高光谱遥感的核心技术有哪些？

高光谱遥感的核心技术的不断发展，推动高光谱遥感在各个领域的应用和普及。那么，高光谱遥感的核心技术有哪些呢？本文进行了简单总结。

探测器焦平面技术

成像光谱仪的发展首先依赖于探测器焦平面技术的发展。目前世界上硅焦平面探测器技术已十分成熟，大面阵和长线阵的硅电感耦合器件( charge coupleddevice , CCD)也已经商品化。因此,采用硅CCD面阵把可见/近红外波段的成像光谱仪的光谱采样间隔细分到1 ~2 nm也并不困难。国际上已有多种采用面阵CCD探测器的高质量成像光谱仪。而红外波段的成像光谱仪的发展更是受益于红外焦平面器件性能的提高,在短波红外光谱方面,目前常用的器件有InSb,HgCdTe等,但为了保证系统有足够的灵敏度,要求器件的峰值D在10^12以上,如在AVIRIS 系统中使用的InSb器件就具有此性能。

图中所示为帧转移面型CCD的结构图。它由光敏元面阵(感光区)、存储器面阵和输出移位寄存器三部分构成。图像成像到光敏元面阵，当光敏元的某一相电极加有适当的偏压时，光生电荷将收集到这些光敏元的势阱里，光学图像变成电荷包图像。当光积分周期结束时，信号电荷迅速转移到存储器面阵，经输出端输出一帧信息。当整帧视频信号自存储器面阵移出后，就开始下一帧信号的形成。这种面型CCD的特点是结构简单，光敏单元密度高，但增加了存储区。

各种新型的光谱仪技术和精密光学技术

成像光谱仪中的光谱仪是整个系统中的核心部分，和传统的单色仪相比，其光谱分辨力的要求没有那么高，但系统的光学系数往往是非常小的，在1~2之间，即对光学设计的要求非常高。色散器件一般用光栅和组合棱镜。为了提高成像光谱仪的光谱分辨能力并简化系统，许多新的分光技术也被纷纷采用，目前常用的有光栅分光光谱仪、傅里叶变换光谱仪、渐变滤光片光谱仪、旋转滤光片轮光谱仪和声光调制器光谱仪等。

高速数据采集﹑传输、记录和实时无损数据压缩技术

由于成像光谱仪的光谱波段大幅度的增加，数据采集的带宽也随之成倍地加宽，但巨大的数据输出率给数据的传输、记录带来了许多困难。如早期的成像光谱仪的数据记录模式往往有两种，－是光谱模式，即记录有限空间像元所有光谱数据，二是空间模式，即有选择地记录几个有限的波段，其主要原因就是数据记录设备的限制。为了既能记录更多的有效信息，又能减少数据记录和传输的压力，因此，针对成像光谱数据的实时无损压缩技术就不断地发展起来，成为数据处理的一个新的研究领域。目前计算机技术的飞速发展，也带动了各种记录技术的发展，无论是磁带、磁盘，还是光盘，这些设备的记录速度和容量均在不断上升，而价格却在不断下降，这极大的促进了成像光谱技术的发展。

成像光谱仪的光谱与辐射定标技术

从成像光谱仪的应用要求出发，数据必须从定性的解释走向定量的计算，只有这样才能发挥成像光谱仪的优越性。因此，成像光谱仪的光谱和辐射定标与数据的定量化反演就变得非常重要。成像光谱仪定量化技术包括：整机的实验室光谱定标，以确定系统各个波段的光谱响应函数；实验室的辐射定标，以确定系统各个波段对辐射量的响应能力；机上．实时光谱校正，以确定使用波段的漂移；机上实时的辐射量定标，以确定系统辐射响应率的变化。通过以上定标，就可得到在确定波段范围和仪器光学口径内的辐射量。通过实验或理论的手段，确定大气对地物信号的影响，并进行校正，这样就可以得到地物表面光谱辐射数据，再通过地面光谱反射率的定标，就可以取得地物的反射率。

成像光谱信息处理技术

成像光谱仪的数据具有多、高、大、快等特点，即波段多、光谱分辨率高、数据量大、产生数据快，因此传统的数据处理方法无法适应成像光谱仪数据的处理。作为成像光谱仪的数据处理方法，主要应解决以下几个技术重点；①海量数据的高比例非失真压缩技术；②成像光谱数据高速化处理技术；③光谱及辐射量的定量化和归一化技术；④成像光谱仪数据图像特征提取及三维谱像数据的可视化技术；地物光谱模型及识别技术；成像光谱数据在地质、农业、植被、海洋环境大气中的应用模型技术。