高光谱应用研究综述
高光谱应用描述

高光谱应用涉及到多个领域,并在这些领域中发挥着重要作用。
在遥感领域中,高光谱成像技术可以区分地表的不同特征,因
为每个特征都有独特的光谱带。
例如,多光谱卫星可以捕获几个波
段的图像,而高光谱成像卫星则可以在200多个波段中捕获地球表面,这有助于科学家区分由于光谱分辨率而无法在多光谱成像中区
分的物体。
此外,高光谱成像技术也可以应用于食品安全、医学诊断和航
天领域。
在食品安全方面,高光谱成像技术可以融合传统的成像和
光谱技术的优点,同时获取被检测物体的外部和内部品质。
在医学
诊断方面,高光谱成像技术是一种特殊的光学技术,具有成像系统
多样化、研究对象广泛化、临床诊断实用化和分析方法功能化等特征,能够原位实时活体诊断疾病,尤其是肿瘤,临床应用前景广阔。
在航天领域,高光谱成像仪的发展将进入新一轮发展。
除此之外,高光谱在种子活力研究、生物医学应用、生物技术
等方面也有着广泛的应用。
例如,通过使用高光谱图像和绘制反射
光谱,可以得出种子的活力情况;高光谱技术在生物和医学应用中
越来越流行,可以轻松快速地获取可在实验室中使用的数据;高光
谱成像是一种特殊光学诊断技术,具有成像系统多样化、研究对象
广泛化、临床诊断实用化和分析方法功能化等特征。
总的来说,高光谱应用已经渗透到许多领域中,并为相关行业
带来了革命性的进步。
高光谱成像技术的研究与应用
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高光谱成像技术的研究与应用第一章绪论高光谱成像技术是一种光谱学和遥感技术相结合的跨学科技术,它将高分辨率图像采集和光谱分析技术相结合,通过获取材料或目标物的高分辨率、高精度和高光谱信息来分析和识别不同物质。
高光谱成像技术的研究和应用领域非常广泛,包括环境监测、农业、食品安全、医学诊断、资源探测等。
本文将重点讨论高光谱成像技术的研究和应用。
第二章高光谱成像技术的基本原理和特点高光谱成像技术的基本原理与传统光谱学相似,但它有着更高的空间分辨率特点。
通过光学方法获取物体所反射的光谱信息,然后对光谱信息进行处理和分析,来识别出不同材料。
不同于人眼感知的三种基本光谱,高光谱成像技术能获取更细致、更全面的光谱信息,可以对物质进行更精细的区分和建模,因此被广泛应用于物质定量和区域分类等方面。
第三章高光谱成像技术的应用领域3.1 环境监测领域高光谱成像技术在环境监测领域起到了重要的作用。
例如,通过高光谱成像技术可以快速准确地判别海洋中的浮游植物,监测陆地表面的叶绿素含量及其变化,了解空气污染源的类型和数量等,从而进行环境问题的精细化监管和管理。
3.2 农业领域高光谱成像技术在农业领域也有广泛的应用。
例如,可以利用高光谱成像技术对农作物的种类、生长状态、病害、虫害等进行快速有效的诊断和监测,为农作物的生长条件进行优化,从而提高农业的生产效益和品质。
3.3 食品安全领域高光谱成像技术还可以用于食品安全领域,例如检测食品中的毒素、有害物质等。
通过对食品进行高光谱成像检测,可以快速准确地检测到有害成分的存在,并能对其种类和含量进行定量分析,从而加强食品安全的监管和保障。
3.4 医学领域高光谱成像技术在医学领域也有应用,例如利用高光谱成像技术可以对肿瘤等疾病进行早期快速检测,从而提高医学的诊断效率和效果。
3.5 资源探测领域高光谱成像技术在资源探测领域也有广泛的应用,例如可以通过高光谱成像技术快速准确地检测和监测矿物质的种类和含量,从而为资源勘探、开采、利用提供准确有效的科学依据。
(完整word版)高光谱目标检测文献综述
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基于核方法的高光谱图像目标检测技术研究----文献选读综述报告1前言20 世纪80 年代遥感领域最重要的发展之一就是高光谱遥感的兴起。
从20 世纪90 年代开始,高光谱遥感已成为国际遥感技术研究的热门课题和光电遥感的最主要手段。
高光谱遥感图像目标检测在民用和军事上都具有重要的理论价值和应用前景,是当前目标识别及遥感信息处理研究领域中的一个热点研究问题。
2 研究目的及意义高光谱遥感图像是在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域,利用成像光谱仪获取的许多非常窄且光谱连续的图像数据(如图1.1所示)。
成像光谱仪为每个像元提供数十至数百个窄波段(通常波段宽度小于10 nm)的光谱信息,能产生一条完整而连续的光谱曲线。
图1.1 成像光谱仪探测地物目标示意图[1]高光谱遥感技术主要利用各种地物(例如某种土壤、岩石和作物)对不同的光谱波长具有各不相同的吸收率和反射率的原理,根据每种物质所拥有的独特光谱反射曲线来进行检测和分类。
利用高光谱遥感技术,能够很好地提取目标的辐射特性参量,使地表目标的定量分析与提取成为可能。
然而,高光谱遥感成像机理复杂、影像数据量大,这导致影像的大气纠正、几何纠正、光谱定标、反射率转换等预处理困难。
由于成像光谱仪获取的地物光谱特征曲线近乎连续,波段间相关性很高,数据冗余信息很多。
在使用传统目标检测方法对高光谱影像中感兴趣目标进行检测时,波段多且相关性高,会导致训练样本相对不足,致使分类模型参数的估计不可靠,检测分类存在维数灾难现象。
因此,高光谱影像给地物分类识别带来了巨大机遇,同时给传统的目标检测方法也带来了挑战。
为了充分发挥高光谱遥感技术的优势,必须在影像检测分类基本算法的基础之上,结合高光谱影像分类的特点,研究新的适用于高光谱影像的理论、模型和算法〕。
在国内外,许多研究机构在理论和应用上进行了探索,取得了不少成果。
自从上世纪90年代中期核方法在支持向量机分类中得到成功应用以后,人们开始尝试利用核函数将经典的线性特征提取与分类识别方法推广到一般情况,在理论和应用中都有许多成果,引起了继经典统计线性分析、神经网络与决策树非线性分析后第三次模式分析方法的变革,成为机器学习、应用统计、模式识别、数据挖掘等许多学科的研究热点,在人脸识别、语音识别、字符识别、机器故障分类等领域得到成功应用[2]。
高光谱成像技术在环境监测中的应用研究
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高光谱成像技术在环境监测中的应用研究摘要:高光谱成像技术是一种先进的遥感技术,在环境监测中具有广泛的应用前景。
本文将介绍高光谱成像技术的原理与特点,并分析其在大气环境、水质监测和土壤监测等方面的应用案例。
通过对高光谱成像技术的研究成果进行综述和分析,可以使我们更好地了解其在环境监测中的潜在应用价值。
1. 引言高光谱成像技术是一种通过获取大量连续的窄波段光谱数据来实现对物体表面反射、发射和散射特性进行分析的遥感技术。
相比于传统的光学遥感技术,高光谱成像技术具有高分辨率、更丰富的光谱信息和更好的空间分辨率等优势,因此在环境监测中的应用潜力巨大。
