建筑等。
这样可
以方便后续对地物的分析和监测。
四、高光谱遥感在地物探测中的应用
高光谱遥感在地物探测中具有广泛的应用。
以农业为例，通过分析
植被的光谱特征，可以评估植被的健康状况、营养状况和受到的干扰
程度。
这对于农作物的管理和保护具有重要意义。
另外，高光谱遥感还可以应用于环境监测领域。
通过分析水体的光
谱特征，可以检测水体的污染程度和富营养化情况。
这对于水资源的
保护和管理非常重要。
此外，高光谱遥感还可用于城市规划、地质勘探、灾害监测等方面。
通过对不同地物的光谱特征进行分析，可以提供丰富的地理信息，为
科学研究和决策提供依据。
五、高光谱遥感的发展与挑战
高光谱遥感技术在近年来得到了快速发展，提供了更加精准的地物
信息。
然而，高光谱遥感也面临着一些挑战。
首先，高光谱遥感设备
成本较高，限制了其在大范围应用中的推广。
此外，高光谱数据的处
理和分析需要复杂的算法和技术支持，对操作人员的要求较高。
未来，随着技术的不断进步，高光谱遥感有望更好地发挥其在地物
探测中的作用。
同时，降低设备成本和提升数据处理的效率也是发展
的关键。
这将为高光谱遥感技术的应用提供更多的可能性。
总结：
高光谱遥感通过对地物反射的光谱特征进行分析，实现了对地球表
面物质组成和性质的探测。
它在农业、环境监测、城市规划等领域具
有重要的应用价值。
然而，高光谱遥感技术的进一步发展仍面临一些
挑战。
未来，随着技术的不断进步，相信高光谱遥感将在更多领域发挥其作用，并为人们提供更加准确和可靠的地球表面信息。