1 高光谱遥感的概念

高光谱遥感卫星技术及其地质应用高光谱遥感卫星技术是一种先进的地球观测技术，具有光谱分辨率高、覆盖范围广、信息量大等特点，在地质领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍高光谱遥感卫星技术的基本概念、原理、组成及其在地质领域的应用，并探讨未来的发展趋势。

高光谱遥感卫星技术是一种利用高光谱传感器获取地球表面信息的卫星遥感技术。

高光谱传感器可以捕捉到电磁波谱上从可见光到热红外波段的光谱信息，将地物目标的反射、透射、辐射等多维度信息进行采集和处理，从而识别地物类型、结构和变化。

高光谱遥感卫星技术的优势在于其具有高的光谱分辨率和空间分辨率，可以获取地物的精细光谱特征，为地质应用提供更为准确和全面的信息。

高光谱遥感卫星技术的组成包括数据采集、数据预处理、特征提取和分类应用等方面。

数据采集是利用高光谱传感器获取地球表面信息，生成包含大量光谱特征的数据立方体。

数据预处理是对原始数据进行校正、定标、融合等处理，提取出有效的光谱特征。

特征提取是对预处理后的数据进行统计分析，提取出与地物类型、结构和变化相关的光谱特征。

分类应用是根据提取的光谱特征，利用分类算法对地物进行分类和识别。

高光谱遥感卫星技术在地质领域具有广泛的应用，包括地质灾害监测、矿藏探测、生态环境监测等方面。

地质灾害监测方面，高光谱遥感卫星技术可以获取地质灾害（如滑坡、泥石流等）发生前后的光谱特征，为灾害预警和评估提供依据。

矿藏探测方面，高光谱遥感卫星技术可以通过探测岩石的光谱特征，识别出不同类型的矿藏和其分布规律。

生态环境监测方面，高光谱遥感卫星技术可以监测土地利用变化、生态保护区范围内的人类活动和自然生态的变化等。

为了更好地说明高光谱遥感卫星技术在地质应用中的效果和优势，我们选取了一个具体的应用案例进行分析和对比。

该案例是对某区域进行矿藏探测的应用。

我们利用高光谱遥感卫星技术获取了该区域的高光谱数据，并通过数据预处理提取出有效的光谱特征。

然后，我们根据提取的光谱特征，利用分类算法对该区域进行了矿藏类型的分类和识别。

高光谱遥感名词解释
1.高光谱遥感(Hyperspectral Remote Sensing):是遥感技术的一种，利用高光谱数据进行地物信息的提取。

高光谱遥感能够提供每个像元的数十至数百个波段的光谱数据，这些数据可以用来识别不同类型的地物，对地表的物理、化学和生物属性进行精确的定量分析。

2.光谱(Spectrum):是由不同波长的光组成的光线。

在高光谱遥感中，探测器可以测量出每个像元的光谱，也就是不同波长的光在该像元的反射率或辐射率的值。

3.反射率(Reflectance):是地物表面反射入射光的比率，是高光谱遥感中的一个重要参数。

不同地物的反射率在不同波段上表现出不同的特征，可以用来识别地物类型。

4.特征提取(Feature extraction):是高光谱遥感中的重要分析方法，通过数学和统计学方法对光谱数据进行处理，提取出地物的光谱特征，如反射率峰值、谷值和斜率等，用来识别地物类型和进行精确分类。

5.分类(Classification):是将地物根据其光谱特征划分为不同的类别的过程。

高光谱遥感中常用的分类方法包括基于像素的分类、基于物体的分类和基于混合像元的分类等。

6.多光谱遥感(Multispectral Remote Sensing):和高光谱遥感相似，但是只能提供少数几个波段的光谱信息。

多光谱遥感常用于地物类型的粗略分类，而高光谱遥感更加适用于地物的精细分类和属性分析。

遥感技术与系统概论结课作业高光谱遥感技术及发展高光谱遥感技术及发展摘要：经过几十年的发展，无论在遥感平台、遥感传感器、还是遥感信息处理、遥感应用等方面，都获得了飞速的发展，目前遥感正进入一个以高光谱遥感技术、微波遥感技术为主的时代。

本文系统地阐述了高光谱遥感技术在分析技术及应用方面的发展概况，并简要介绍了高光谱遥感技术主要航空/卫星数据的参数及特点。

关键词：高光谱，遥感，现状，进展，应用一、高光谱遥感的概念及特点遥感是20 世纪60 年代发展起来的对地观测综合性技术，是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术[1]。