2. 高光谱成像技术的原理与特点高光谱成像技术是基于光谱信息的获取和分析,其原理是通过利用光谱分析物体不同波段的反射、发射和散射特性来识别和定量分析目标物的类型和特征。
高光谱成像技术的特点主要体现在以下几个方面:2.1 多光谱信息获取能力高光谱成像技术可以获取物体在几十甚至上百个连续窄波段范围内的光谱数据,能够提供更为详细和准确的光谱信息。
通过对这些光谱数据的分析,可以获得物体的光谱特征,进而实现对其性质和组成的识别和定量分析。
2.2 高空间分辨率高光谱成像技术在获取光谱信息的同时,还能够提供高分辨率的空间信息。
其通过对每个像素点进行光谱信息采集和处理,可以实现对目标物体的边界和细节的精确捕捉。
这使得高光谱成像技术在环境监测中能够更准确地提供目标物体的空间分布和变化信息。
2.3 光谱分类与目标识别能力高光谱成像技术通过对光谱数据进行分类和目标识别,能够实现对不同物体的准确分析和识别。
通过建立光谱数据库和应用光谱特征提取算法,可以实现对环境中的植被、水质、土壤等目标物的分类和识别。
3. 高光谱成像技术在环境监测中的应用案例3.1 大气环境监测高光谱成像技术在大气环境监测中可以实现对大气颗粒物、气体排放和污染源的监测与评估。
通过分析大气中的光谱信息,可以获得大气颗粒物的物理和化学特性,进而对气溶胶污染进行定量分析和评估。
高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展
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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指对地球表面进行多波段、连续光谱的观测和获取。
由于农作物生长过程中各个阶段的光谱特征不同,高光谱遥感技术可以通过获取地面农田的高光谱信息,实现对农作物生长监测的目的。
本文将综述高光谱遥感在农作物生长监测方面的应用研究进展。
高光谱遥感技术可以通过获取不同波段的反射光谱信息,提取农田各种农作物的生物化学参数。
通过计算高光谱数据反演的植被指数(如NDVI、EVI等),可以实现对植物的生长状况进行评估。
研究表明,高光谱遥感可以检测到农作物的萌芽、生长、果实成熟等不同的生长阶段,并可以定量化描述农作物的生长状态。
这为农业管理者提供了有效的决策依据,可以及时监测和调整农作物的生长环境,提高农作物的产量和质量。
高光谱遥感技术可以通过获取不同波段的多光谱信息,实现对农田中的土壤水分含量的监测。
土壤水分是农作物生长的重要因素,它影响着农田的产量和质量。
通过分析土壤的高光谱数据,可以得到土壤的土壤水分含量信息。
研究表明,高光谱遥感可以有效地估计农田土壤的含水量,并且可以将农田土壤的含水量与农作物的需水量进行比较,为农业管理者提供决策依据。
高光谱遥感技术可以通过获取不同波段的多光谱信息,实现对农田中的病虫害的监测和预警。
农作物病虫害是农业生产过程中的常见问题,对农田生态系统造成了严重的威胁。
通过分析农田的高光谱数据,可以检测到农田中病虫害植株的特征光谱,并与正常植株进行比较,以实现对病虫害的监测和预警。
研究表明,高光谱遥感可以快速有效地检测到农田中的病虫害情况,并且相比传统的检测方法更具有优势。
高光谱遥感在农作物生长监测方面有着广泛的应用潜力。
通过获取地面农田的高光谱信息,可以实现对农作物的生长状态、土壤水分含量、病虫害情况和氮素含量等关键参数的监测和评估,为农业生产提供决策支持,促进农作物的高产、优质、高效发展。
高光谱遥感在农作物生长监测方面还存在一些问题,如数据处理和分析方法的不完善,传感器的精度和分辨率等方面的限制。
高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展
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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大量连续波段光谱信息的遥感技术,具有广泛的应用前景。
在农业方面,高光谱遥感可以用于监测农作物的生长情况和健康状况,为农业管理提供科学依据。
本文将对高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展进行综述。
农作物生长监测是农业管理的重要内容之一。
传统的农作物生长监测方法主要依靠人工野外观测和定期采集植物样本进行实验室分析,工作量大且费时费力。
而高光谱遥感技术可以在大范围内非接触性地获取农作物的光谱信息,使得农作物生长监测更为高效和精确。
高光谱遥感技术利用设备采集到的大量波段光谱数据,可以提取出丰富的植被信息。
通过对光谱数据的分析和处理,可以获取到农作物的生长状态、光合作用强度、叶绿素含量等指标,进而评估农作物的健康状况和适应性。
2. 农作物营养状态监测。
农作物的营养状态对其生长发育和产量形成有着重要的影响。
高光谱遥感技术可以通过分析植物的光谱数据,提取出植物的叶绿素含量、氮素含量等营养指标,从而评估农作物的营养状况和需肥情况。
通过及时监测和调整农作物的营养状况,可以提高农作物的产量和品质。
3. 农作物病虫害监测。
高光谱遥感技术可以通过分析植物的光谱数据,提取出植物的特征波段,从而识别和监测农作物的病虫害。
通过分析农作物的光谱特征,可以迅速检测到农作物受到的病虫害的严重程度和分布范围,提高农作物病虫害的监测效率,并给出相应的防治措施。
4. 农作物气候适应性评估。
不同农作物对气候条件有不同的适应性,高光谱遥感技术可以通过分析植物的光谱数据,提取出植物的光合作用强度、水分利用效率等指标,从而评估农作物对不同气候条件的适应性。
这对于制定适合不同气候条件下的农业管理措施具有重要意义。
高光谱成像技术在环境检测中的应用研究
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高光谱成像技术在环境检测中的应用研究随着人类社会的不断发展和现代化建设的加速推进,环境污染问题越来越引起人们的关注。
面对日益严峻的环境问题,科学技术无疑是解决之道之一。
高光谱成像技术是一种应用广泛、具有前途的环境检测技术,本文将就其在环境检测中的应用进行探讨。
一、高光谱成像技术的概述高光谱成像技术是一种非接触式光谱技术,涉及到光谱学、物理学、化学、地学、计算机科学等多个领域的知识。
它通过光谱探测器对目标区域进行高速扫描,记录下每个像素点的反射光谱数据,进而生成高光谱图像。
高光谱图像是由成百上千幅图像组合而成,每幅图像仅包含像素点的一种波长反射数据,从而实现了对物体表面反射光谱的高精度、高分辨率成像。
二、高光谱成像技术在环境检测中的应用1. 土壤检测土壤是农业生产的重要基础,但是土壤污染已经成为威胁人类健康和农业生产的一个重要问题。
高光谱成像技术可以利用植被和土壤反射光谱的特征,精确检测和定量分析土壤中的污染物。
