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什么是高光谱遥感?

发布时间:2023-07-12
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高光谱遥感(hyperspectral remote sensing)是高光谱分辨率遥感(highspectral resolution remote sensing)的简称,是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内,获取许多非常窄、光谱连续影像数据的技术。

高光谱遥感(hyperspectral remote sensing)是高光谱分辨率遥感(highspectral resolution remote sensing)的简称,是在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内,获取许多非常窄、光谱连续影像数据的技术。

什么是高光谱遥感

高光谱遥感源于20世纪70年代初期的多光谱遥感技术,它的出现在遥感的发展历史上是一个概念和技术上的创新。


高光谱成像遥感是20世纪80年代初出现的新型遥感技术,与合成孔径雷达(SAR)成像技术并列为当代遥感两大前沿领域。高光谱成像遥感技术的产生,是遥感发展史上最具标志性的成果,高光谱遥感图像在记录地物空间信息的同时也记录了地物的光谱信息,实现了图谱合一。相对于全色影像和多光谱影像,高光谱影像的优势主要表现在:高光谱影像具有高的光谱分辨率,达到纳米级,表现为不同地物在光谱维上的细微差异,能够精细地刻画地物的反射光谱,从而大大提高对地物分类与识别的能力。目前,世界各国对高光谱成像遥感技术的发展都十分重视,随着技术的日趋成熟,高光谱成像遥感已经广泛应用于地质勘探、地质制图、植被生态监测、精细农业、大气环境、环境监测、海洋遥感、食品安全、产品质量检测、战场侦察、伪装检测等多个领域。


与传统全色及多光谱遥感图像相比,高光谱遥感图像数据具有以下特点。


①光谱的波段范围广且光谱分辨率非常高。成像光谱仪获得的光谱范围可以从可见光延伸到短波红外,甚至到中红外,其波段数高达数百个,形成一条近似于连续的光谱曲线,光谱分辨率可达10nm以内。

②高光谱遥感数据立方体包含丰富的图像信息及光谱信息。在高光谱遥感图像中,它在普通的二维空间图像的基础上,增加了一维光谱数据,整个数据形成一个光谱图像立方体,每一个像元的光谱数据展开来就对应为一条光谱曲线,整个数据就是图谱合一的立方体。

③描述高光谱数据的模型有多种形式,如图像模型、光谱模型与特征模型,使得数据的分析和处理更加灵活、方便。

④高光谱数据中存在大量冗余信息。因为高光谱数据是由很多狭窄的波段构成的,所含数据数量巨大,同时相邻波段之间存在空间相关、谱间相关,以及波段相关,这都导致高光谱数据中冗余信息的增多。

⑤高光谱遥感具有非线性特性。其非线性出现在两个方面:一方面是地物反射太阳光的过程,是一个典型的非线性过程;另一方面是太阳入射光和地物反射光在空气中的传播,也是一个非线性的过程。

⑥信噪比低。高光谱数据较低的信噪比给其处理也增加了很大难度。

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