什么是高光谱遥感？高光谱遥感概念及其特点

高光谱遥感技术是指在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得连续的地物光谱图像，使得遥感应用可以在光谱维上进行空间展开，定量分析地球表面生物物理化学过程与参数リ。它一般是在很多很窄的、几乎连续的电磁波段（波段宽度通常10nm）中获取感兴趣的物体相关数据；而一般的多光谱遥感（波段宽度通常100nm），并且波段之间不连续，因此很难反映光谱维的连续特征。

高光谱遥感概念

高光谱图像（Hyperspectral Image）是成像光谱仪从可见光至近红外的几百个连续的窄波段内获取的地物图像。由于它具有很高的光谱分辨率，光谱分辨率仅为几个nm至20nm，能够为每个像素提供几乎连续的光谱曲线。图2.1是高光谱数据立方体，它是一个三维立方体，在包括空间维信息的同时，也体现了光谱维的信息。每一个谱段都对应一幅二维图像，每一像元在光谱维上都能形成一条连续的光谱曲线，通过光谱曲线可以确定像元所属地物的特性。图2.2为某地物的光谱曲线，一般相同的地物有相似的光谱曲线或光谱曲线特征，而不同的地物具有不同的光谱曲线或光谱曲线特征，同时高光谱遥感图像拥有的波段数远远大于一般的单波段或多波段遥感图像所拥有的波段数，那么原本在单波段或多波段遥感图像中很难分辨的地物，可以很容易的根据不同光谱曲线将不同的地物区分开来。因此，根据目标的光谱曲线或光谱曲线特征可以对其进行分类和识别，这也是高光谱遥感技术飞速发展的一个重要原因。

高光谱遥感的基础是波谱学，利用物质的分子、原子构成和分子、原子排列方式的不同就可以确定此物质与其它物质的不同的本质特征。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多光谱遥感数据上很难清楚地体现（童庆禧，1990）。而高光谱遥感就可以获得连续的光谱曲线，可以有效的体现出不同物质的吸收和反射特征，更加充分的反映地物的特征信息。

高光谱遥感特点

高光谱遥感具有不同于传统遥感的新特点，主要表现在以下几个方面：

（1）波段多：成像光谱仪可为每个像元提供在可见光和近红外光谱区内几十、数百甚至上千个波段。

（2）数据量大：随着波段数的增加，数据量急剧增长，这就需要提高处理算法的运算效率。

（3）光谱分辨率高：成像光谱仪采样的光谱范围窄，一般小于10nm。高的光谱分辨率可以更为细致的反映地物光谱特征。

（4）信息冗余增加：由于相邻波段之间存在很高的相关性，所以信息存在大量的冗余。

（5）加性噪声：成像光谱仪所记录的辐射特性中加入了由大气、传感仪器、量化处理和数据传输等产生的噪声，它可以看作“噪声中的信号”这一经典问题，采用信号处理理论来解决。

（6）图谱合一：可以提供空间维信息和光谱维信息，其光谱维揭示出图像每一像元的光谱曲线特征。

（7）纹理丰富复杂，空间相关性低于普通光学图像：一般高光谱图像的空间分辨率为几米，地物一般在图像上仅由几个像元组成，其灰度值连续性差，相应的空间相关性低。

（8）光谱响应机理和作用过程非常复杂，高光谱可以避免或减少“同谱异物”和“同物异谱”的现象的发生。