例如,利用高光谱成像技术可以检测土壤中的重金属、有机污染物、痕量元素等指标,成像结果不仅可以直观地反映出土壤污染的程度,还可以为后续的土地修复和治理提供有力的数据支持。
2. 水质检测水资源的短缺和水环境的恶化已经成为了世界各国面临的重大挑战。
高光谱成像技术可以实现对水体中的营养盐、藻类、有机物、重金属等污染物的快速监测和分析。
通过高光谱图像的处理和分析,可以实现对水体污染物的定量分析和空间分布的展示,为水环境治理提供重要的参考数据。
3. 空气污染检测大气污染已经成为令人忧虑的环境问题之一。
高光谱成像技术可以精确地检测和定量分析大气污染物,例如,通过分析植被和大气反射光谱的变化,可以检测和区分出大气中的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等指标。
此外,高光谱成像技术还可以针对气溶胶、PM2.5等细颗粒物进行实时监测,为大气污染监测和治理提供了一种新的手段。
三、高光谱成像技术的优势和局限性高光谱成像技术具有高分辨率、高精度、高灵敏度、非接触式测量等特点。
高光谱研究综述范文
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高光谱研究综述范文高光谱成像是一种能够获取物体在不同波长下反射、辐射或透射光谱信息的技术。
相对于传统的光学成像技术,高光谱成像具有更高的光谱分辨率和信息获取能力。
在过去的几十年里,高光谱成像技术在物理、地球科学、遥感以及生命科学等领域得到了广泛应用。
高光谱成像技术的基本原理是利用光谱信息的细微差异来对不同物质进行识别和定量分析。
通过连续获取物体在很多个波长点上的光谱数据,可以获取到物体表面反射、辐射或透射的光谱特征。
这些光谱特征可以用于物质成分的分析、光学属性的研究以及环境监测等方面。
高光谱成像技术的优势在于能够提供丰富的光谱信息,可以对物体进行更准确的辨识和分类。
由于高光谱成像可以获取大量的光谱数据,因此可以通过计算机算法实现对物体的自动识别和分类。
与传统的针对特定波长进行测量的光谱仪相比,高光谱成像技术能够在一个图像中获取多个波长点上的光谱信息,从而提高了测量的效率和精度。
在地球科学领域,高光谱成像技术被广泛应用于土壤学、地质学、水文学和环境科学等研究中。
例如,将高光谱成像技术应用于土壤分析可以提取土壤中的有机质、颗粒大小、矿物组成以及土壤湿度等信息。
在地质学研究中,高光谱成像可以用于矿物的识别和分析,为矿产勘探和地质调查提供了重要工具。
同时,高光谱成像技术也可以应用于水文学研究中,用于监测河流、湖泊和井的水质,提取水体中的悬浮物、氮磷等指标。
在农业领域,高光谱成像技术也有着广泛的应用。
通过对农作物的高光谱成像,可以实现对农作物的生长状态、营养状况、病虫害情况的快速检测和监测。
例如,通过测量农作物在不同波长点上的反射光谱,可以提取出作物叶面积指数、氮含量以及叶绿素含量等信息,从而实现对作物生长状态的评估和管理。
在生命科学研究中,高光谱成像技术可以用于生物体的识别和分析。
通过对物体在不同波长下的光谱特征进行提取和比对,可以实现对生物体的种类、组织结构以及代谢状态的研究。
高光谱成像技术在医学领域的应用也不断增加,例如对皮肤组织、肿瘤以及疾病诊断等方面的研究。
高光谱重建综述
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高光谱重建是近年来在遥感领域受到广泛关注的一个研究方向。
它利用高光谱成像系统获取的图像数据,通过一定的算法和技术手段,对原始图像进行增强、修复或重构,以提高图像的分辨率、清晰度和信息量。
高光谱重建的方法多种多样,包括基于频域的重建方法、基于时域的重建方法、基于压缩感知的重建方法等。
其中,基于频域的重建方法通过分析图像的频谱特性,利用傅里叶变换等工具对图像进行频率域的分析和处理,从而实现对图像的重建。
基于时域的重建方法则通过分析图像的时间序列特性,利用差分、小波变换等技术对图像进行时间域的分析和处理,实现图像的重建。
而基于压缩感知的重建方法则是利用压缩感知理论,通过稀疏表示和优化算法等手段,对高光谱图像进行重建。
高光谱重建的应用范围非常广泛,包括环境监测、农业遥感、城市规划、军事侦察等领域。
例如,在环境监测领域,可以利用高光谱重建技术对大气污染、水污染等进行监测和评估;在农业遥感领域,可以利用高光谱重建技术对农作物生长状况、病虫害等进行监测和分析;在城市规划领域,可以利用高光谱重建技术对城市建筑、交通状况等进行监测和规划;在军事侦察领域,可以利用高光谱重建技术对敌方目标进行识别和定位。
然而,高光谱重建也存在一些挑战和问题。
首先,由于高光谱图像的获取成本较高,如何降低成本是亟待解决的问题之一。
其次,由于高光谱图像的空间分辨率较低,如何提高空间分辨率也是需要解决的问题之一。
此外,高光谱重建算法的复杂度较高,如何提高算法的效率和稳定性也是需要解决的问题之一。
总之,高光谱重建是遥感领域的一个重要研究方向,具有广泛的应用前景和重要的研究价值。
未来随着技术的不断发展和进步,相信高光谱重建技术将会取得更大的突破和应用。
高光谱成像技术在环境监测中的应用与研究
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高光谱成像技术在环境监测中的应用与研究随着人类活动的不断增多,环境污染问题已经变得更加严重,对环境质量的监测和保护也变得越来越重要。
而随着科学技术的不断进步,高光谱成像技术已经成为一项非常有前景的环境监测工具,能够实现对环境中各种物质的快速、无损检测,有望为环境保护事业作出贡献。
一、高光谱成像技术的基本原理高光谱成像技术是一种基于物质分子能级的分析技术,它通过对不同波长光谱的成像,能够获取物体表面的光谱信息,尤其是细微结构的光谱差异,从而实现了对物体材质、成分、组织结构等的分析和识别。
高光谱成像技术所使用的光谱范围通常为400到2500纳米波段,常用的探测器为二维阵列式探测器。
光谱图可以为成像区域中所有像素点提供数百条光谱数据,通过处理这些光谱图,可以对不同物质进行分析和区分。
二、高光谱成像技术在环境监测中的应用高光谱成像技术在环境监测中的应用主要体现在以下几个方面。
1. 土壤污染监测土壤污染监测是高光谱成像技术的主要应用之一。
通过对不同波段的光谱探测,可以对土壤中的重金属、有机物等进行检测和识别,并确定其分布情况。
这对于专业视野和人类健康都具有非常重要的意义。
2. 水质监测水资源是人类赖以生存的重要资源,而水质污染问题也一直是人们关注的焦点。
高光谱成像技术可以对水体中各种物质进行很好的识别和检测,并实现水体中的污染物的空间定位,为环境监测和保护提供了非常有力的手段。
3. 植被监测植被是地球生命系统的基本组成部分,对环境的均衡和人类的生命起着重要作用。
高光谱成像技术可以对植被的生长状况、类型、分布和生理状态等进行非常精确的分析,为植被监测和植物学研究提供了新的可能性。