所谓高光谱遥感，即高光谱分辨率遥感，指利用很多很窄的电磁波波段（通常<10nm）从感兴趣的物体获取有关数据；与之相对的则是传统的宽光谱遥感，通常>100nm，且波段并不连续。

高光谱图像是由成像光谱仪获取的，成像光谱仪为每个像元提供数十至数百个窄波段光谱信息，产生一条完整而连续的光谱曲线。

它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱中能被探测。

同其它传统遥感相比，高光谱遥感具有以下特点：⑴波段多。

成像光谱仪在可见光和近红外光谱区内有数十甚至数百个波段。

⑵光谱分辨率高。

成像谱仪采样的间隔小，一般为10nm 左右。

精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。

⑶数据量大。

随着波段数的增加，数据量呈指数增加[2]。

⑷信息冗余增加。

由于相邻波段的相关性高，信息冗余度增加。

⑸可提供空间域信息和光谱域信息，即“图谱合一”，并且由成像光谱仪得到的光谱曲线可以与地面实测的同类地物光谱曲线相类比。

近二十年来，高光谱遥感技术迅速发展，它集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体，已成为当前遥感领域的前沿技术。

二、发展过程自80 年代以来，美国已经研制了三代高光谱成像光谱仪。

1983 年，第一幅由航空成像光谱仪（AIS-1）获取的高光谱分辨率图像的正式出现标志着第一代高光谱分辨率传感器面世。

一、名词解释：1.RS:广义理解：泛指一切无接触的远距离探测。

狭义理解：是应用探测仪，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征、性质及其变化的综合探测技术。

2.大气窗口：通过大气而较少被反射、吸收或散射的透射率较高的电磁辐射波段。

3.密度分割：单波段黑白遥感图像可按亮度分层，对每层赋予不同的色彩，使之成为一幅彩色图像，这种方法叫做密度分割。

4.遥感影像地图：遥感影像地图是一种以遥感影像和一定的地图符号来表现制图对象地理空间分布和环境状况的地图。

5.高光谱遥感：是高光谱分辨率的遥感的简称，它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，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。

6.瑞利散射与米氏散射：瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。

米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。

7.地物反射波谱：地物的反射率随入射波长变化的规律。

8.主动遥感与被动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。

被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。

9.空间分辨率与时间分辨率：空间分辨率是指像素所代表的地物范围大小，即扫描仪的瞬时视场或地面物体能分辨的最小单元。

时间分辨率：只对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率也称重访周期。

10.空间滤波：以突出图像上的某些特征为目的，通过像元与周围相邻像元的关系，采取空间域中的邻域处理方法进行图像增强方法。

11.多光谱空间：就是一个n维坐标系，每一个坐标轴代表一个波段，坐标值为亮度值，坐标系内的每一个点代表一个像元。

12.多源信息复合：是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。

13. 遥感平台：是搭载传感器的工具，根据运载工具的类型分为航天平台、航空平台和地面平台。

1.遥感图像的最基本单元是像元，每个像元具有空间特征和属性特征。

空间特征：是用X值和Y值来表示；（纹理，形状，大小，方位）属性特征：常用亮度值表示。

（灰度值，亮度值）2.遥感图像特征（②，③遥感成像技术发展的方向）①时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔，集采样的时间频率。

也称重访周期。

②空间分辨率：像素所代表的地面范围的大小，或地面物体能分辨的最小单元；③光谱分辨率：传感器在接收目标辐射的光谱时能分辨的最小波长间隔；④辐射分辨率：指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差；3.高光谱遥感基本概念：①多光谱遥感（Multirspectral Remote Sensing）,光谱分辨率在波长的1/10数量级范围内(几十个至几百个nm)的遥感；②高光谱遥感（Hyperspectral Remote Sensing）,光谱分辨率在波长的1/100数量级范围内（几个nm）的遥感；③超光谱遥感（Ultraspectral Remote Sensing）,光谱分辨率在波长的1/1000数量级范围内（0.2-1nm）的遥感。

4.高光谱遥感与常规多光谱遥感的比较：①高光谱遥感：即高光谱分辨率成像光谱遥感，幅宽小，成像范围小，其细微的波段可进行地物成分的识别，风度估计（精细识别）。

②常规多光谱遥感：幅宽大，成像范围宽，可进行宏观地物影像分析，不可被高光谱遥感完全取代（宏观变化趋势）。

研究宏观的变化情况则必须用多光谱成像仪。

5.高光谱遥感发展概况：高光谱遥感的基础是光谱学(spectroscopy).①光谱学：实验室分析地物光谱特征(获得谱信息)②成像技术：把遥感传感器放置航空或航天平台(获得地物的图像信息)③成像光谱学：把实验室仪器放置航空或航天平台(获得地物的图和谱信息)注：光学遥感的发展——空间、光谱分辨率的不断提高：①全色Panchromatic：主要通过形状（空间信息）识别地物。

