高光譜遙感的特點(diǎn)

　　(1)波段多，波段寬度窄。成像光譜儀在可見光和近紅外光譜區(qū)內(nèi)有數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)波段。與傳統(tǒng)的遙感相比，高光譜分辨率的成像光譜儀為每一個(gè)成像象元提供很窄的(一般<10nm) 成像波段，波段數(shù)與多光譜遙感相比大大增多，在可見光和近紅外波段可達(dá)幾十到幾百個(gè)，且在某個(gè)光譜區(qū)間是連續(xù)分布的，這不只是簡(jiǎn)單的數(shù)量的增加，而是有關(guān)地物光譜空間信息量的增加。

　　(2)光譜響應(yīng)范圍廣，光譜分辨率高。成像光譜儀響應(yīng)的電磁波長(zhǎng)從可見光延伸到近紅外，甚至到中紅外。成像光譜儀采樣的間隔小，光譜分辨率達(dá)到納米級(jí)，一般為10nm左右。精細(xì)的光譜分辨率反映了地物光譜的細(xì)微特征。

　　(3)可提供空間域信息和光譜域信息，即“譜像合一”，并且由成像光譜儀得到的光譜曲線可以與地面實(shí)測(cè)的同類地物光譜曲線相類比。在成像高光譜遙感中，以波長(zhǎng)為橫軸，灰度值為縱軸建立坐標(biāo)系，可以使高光譜圖像中的每一個(gè)像元在各通道的灰度值都能產(chǎn)生1 條完整、連續(xù)的光譜曲線，即所謂的“譜像合一”。

　　(4)數(shù)據(jù)量大，信息冗余多。高光譜數(shù)據(jù)的波段眾多，其數(shù)據(jù)量巨大，而且由于相鄰波段的相關(guān)性高，信息冗余度增加。

　　(5)數(shù)據(jù)描述模型多，分析更加靈活。高光譜影像通常有三種描述模型：圖像模型、光譜模型與特征模型。

高光譜遙感的優(yōu)勢(shì)

　　高光譜遙感的光譜分辨率的提高，使地物目標(biāo)的屬性信息探測(cè)能力有所增強(qiáng)。因此，較之全色和多光譜遙感，高光譜遙感有以下顯著優(yōu)勢(shì):

　　(1)蘊(yùn)含著近似連續(xù)的地物光譜信息。高光譜影像經(jīng)過(guò)光譜反射率重建，能獲取地物近似連續(xù)的光譜反射率曲線，與地面實(shí)測(cè)值相匹配，將實(shí)驗(yàn)室地物光譜分析模型應(yīng)用到遙感過(guò)程中。

　　(2)地表覆蓋的識(shí)別能力極大提高。高光譜數(shù)據(jù)能夠探測(cè)具有診斷性光譜吸收特征的物質(zhì)，能夠準(zhǔn)確區(qū)分地表植被覆蓋類型、道路的鋪面材料等。

　　(3)地形要素分類識(shí)別方法靈活多樣。影像分類既可以采用各種模式識(shí)別方法，如貝葉斯判別、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，又可以采用基于地物光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的光譜匹配方法。分類識(shí)別特征，可以采用光譜診斷特征，也可以進(jìn)行特征選擇與提取。

　　(4)地形要素的定量或半定量分類識(shí)別成為可能。在高光譜影像中，能估計(jì)出多種地物的狀態(tài)參量，提高遙感高定量分析的精度和可靠性。

高光譜遙感的三個(gè)空間級(jí)別

　　1、航天級(jí)別：星載遙感(planet-borne)距離地面150公里以上。這是一種典型的高光譜遙感應(yīng)用，也是高光譜技術(shù)(成像光譜技術(shù))的*初應(yīng)用，它是把成像光譜儀安裝于衛(wèi)星上，對(duì)地球目標(biāo)進(jìn)行高光譜遙感探測(cè)。工作距離通常是幾萬(wàn)公里以上，我國(guó)的神舟七號(hào)飛船就成安裝類似的成像光譜儀。使用的成像光譜儀非常龐大，每次實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用非常巨大。