三、高光谱成像技术在环境监测中的发展现状随着科技的不断进步,高光谱成像技术已经在环境监测中得到广泛应用。
但是,目前的高光谱成像技术还存在一些困难和挑战。
1. 数据处理难度大高光谱成像技术得到的成像数据量巨大,如若不加以处理,输出的信息无法被解读。
高光谱技术在农业遥感中的应用研究进展
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未来研究方向: a.研究和发展低成本、高效的高光谱数据获取和处理方法, 提高其在农业遥感中的可负担性; b.探索和研究抗干扰、高精度的算法和技 术,提高高光谱技术的可靠性和精度; c.开发和推广简单易用的高光谱数据 处理和应用软件,降低其对技术人员和设备的依赖程度。
参考内容
引言
高光谱遥感技术以其独特的优势,在农业领域的应用日益广泛。它能够提供丰 富的光谱信息,为农业生产和监测提供强大的数据支持。本次演示将探讨高光 谱技术在农业遥感中的应用,包括作物生长监测、病虫害预警、产量估算以及 农业环境监测等方面。
2、农作物生长监测
高光谱遥感技术可以通过对农作物光谱特性的测量和分析,获取农作物的生长 状况信息,如叶面积指数、生物量等。这些信息对于农业生产管理非常重要, 可以实时反映农作物的生长状况,为农民提供科学的种植决策依据。例如,通 过高光谱遥感技术可以监测农作物的生长速度和长势,指导农民合理安排农药、 化肥的使用,提高农作物的产量和品质。
高光谱遥感技术是近年来迅速发展的一种新型遥感技术,具有空间、光谱、辐 射等多重分辨率,能够识别出地物中的各种物质成分。智慧农业是指利用物联 网、大数据、人工智能等技术手段,实现农业生产过程的智能化、精细化、高 效化。在国内外学者的研究中,高光谱遥感技术在智慧农业中的应用主要集中 在以下方面:
1、农作物生长监测:利用高光谱遥感技术对农作物生长状况进行监测,能够 实时获取农作物的生物量、叶面积指数等信息,为农业生产管理提供决策依据。
高光谱技术在农业遥感中的应 用研究进展
基本内容
摘要:高光谱技术是农业遥感领域的一种重要技术手段,具有光谱分辨率高、 覆盖范围广、信息量大等特点。近年来,随着高光谱技术的不断发展,其在农 业遥感领域的应用研究也取得了显著进展。本次演示将介绍高光谱技术在农业 遥感中的应用研究进展,重点探讨高光谱技术的基本原理、农业遥感的应用领 域、高光谱技术在农业遥感中的运用案例分析以及高光谱技术在农业遥感中的 不足和未来研究方向。
高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展
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高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展
高光谱遥感技术是一种通过记录不同波长光谱的能量反射来获取目标物体特征和信息的遥感技术。
随着农业现代化的不断推进,农作物的生长监测变得越来越重要。
高光谱遥感技术能够提供农作物生长过程中的细致信息,为农业生产提供了重要的数据支持。
本文将对高光谱遥感在农作物生长监测领域的应用研究进展进行探讨和总结。
一、高光谱遥感技术及其在农业中的意义
高光谱遥感技术是利用大气和地物在可见光、红外和短波红外等波段的吸收、散射、透射和反射的规律,通过检测和分析目标物体所反射的高光谱信息,从而获取目标物体的光谱特征参数,实现对目标物体种类、组分、结构及空间分布等信息的提取和识别。
在农业领域,高光谱遥感技术可以实现对农作物生长情况、营养状况、病虫害及环境胁迫等信息的获取,为农业生产提供了科学依据和技术支撑。
在农业生产中,通过利用高光谱遥感技术可以实现对不同农作物的生长状况进行实时监测和评估,为农业生产提供精准化的管理决策。
高光谱遥感技术还可以实现对农作物的营养状况进行监测和评估,为合理施肥提供科学依据。
高光谱遥感技术还可以实现对农作物病虫害及环境胁迫情况进行监测和早期预警,为农业灾害防控提供技术支持。
1. 高光谱遥感技术在农作物识别分类中的应用
高光谱遥感技术可以获取作物在不同波长下的反射光谱特征,通过光谱特征的差异实现不同农作物的识别分类。
通过多光谱和高光谱遥感数据获取和处理,可以实现对不同农作物的种植面积进行监测和评估。
研究表明,通过高光谱遥感技术可以实现对农田种植作物种类的自动识别和分类,提高了对农田的监测效率和准确性。
高光谱研究综述
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浙江师范大学研究生课程论文封面课程名称:遥感理论与技术开课时间:2014-2015年第一学期学院地理与环境科学学院学科专业自然地理学学号2014210580姓名张勇学位类别全日制硕士任课教师陈梅花交稿日期2015年1月21日成绩评阅日期评阅教师签名浙江师范大学研究生学院制高光谱遥感应用研究综述张勇(浙江师范大学地理环境与科学学院,浙江金华321004)摘要:高光谱遥感是近二十年发展起来的谱像和一的遥感前沿技术。
虽然发展时间不长,但由于其本身的特点,使其获得了广泛的重视和应用。
本文阐述了高光谱遥感的特点、优势,以及在航空及航天领域的发展情况,列举了几种典型高光谱成像仪的光学系统原理和主要技术指标。
在此基础上,概述了高光谱遥感在植被生态、大气环境、地质矿产、海洋、军事等领域的应用情况。
最后对高光谱遥感发展趋势提出了几点建议,包括低反射率目标遥感、高信噪比、高空间分辨率及宽覆盖范围等方面。
关键字:高光谱遥感;应用;成像光谱以;研究综述Conclusion application of hyperspectral remote sensingZhang Yong(Geography and environmental sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004)Abstract:Hyperspectral remote sensing, developed in the late twenty years, is the advanced technology of remote sensing. Because of its characters, Hyperspectral Remote Sensing has been attached importance to and used widly. The characteristics and advantages of hyperspectral remote sensing, and development situation are presented in the fields of aviation and aerospace. Several typical hyperspectral