②彩色color photography：增加了颜色的感知，加强型的颜色感知。

高光谱遥感第一章高光谱遥感理论基础名词解释高光谱遥感：（是指具有高光谱分辨率的遥感科学和技术）用很窄而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。

光谱反射率特性曲线：反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横轴，反射率为纵轴的曲线。

植被红边：（在电磁波谱中，红边是植被的反射率在近红外线波段接近与红光交界处快速变化的区域。

）在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76 µm附近，植被反射率急剧上升，形成所谓“红边”。

瑞利散射：瑞利散射是一种光学现象，属于散射的一种情况。

又称“分子散射”。

粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。

双向反射率分布函数：双向反射分布函数是一个定义光线在不透明表面反射的四次元函数。

用来定义给定入射方向上的辐射照度如何影响给定出射方向上的辐射率。

更笼统地说，它描述了入射光线经过某个表面反射后如何在各个出射方向上分布这可以是从理想镜面反射到漫反射、各向同性或者各向异性的各种反射。

来自某方向地表辐照度的微增量与其所引起的某方向上反射辐射亮度增量之间的比值。

辐射传输方程：辐射传输方程是指电磁波在介质中传播时，受到介质的吸收、散射等作用的影响发生衰减。

辐射传输方程是电磁波辐射在介质中传输时的衰减方程，它描述了辐射能在介质中的传输过程、特性及其规律。

简答论述1.简述高光谱遥感与全色、多光谱遥感的区别。

高光谱遥感与全色、多光谱遥感的区别主要体现在空间分辨率、光谱分辨率、波段数和带宽上。

全色遥感只能探测可见光部分，其影像是单波段的，无法显示地物的色彩，光谱信息少，但空间分辨率高。

多光谱遥感通常有3个至10几个探测通道，具有较为丰富的光谱信息，能够显示地物的色彩，但其空间分辨率较低。

高光谱遥感有更窄的波段，对反射能量的细微变化更加敏感；高光谱图像可能有数百或数千个波段，具有非常丰富的光谱信息。

高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展高光谱遥感是一种获取地球表面上物质的光谱信息的遥感技术，其具有较高的光谱分辨率和能够获取物质的光谱特征的能力。

在农作物生长监测中，高光谱遥感具有广泛的应用潜力，并且已经取得了一定的研究进展。

本文将重点介绍高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展。

高光谱遥感可以获取到农作物的光谱特征，这些特征与农作物生长的关系密切。

通过解析农作物的光谱特征，可以对农作物的养分状况、生长状态和产量进行监测和评估。

下面将从农作物光谱特征分析、农作物生长监测和高光谱遥感数据分析方法等方面对高光谱遥感在农作物生长监测中的应用研究进展进行详细介绍。

农作物的光谱特征分析是高光谱遥感在农作物生长监测中的重要研究内容。

通过对农作物光谱的分析，可以获取到与农作物生长状态相关的光谱特征。

光合作用是农作物生长的重要过程，光合作用产生的叶绿素吸收光谱峰和光散射光谱峰可以用来表征农作物的光合活性和叶绿素含量。

农作物的水分状况也对其光谱特征产生影响，水分压力下的农作物叶片会发生变化，导致其光谱特征发生变化。

农作物的光谱特征分析对于理解农作物生长的机制和评估农作物生长状态具有重要的意义。

高光谱遥感可以实现对农作物生长状态的监测。

通过对农作物的光谱特征进行分析，可以建立农作物生长模型，实现对农作物生长状态的监测和评估。

通过对农作物光谱数据和农作物生长数据进行关联分析，可以建立农作物的反射率和生长状态之间的关系模型，从而实现对农作物的生长状态进行监测。

高光谱遥感还可以应用于农作物的氮素营养监测。

由于氮素是农作物生长的重要营养元素之一，农作物的氮素含量与其生长状态密切相关。

通过对农作物的光谱数据进行分析，可以获取到与氮素含量相关的光谱特征，从而实现对农作物的氮素营养状况进行监测。

高光谱遥感数据分析方法是提高农作物生长监测精度的关键。

高光谱遥感数据的处理和分析涉及到光谱数据的预处理、特征提取和分类方法等方面。

光谱数据的预处理对于提高数据的质量和准确性非常重要。