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高光谱分辨率遥感是什么?

发布时间:2023-07-13
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起源于20世纪80年代的高光谱分辨率遥感又称为高光谱遥感(Hyperspectral Remote Sensing),它利用成像光谱仪在连续的几十个甚至几百个光谱通道获取地物辐射信息,在取得地物空间图像同时,每个像元都能够得到一条包含地物诊断性光谱特征的连续光谱曲线。本文主要介绍了高光谱分辨率遥感的发展。

起源于20世纪80年代的高光谱分辨率遥感又称为高光谱遥感(Hyperspectral Remote Sensing),它利用成像光谱仪在连续的几十个甚至几百个光谱通道获取地物辐射信息,在取得地物空间图像同时,每个像元都能够得到一条包含地物诊断性光谱特征的连续光谱曲线。本文主要介绍了高光谱分辨率遥感的发展。

 

高光谱图像

 

高光谱分辨率遥感的发展

世界上第一台成像光谱仪AIS-1于1983年在美国研制成功。1987年,美国又推出了第二代高光谱成像仪AVIRIS,并持续不断更新换代,已成为美国航空航天高光谱遥感科技发展的孵化器。此后,许多国家先后研制了多种类型航空成像光谱仪,如加拿大的CASI、德国的ROSIS、澳大利亚的HyMap等。

在经过航空试验和成功应用之后,1999年底美国新千年计划EO-1卫星搭载了具有200多个波段的Hyperion航天成像光谱仪,正式开启了航天高光谱遥感时代。我国高光谱遥感科技发展几乎与美国同步,1989年中科院研制了我国第一台模块化航空成像光谱仪(MAIS),并在20世纪90年代又陆续研发了推帚式成像光谱仪(PHI)、新型模块化成像光谱仪(OMIS)、轻型高稳定度干涉成像光谱仪(LASIS)等。2002年“神舟三号”搭载了我国第一台航天成像光谱仪,此后我国发射的“嫦娥-1”探月卫星、环境与减灾小卫星(HJ-1)星座、风云气象卫星、GF-5卫星等也都搭载了航天成像光谱仪。

 

高光谱遥感的特点及应用

高光谱遥感突出特点和优势使其在众多领域发挥着越来越重要的作用。比如通过对矿物元素的诊断性光谱特征分析,高光谱遥感能够实现对矿物成分及其丰度进行精确识别和填图;在植被研究方面,通过高光谱数据能够反演植被物理和化学参数,进行作物长势监测、品质评估等;在水质监测方面,通过对水中叶绿素、黄色物质、悬浮物等成分的光谱反演,可以掌握水华爆发、黑臭水体分布以及污染来源等;高光谱遥感技术从其起步就被赋予了强烈的军事应用色彩,在军事目标侦察、阵地与装备伪装识别、战场环境背景分析等方面有巨大应用潜力。我国的高光谱遥感科技发展一直处于国际前列,中科院自主研发的高光谱图像处理与分析通用软件系统(HIPAS)被国际同行评为国际六大顶尖高光谱图像处理软件之一,并在高光谱遥感应用方面实现了向美、日、澳等发达国家的技术输出,成果在国际上产生了重大影响。

 

近年来,成像光谱技术也逐渐渗透进了各种非传统遥感行业,比如在医学、生物、刑侦、考古、文物保护等领域开展了广泛的探索性应用。2006年中科院成功研制了国内首套摆扫式地面成像光谱仪,并与故宫博物院等单位合作在古画、唐卡、壁画、墨书等文物的识别和鉴别方面取得了开创性成果。光谱分析技术与智能手机的融合诞生了面向普通民众的高光谱应用,借助于嵌入到智能手机里的光谱仪,人们能够随时随地用手机快速检测果蔬农药残留和食品品质安全等信息。


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