imager optical system principle and the main technical indicators are particularized. At the same time, the applications with hyperspectral remote sensing in vegetation ecology, atmospheric science ,geology and mineral resources, marine and military fields are summarized. The suggestions for the future development trend of hyperspectral remote sensing are given in the end,including the remote sensing of low reflectivity target, high signal-to-noise ratio, high spatial resolution and wide coverages.Keywords: hyperspectral remote sensing;application;imaging spectrometer1 引言遥感是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]。
高光谱成像技术在环境监测中的应用研究
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高光谱成像技术在环境监测中的应用研究高光谱成像技术是一种高分辨率遥感技术,在多个领域都有广泛的应用。
在环境监测领域中,高光谱成像技术可以检测出大气污染、水体水质、土地利用、植被生长以及土壤污染等环境指标,对环境监测具有重要的意义。
一、高光谱成像技术简介高光谱成像技术是一种遥感技术,可以在多个波段对物体进行成像。
与传统的遥感技术不同,高光谱技术可以获取数百甚至上千个波段的数据,从而可以更准确地反映物体的光谱特征。
例如对于植被来说,不同种类的植被在不同波段的反射光谱特征不同,高光谱技术可以获取这些差异从而进行植被分类。
二、高光谱成像技术在环境监测中的应用1.大气污染监测高光谱技术可以通过检测大气中不同波段的气体成分,来监测大气中污染物的类型和浓度。
例如可以通过几种重要的气体分子的吸收光谱特征来监测到二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度。
2.水体水质监测高光谱技术可以通过对水体的反射光谱进行分析,来对水体的浊度、色度、总有机碳、藻类浓度等指标进行检测。
例如可以利用不同波段的水体反射光谱特征,对有机物和无机物进行区分,并结合机器学习算法对水体进行分类。
3.土地利用与植被分类高光谱技术可以通过检测植被不同波段的反射光谱特征,来对不同类型的植被进行分类。
同时也可以通过检测土地不同波段的反射光谱特征,来对不同类型的土地进行分类。
例如可以检测到植被的冠层长度、覆盖度、植被水分等指标。
4.土壤污染检测土壤污染是一个严重的环保问题,高光谱技术可以通过检测土壤中不同波段的反射光谱特征,来检测土壤中有机物、重金属等指标。
例如对于重金属铜来说,其吸收特征在近红外波段比较明显,高光谱技术可以通过检测这一特征来监测土壤中铜的含量。
三、高光谱成像技术的未来发展随着技术的发展,高光谱成像技术也在不断更新和改进。
未来高光谱技术可以在以下方面进行发展:1.高光谱技术与深度学习算法的结合深度学习算法可以更加有效地处理高光谱数据,将提高高光谱技术在环境监测中的精度和效率。
高光谱影像处理与分析算法的研究与应用
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高光谱影像处理与分析算法的研究与应用概述:高光谱影像处理与分析算法是一种应用于遥感领域的图像处理技术,通过获取大量的光谱信息,对图像进行分析和处理,从而提取出更加丰富的地物信息。
本文将探讨高光谱影像处理与分析算法的研究与应用,并介绍其在不同领域中的具体应用案例。
一、高光谱影像处理算法的研究与应用1. 光谱特征提取算法光谱特征提取算法主要用于分析不同波段的光谱数据,从而识别出地物的不同特征。
常用的算法包括主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)、光谱拟合和光谱角等。
这些算法可以提取出不同波段之间的相关性,帮助我们更好地理解光谱信息。
2. 光谱分类算法光谱分类算法的主要目标是将高光谱影像中的像素分类为不同的地物类型。
常用的算法包括支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和最大似然分类等。
这些算法在对光谱进行统计和分类时,能够充分考虑到不同波段之间的相关性和差异性,提高分类的准确性和稳定性。
3. 光谱匹配算法光谱匹配算法用于比较高光谱影像与现有光谱库中的光谱曲线,从而确定其所属地物类型。
常用的算法包括光谱匹配法、相关系数法和偏差度量法等。
这些算法能够将光谱数据与已知的地物光谱进行比对,帮助我们确定地物的类型。
二、高光谱影像处理与分析算法的应用案例1. 农业领域中的应用高光谱影像处理与分析算法在农业领域中的应用十分广泛。
例如,通过对植被的光谱特征进行提取和分析,可以实现对作物生长情况和健康状况的监测和评估。
这对于农业管理者和农民来说,有助于及时采取措施,提高作物的产量和质量。
2. 环境保护中的应用高光谱影像处理与分析算法也可以应用于环境保护领域。
例如,通过对水体的光谱特征进行提取和分析,可以实现对水质的监测和评估。
这对于环境保护部门和水资源管理者来说,有助于及时发现水环境中的异常情况,采取相应措施保护水资源和生态环境。
3. 城市规划中的应用高光谱影像处理与分析算法还可以应用于城市规划领域。
例如,通过对城市建筑物的光谱特征进行提取和分类,可以实现对城市地物的识别和分析。
高光谱遥感技术在环境监测中的应用研究
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高光谱遥感技术在环境监测中的应用研究随着环境污染日益严重,环境监测变得越来越重要。
然而,传统的监测方法存在着许多局限性,比如运营成本高、数据获取不足等问题。
高光谱遥感技术无疑是解决这些问题的好方法,因为它具有高精度、高分辨率和高效率的优势,能够提供各种环境信息。
本文将探讨高光谱遥感技术在环境监测中的应用研究。
一、高光谱遥感技术的基础高光谱遥感技术是一种利用地球表面反射光谱特征来获取地表空间信息的方法。
它记录了物体吸收、散射、反射光的波长和强度等信息,可以精确地绘制出地表覆盖类型、土地利用情况、三维形态等影像。
这种遥感技术不仅可在雷达和光学遥感中使用,还可在红外、紫外和可见光等频段中使用。