　　2、航空級(jí)別：機(jī)載遙感(Airborne)距離地面100-到十多公里的距離。使用小型飛機(jī)或無(wú)人機(jī)作為光譜儀的搭載平臺(tái)，是目前主要的遙感成像工作方法。它使用的成像光譜儀體積小。但是要獲得比較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不容易，需要**的GPS和慣導(dǎo)定位，高性能的計(jì)算機(jī)和高頻率的拍攝速度。

　　3、地面級(jí)別：這種應(yīng)用的主要領(lǐng)域是地面或高度不高于50m的空間成像。它不再是像前兩種那樣動(dòng)態(tài)的成像，而是通常靜態(tài)成像，比較常見的是農(nóng)業(yè)應(yīng)用和是實(shí)驗(yàn)室高光譜成像。但是也有把推掃式成像光譜儀放置在地面，配備旋轉(zhuǎn)位移臺(tái)或線形位移臺(tái)，以產(chǎn)生兩種效果：成像光譜儀運(yùn)動(dòng)而待測(cè)物目標(biāo)靜止，或者成像光譜儀靜止而待測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的效果。

　　目前,實(shí)際科研過(guò)程中,常用的是航空級(jí)別(動(dòng)態(tài)成像)和地面級(jí)別的高光譜遙感成像(靜態(tài)成像)?，F(xiàn)在，可以這樣認(rèn)為：動(dòng)態(tài)的測(cè)量應(yīng)用就需要使用推掃式成像方式獲取圖像，靜態(tài)測(cè)量應(yīng)用需要使用波長(zhǎng)掃描式獲取高光譜圖像。

高光譜遙感成像技術(shù)

　　多光譜成像僅僅以幾個(gè)連續(xù)的光譜波帶成像對(duì)于我們研究環(huán)境就如此有用，為什么不把波帶數(shù)拓展更多，把光譜分辨率拓展更細(xì)呢?高光譜分辨率遙感是利用成像光譜儀獲得感興趣的物體很窄的(通常波段寬度<10nm)完整而連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。高光譜成像將成像技術(shù)與光譜技術(shù)結(jié)合在一起,在對(duì)目標(biāo)的空間特征成像的同時(shí),對(duì)每個(gè)空間像元經(jīng)過(guò)色散形成幾十乃至幾百個(gè)窄波段以進(jìn)行連續(xù)的光譜覆蓋,這樣形成的遙感數(shù)據(jù)可以用“圖像立方體”來(lái)形象的描述。同傳統(tǒng)遙感技術(shù)相比, 其所獲取的圖像包含了豐富的空間,輻射和光譜三重信息。

　　高光譜遙感技術(shù)特點(diǎn)：

　　(1) 波段多——可以為每個(gè)像元提供幾十、數(shù)百甚至上千個(gè)波段;

　　(2) 光譜范圍窄——波段范圍一般小于10nm;

　　(3) 波段連續(xù)——有些傳感器可以在350~2500nm的太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)提供幾乎連續(xù)的地物光譜;

　　(4) 數(shù)據(jù)量大——隨著波段數(shù)的增加，數(shù)據(jù)量成指數(shù)增加;

　　(5) 信息冗余增加——由于相鄰波段高度相關(guān)，冗余信息也相對(duì)增加。

　　因此，一些針對(duì)傳統(tǒng)遙感數(shù)據(jù)的圖像處理算法和技術(shù)，如特征選擇與提取、圖像分類等技術(shù)面臨挑戰(zhàn)。如用于特征提取的主分量分析方法，用于分類的*大似然法、用于求植被指數(shù)的NDVI算法等等，不能簡(jiǎn)單地直接應(yīng)用于高光譜數(shù)據(jù)。高光譜遙感有利于利用光譜特征分析來(lái)研究地物，有利于采用各種光譜匹配模型，有利于地物的精細(xì)分類與識(shí)別。