高光谱遥感技术：空间成像与地物光谱分析

"本文主要介绍了高光谱遥感的概念、成像技术和数据处理特点，以及相关的空间成像方式和光谱分光类型。" 高光谱遥感是一种先进的地球观测技术，它结合了空间成像和地物光谱技术，能够获取地表的多维信息。这种技术起源于20世纪80年代初，通过获取高光谱分辨率的连续、窄波段图像数据，即光谱图像立方体，实现了对地物的深入认知。高光谱遥感的光谱分辨率极高，通常在可见光到短波红外波段，能够达到纳米级别，波段数量可多达数十甚至数百个。 空间成像技术主要有两种方式：摆扫式和推扫式。摆扫式成像利用卫星或飞机的机械装置改变传感器的角度来获取图像，而推扫式则是在飞行过程中保持传感器方向不变，通过移动传感器覆盖地面区域。 光谱分光技术包括色散型、干涉型和滤光片型。色散型利用棱镜或光栅将光谱分离；干涉型如傅里叶变换光谱仪，通过干涉原理获取光谱信息；滤光片型则通过特定的光学滤波器选择性地让某些波长的光通过。 在高光谱遥感中，探测器起着关键作用，它们能接收并转化光信号为电子信号，进一步转化为数字数据。航空成像光谱仪系统如MAIS、OMIS等国内外设备，为高光谱遥感提供了硬件支持。 高光谱遥感的数据处理与分析具有其独特性，包括全色数据、多光谱图像和高光谱图像的分析。全色数据主要依赖图像纹理灰度信息进行定性分析，多光谱图像则常通过假彩色合成和统计分类。然而，面对高光谱图像的丰富信息，需要更深入的光谱分析，如特征选择和混合像元问题的解决，以便进行定量化分析。 定量化遥感是高光谱遥感的核心，通过比较地物的光谱特征差异进行地物分类，利用光谱库对比分析实现地物识别。由于地物的反射光谱在可见光-短波红外波段包含诊断性特征，高光谱数据能够有效地捕捉这些特征，从而进行地物成分信息反演和识别。 高光谱遥感不仅提供了地物的形态信息，更通过精细的光谱分辨率提供了丰富的地物光谱特性，为环境监测、资源调查、灾害评估等领域提供了强大的工具。