二、高光谱遥感技术在环境监测中的应用1. 水质监测水是人类生存和发展的必需品,但是随着工业化和城市化的不断加速,水污染问题日益严重。
高光谱遥感技术可以通过获取水体反射光谱数据来进行水质监测。
这种技术不仅可以提供水表面温度、悬浮物浓度、总氮、总磷和溶解有机碳等数据,还可以精确检测水中有机物、地下水污染和水生态环境的状况。
2. 植被指数监测随着城市化的不断扩大和农业发展的不断加快,土地利用面积不断增加,对自然环境造成了很大破坏。
而高光谱遥感技术可以提供植被指数数据,识别和监测植被覆盖度和生物量,以及植被的类型和生长状态。
这有助于确定土地利用状况、分析植被生态状况并评估土地使用效益。
3. 大气污染监测随着工业和交通的发展,大气污染也变得越来越严重,尤其是在城市地区。
高光谱遥感技术可以利用大气成分变化对光谱的影响,获得大气污染数据。
研究表明,通过利用多源遥感数据和其他数据源,可以建立区域性大气污染遥感监测系统,实现对大气污染的有效监测和预测,并为城市管理和环境保护提供有效依据。
三、未来展望随着遥感技术的飞速发展,高光谱成像技术也将逐渐应用于其他领域。
目前,高光谱遥感技术在环境监测和资源管理中的应用还存在一些问题,比如数据的真实性和可信度、处理和分析方法的复杂性、数据处理的实时性等。
高光谱遥感技术国内外研究现状综述
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高光谱遥感技术国内外研究现状综述高光谱遥感技术的研究现状高光谱遥感是国际上20世纪80年代才开始发展起来的遥感技术,是代表遥感最新成就的新兴技术之一。
它的最大的特点就是图谱合一、波段数多、光谱窄且连续,所以图像中的每个像元都能产生一条完整而连续的光谱曲线。
在接下来的20多年中,高光谱以其惊人的速度席卷各个领域,并作出极大贡献。
33016 国外方面如,美国作为科研大国,从上世纪80年代起已经成功研制出三代高光谱成像仪,分别是:第一代成像光谱仪——机载成像光谱仪AIS;第二代成像光谱仪——AVIRIS,而这一代成像光谱仪也有了质的突破,可以成功测量全部太阳辐射光谱范围(400-2500nm);第三代成像光谱仪——傅里叶变化高光谱成像仪FTHSI。
例如还有,美国的中分辨率成像光谱仪(MODIS)、EO-1高光谱卫星;欧洲环境卫星(ENVISAT)上的MERIS,美国的Hyperion高光谱成像仪和高分辨率成像光谱仪HIRIS等,都为生态环境监测、全球环境和气候变化等全球辩护的综合性研究提供了很大的作用[1]。
XX年Heras D.B.等研究了高光谱图像基于人工神经网络的目标识别并行优化方法,采用了两种不同的并行优化方法,均具有较高的实时性[2]。
利用高光谱遥感在大气环境研究中的重要地位,Anne等利用航空成像光谱仪(AVIRIS)中心在1.03微米的波段与冰雪颗粒关系进行冰雪颗粒填图[3]。
论文网在国内,虽然起步较晚,但其发展也不容小觑。
例如:在我国第7个五年计划时期,成功研制出了红外与紫外(IR/UV)扫描仪,可用于海洋环境航空遥感监测;在第8个五年计划时期,又成功研制出模块化航空成像仪MAIS系统。
XX年,中科院上海技术物理所所研制的中分辨率成像光谱仪(CMODIS)也成功随“神州三号”飞船发射升空,这也是世界上继美国之后,第二个拥有航天载成像光谱仪的国家。
基于GPU的高光谱图像研究现状随着高光谱遥感技术的迅速发展,人们对于高光谱图像处理的要求也越来越高,为了实现对数据的快速精准的处理,开展了以GPU为基础的一系列研究。
高光谱遥感在农作物生长监测的应用研究进展
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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技术是一种利用大气和地物的光谱特性进行观测和分析的遥感技术。
随着农业科技的发展和遥感技术的进步,高光谱遥感技术在农作物生长监测中得到了广泛的应用。
通过对农作物叶片光谱的观测和分析,可以得到农作物的生长状况、营养状况以及病虫害情况,为农业生产提供了重要的信息支持。
本文将综述高光谱遥感在农作物生长监测方面的应用研究进展,为今后相关领域的研究提供参考。
一、高光谱遥感技术在农作物生长监测中的原理和方法高光谱遥感技术是通过获取地物的高光谱信息,即在可见光、近红外和红外波段上的光谱反射率,来进行地物的分类和监测。
在农作物生长监测中,通过高光谱传感器获取农田的光谱反射率数据,并结合地面观测和实验数据,可以对农作物的生长状况、营养状况和病虫害情况进行监测和分析。
目前,常用的高光谱遥感技术包括光谱特征提取、光谱变换、光谱角成像和光谱混合像元分解等方法。
通过这些方法,可以获取农田的光谱信息,并进一步分析和提取有用的信息,为农作物生长监测提供支持。
1. 施肥管理高光谱遥感技术可以通过监测农田的光谱反射率,来判断农田的氮、磷、钾等营养元素的含量,并帮助农民进行施肥管理。
研究表明,通过高光谱遥感技术获取的农田光谱反射率数据,可以准确地反映农田的氮、磷、钾含量,为施肥管理提供了重要的信息支持。
2. 营养诊断农作物的生长和发育需要充足的营养元素,而营养不良会导致农作物的产量和品质下降。
高光谱遥感技术可以通过监测农田的光谱特征,来判断农作物的营养状况,为营养诊断提供了一种快速、非破坏性和大面积的监测手段。
通过高光谱遥感技术,可以及时发现农田的营养不良情况,并采取相应的补救措施,提高农作物的产量和品质。
1. 病害监测农作物的病害会导致农作物的减产和质量下降,对农业生产造成严重的影响。
高光谱遥感技术可以通过监测农田的光谱反射率,来判断农田的病害情况。
通过研究农田不同病害的光谱特征,并结合实地观测和实验数据,可以建立病害的光谱反演模型,实现农作物病害的遥感监测。
高光谱成像技术在气象监测中的应用研究
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高光谱成像技术在气象监测中的应用研究近年来,随着气象监测技术的不断进步,高光谱成像技术在气象监测中的应用也逐渐成为研究的重点。
高光谱成像技术是一种同时获取目标光谱和空间信息的技术。
它能够提供高分辨率、高精度、高覆盖范围的数据,因此具有广泛的应用前景。
一、高光谱成像技术的基本原理高光谱成像技术是对物体的光谱反射率进行快速测量的一种技术。
它使用高光谱成像仪采集地面或空中的光谱数据,将其转化为数字信号,并以可视化的方式呈现出来。
具有以下三个基本原理:1. 光谱特征:光谱是物质特征的重要表现形式,高光谱可以通过光谱特征识别物质的种类和含量。
2. 空间分辨率:空间分辨率指成像系统在空间中的分辨率。
3. 光谱分辨率:光谱分辨率指成像系统能够区分不同波段的能力。
二、高光谱在气象监测中的应用(一)大气污染监测大气污染是大气环境中存在的其中一种污染物,所谓大气污染是指空气中含有高浓度的有害物质,对人体和环境造成危害。
大气污染的监测可以采用高光谱成像技术进行无损测量,对于大气颗粒物、气态污染物、光学厚度等参数的监测都有较好的效果。
(二)天气预报高光谱成像技术可以被用于气象灾害预警,通过对卫星数据的处理,能够进行天气预报或者气象灾害的预警。
(三)农作物遥感监测农业生产是国民经济和人民生活的基础,发展农业必须采用现代化科技手段。
高光谱成像技术可以实现对农作物生长过程中各个阶段的探测,包括种植密度、叶绿素含量、生物量、水分状况等数据,从而为监测农作物健康状况和评估作物产量提供依据。
三、结论高光谱成像技术具有广泛的应用前景,尤其在气象监测中的应用方面可以发挥其独特的优势。
高光谱成像技术的进一步发展,需要完善相关的数据分析和处理技术,同时加强机器学习、人工智能等方面的研究,提高监测数据的准确性和稳定性,更好地服务经济和社会的发展。
高光谱图像分类技术在化学领域中的应用研究
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高光谱图像分类技术在化学领域中的应用研究引言:高光谱成像技术是一种非常重要的多光谱图像数据获取和处理方法,可应用于多种领域,包括农业、地质、环境和医学等。
在化学领域中,高光谱图像分类技术有着广泛的应用,可以用于材料鉴别、药物分析和环境监测等方面。
本文将介绍高光谱图像分类技术在化学领域中的应用研究,并讨论其优势和挑战。
一、高光谱图像分类技术概述高光谱图像分类技术利用大量连续波段的光谱数据,对图像进行深入的分析和解译。
常见的高光谱图像数据一般由几十到上百个波段组成,相比于传统的红、绿、蓝(RGB)图像,可以提供更丰富的信息。
高光谱数据的处理和分析通常包括预处理、特征提取和分类等步骤。
二、高光谱图像分类技术在材料鉴别中的应用由于不同物质在光谱上的吸收和反射特性不同,高光谱图像分类技术可以用于鉴别和分类不同材料。
对于化学领域,高光谱图像分类技术可以应用于材料表征、质量检测和识别等方面。
例如,在药物研发中,高光谱图像分类技术可以用来鉴别不同药物成分的含量和纯度,提高药物的质量控制水平。
另外,高光谱图像分类技术还可以应用于土壤、水质和空气等环境样品的污染检测,提供快速、准确的分析结果。
三、高光谱图像分类技术在药物分析中的应用药物分析是化学领域的一个重要方面,高光谱图像分类技术可以为药物分析提供新的方法和工具。
通过获取药物样品的高光谱图像数据,可以获得药物的吸收谱线和反射谱线等信息。
利用这些信息,可以对药物的成分进行定量和定性分析,实现药物质量的控制和评价。
例如,高光谱图像分类技术可以用于鉴别假药和真药,检测药物的溶解度和稳定性等。
此外,高光谱图像分类技术还可以应用于药物的赋形分析,通过分析药物在不同形态下的光谱特征,提供给制药工程师更准确的制药参数。
四、高光谱图像分类技术在环境监测中的应用环境监测是化学领域另一个重要的应用领域,高光谱图像分类技术可以为环境监测提供高效、快速的分析方法。
例如,在大气污染监测中,可以利用高光谱图像分类技术对大气中的颗粒物进行监测与分类。
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浙江师范大学研究生课程论文封面课程名称:遥感理论与技术开课时间: 2014-2015年第一学期学院地理与环境科学学院学科专业自然地理学学号2014210580姓名张勇学位类别全日制硕士任课教师陈梅花交稿日期2015年1月21日成绩评阅日期评阅教师签名浙江师范大学研究生学院制高光谱遥感应用研究综述张勇(浙江师范大学地理环境与科学学院,浙江金华321004)摘要:高光谱遥感是近二十年发展起来的谱像和一的遥感前沿技术。
虽然发展时间不长,但由于其本身的特点,使其获得了广泛的重视和应用。
本文阐述了高光谱遥感的特点、优势,以及在航空及航天领域的发展情况,列举了几种典型高光谱成像仪的光学系统原理和主要技术指标。
在此基础上,概述了高光谱遥感在植被生态、大气环境、地质矿产、海洋、军事等领域的应用情况。
最后对高光谱遥感发展趋势提出了几点建议,包括低反射率目标遥感、高信噪比、高空间分辨率及宽覆盖范围等方面。
关键字:高光谱遥感;应用;成像光谱以;研究综述Conclusion application of hyperspectral remote sensingZhang Yong(Geography and environmental sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004)Abstract:Hyperspectral remote sensing, developed in the late twenty years, is the advanced technology of remote sensing. Because of its characters, Hyperspectral Remote Sensing has been attached importance to and used widly. The characteristics and advantages of hyperspectral remote sensing, and development situation are presented in the fields of aviation and aerospace. Several typical hyperspectral imager optical system principle and the main technical indicators are particularized. At the same time, the applications with hyperspectral remote sensing in vegetation ecology, atmospheric science ,geology and mineral resources, marine and military fields are summarized. The suggestions for the future development trend of hyperspectral remote sensing are given in the end,including the remote sensing of low reflectivity target, high signal-to-noise ratio, high spatial resolution and wide coverages.Keywords: hyperspectral remote sensing;application;imaging spectrometer1 引言遥感是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]。
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。
1.1高光谱遥感简介高光谱遥感技术又称为成像光谱技术,是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据[2]。
它是源于多光谱遥感技术,以测谱学为基础在二十世纪八十年代初发展起来的遥感前沿技术。
高光谱遥感的显著特点之一是其所提供的高光谱分辨率。
过去的多光谱遥感如TM等只能提供7个100-200 nm分辨率的间断波段信息,高光谱遥感则可提供几十数百个10 nm左右分辨率的连续波段信息,使得高光谱遥感有足够的光谱分辨率对那些具有纳米级诊断光谱特性的地表物体进行区分。
谱像和一技术是高光谱遥感的另一显著特点。
在对目标地物成像的同时,每一个像素都获得了几十至几百个连续光谱的覆盖,使其图像同时具有空间、辐射和波谱的信息。
高光谱遥感的出现使遥感领域发生了巨大的变化,大大加快了遥感技术从定性到定量发展的步伐。
对高光谱遥感技术的应用也获得了更广泛的重视。
目前世界上许多国家都在进行成像光谱卫星、高光谱遥感仪器的研究。
如美国EOS计划中已发射升空的MODES卫星,0.4-14um 的电磁波谱范围内具有36个光谱通道,EOS-Ⅰ在0.4-2.5um范围内有486个波段;我国也先后研制出了多种成像光谱仪:如在中科院遥感所和上海技物所等单位协助下研制的128个波段的OMIS-Ⅰ、68个波段的OMIS-Ⅱ、71个波段的MAIS , 224个波段的PHI[3]。
1.2高光谱的特点与优势同其它传统遥感相比,高光谱遥感具有以下特点:(1)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。
(2)光谱分辨率高。
成像光谱仪采样的间隔小,一般为l0nm左右。
精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。
(3)数据量大。
随着波段数的增加,数据量呈指数增加[3](4)信息冗余增加。
由于相邻波段的相关性高,信息冗余度增加。
(5)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。
高光谱遥感的成像光谱仪具有光谱分辨率高(5-10 nm),光谱范围宽(0. 4 um -2. 5 pm)的显著特点,可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息,所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线,光谱的覆盖范围从可见光、近红外到短波红外的全部电磁辐射波谱范围。
高光谱数据是一个光谱图像的立方体,其空间图像维描述地表二维空间特征,其光谱维揭示图像每一像元的光谱曲线特征,由此实现了遥感数据图像维与光谱维信息的有机融合[4]。
高光谱遥感在光谱分辨率方而的巨大优势,使得空间对地观测时可获取众多连续波段的地物光谱图像,从而达到直接识别地球表而物质的目的。
地物光谱维信息量的增加为遥感对地观测、地物识别及地理环境变化监测提供了更充分的光谱信息,使传统的遥感数据目标识别和分析方法发生了本质的变化。
根据高光谱遥感仪器光机扫描方式的不同,可将成像光谱仪分为掸扫型、推帚型和凝视型[5]。
根据分光方式的不同,光谱成像仪又可分为色散型、干涉型和计算层析型三大类型[6]。
2、高光谱遥感技术发展现状高光谱遥感技术是集探测器技术、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的综合性技术,技术成果主要表现为成像光谱仪研制、高光谱影像分析两方面[1-5]。
2.1国外的成像光谱仪研制情况由于高光谱遥感在地物属性探测方面的巨大潜力,成像光谱技术得到了普遍重视[5-6] 。
(1)机载成像光谱仪1983年,第一幅高光谱影像由美国研制的航空成像光谱仪(AIS1)获取,标志着第一代高光谱成像仪的面世。
1987年,美国宇航局(NASA)喷气推进实验室(JPL)研制成功航空可见光红外成像光谱仪( AV IRIS,这标志着第二代高光谱成像仪的问世。
进入20世纪90年代,许多国家开始从事成像光谱仪研制,具有代表性的机载成像光谱仪如表1所示。
表1 国外主要的机载成像光(2)星载成像光谱仪在航天领域,由美国喷气推进实验室研制的对地观测计划中的中分辨率成像光谱仪(MODIS),随TERRA卫星发射,成为第一颗在轨运行的星载成像光谱仪,从2000年开始向地面传送图像。
到目前为止,已发射的具有代表性的星载成像光谱仪如表2所示。
2000年,NASA发射的EO-1卫星上搭载的高光谱成像仪(Hyperion),地面分辨率为30 m,已在矿物定量填图方面取得了很好的应用效果。
2002年美国的海军测绘观测(NEMO)卫星携带的海岸海洋成像光谱仪(COIS)具有自适应性信号识别能力,满足军用和民用的不同需求。
另外,2007年6月交付美Kirtland空军基地的高光谱成像传感器将通过TacSat-3卫星载入太空。
目前,许多国家都在积极研制自己的高光谱传感器,已明确有发射计划的有德国环境监测与分析计划的EnMAP只南非的多传感器小卫星成像仪MSMI和加拿大高光谱环境与资源观测者HERO。
表2国外主要的星载成像光谱仪2.2国外的高光谱影像分析技术的研究现状在成像光谱仪快速发展的同时,地物光谱数据库、高光谱影像分析技术研究也得到了迅速发展。
地物光谱数据库技术方面,以美国最为先进,有代表性的主要有JPL标准波谱数据库、USGS波谱数据库、A STER波谱数据库和IGCP-264波谱数据库[6]。
此外,美国空军部门和环保局针对大气污染和空气成分的诊断建立了AEDC /EPA光谱数据库,并针对美国海军研究室研制的HYDICE成像光谱仪建立了森林高光谱数据库等。
部分其他国家也展开了光谱数据库技术研究和建设工作,如英国在20世纪90年代初针对海水颜色研究建立了海水光谱数据库。
美国国家航空航天局(NASA )、欧洲航天局(ESA)、日本国家空间发展局(NASDA)和大学及研究所都有专门的高光谱影像应用分析的研究机构[7]国外商业遥感图像处理系统,相继增加成像光谱数据处理模块,其中具有代表性的有RSI公司的ENVI, PCIGeomatics公司的PCI, MicroImages公司TNT-mips等。
2.3国内高光谱遥感技术发展现状我国紧密跟踪国际高光谱遥感技术的发展,并结合国内不断增长的应用需求,于20世纪80年代中后期着手发展自己的高光谱成像系统。
主要的成像光谱仪有中科院上海技术物理研究所研制的推扫式成像光谱仪(PHI)系列、实用型模块化成像光谱仪(OMIS)系列、中科院长春光机所研制的高分辨率成像光谱仪(C-HRIS)和西安光机所研制的稳态大视场偏振干涉成像光谱仪(SLPIIS) 。