高光譜分辨率遙感

高光譜分辨率遙感(Hyperspectral Remote Sensing) 的出現與應用已有二十多年的歷史。它是在成像光譜學( Imaging Spectroscopy) 的基礎上發展起來的。與傳統的遙感相比， 高光譜分辨率的成像光譜儀為每一個成像象元提供很窄的(一般小於10nm) 成像波段，並且在某個光譜區間是連續分佈的。因此，高分辨率傳感器所獲得的地物的光譜曲線是連續的光譜信號。這不只是簡單的數據量的增加，而是有關地物光譜空間信息量的增加， 為利用遙感的技術手段進行對地觀測， 監測地表的環境變化提供了更充分的信息， 從而也使得傳統的遙感監測目標發生了本質的變化。按照信號處理的觀點， 遙感所能區別的地物在光譜空間上應滿足兩個反射峯值得中心點的距離大於每一個反射波的半波寬, 傳統的遙感由於可以看作是在光譜空間的離散採樣， 因此所能區分的目標物一般是在波譜空間上具有明顯得差異性， 如水體、植被、裸地等, 它們具有完全不同的光學行為， 而高光譜分辨率遙感由於滿足連續性與光譜可分性的要求， 因此能夠區別同一種地物的不同類別，如花旗松與美國巨杉，明礬石與高嶺土 ，這無疑為遙感技術在環境調查中的應用提供了更為完整的理論基礎和更加有力的方法,，同時也引起數據處理與信息分析技術的根本性的變化 ^[1]  。

相對於傳統的低光譜分辨率的遙感技術相比， 高光譜遙感在對地觀測和環境調查中提供了更為廣泛的應用，主要體現在以下幾個方面：

1) 地物的分辨識別能力大大提高， 並且可以區別屬於同一種地物的不同類別，這在傳統的低光譜分辨率遙感中是不容易實現的。同時由於成像光譜的波段變窄,，可選擇的成像通道變多， 使得“同物異譜”與“同譜異物”的現象減少，只要波段的選擇與組合得恰當，一些地物光譜空間混淆的現象可以得到極大的控制，這無疑為進一步的分析提供了最為可靠的保證。

2) 成像通道大大增加， 使得在處理不同應用的分析中，光譜的可選擇性變得靈活和多樣化， 這極大的增加了可以通過遙感手段進行分析的目標物的數量，如不同樹種的識別，不同礦物的識別，使遙感技術應用的範圍擴大。

3) 由於光譜空間分辨率的提高， 使得原先不可進行的應用方向成為可能， 如生物物理化學參數的提取，在利用高光譜數據進行有關植被葉綠素a、木質素、纖維素等生化分析, 取得了較好的結果, 為遙感技術的應用提供了新的研究方向。

4) 由遙感定性分析向定量或半定量的轉化成為可能，傳統成像遙感技術主要的應用是以定性化的分析為主，部分定量分析結果的精度並不理想， 這顯然是由於成像傳感器的光譜和空間分辨率、大氣和土壤背景的干擾等限制有關，高光譜分辨率成像遙感首先突破了光譜分辨率這一個限制， 在光譜空間很大程度上抑制了其它干擾因素的影響，這對於定量分析結果精度的提高有很大的幫助 ^{[2]  [4]}  。

高光譜遙感是當前遙感技術的前沿領域，它利用很多很窄的電磁波波段從感興趣的物體獲得有關數據，它包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息。高光譜遙感的出現是遙感界的一場革命，它使本來在寬波段遙感中不可探測的物質，在高光譜遙感中能被探測。

國際遙感界的共識是光譜分辨率在λ/10數量級範圍的稱為多光譜(Multispectral)，這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區只有幾個波段，如美國 LandsatMSS，TM，法國的SPOT等；而光譜分辨率在λ/100的遙感信息稱之為高光譜遙感(HyPerspectral)；隨着遙感光譜分辨率的進一步提高，在達到λ/1000時，遙感即進入超高光譜(ultraspectral)階段(陳述彭等，1998) ^[3]  。

美國：AIS，AVIRIS、 WIS（812波段）、PROBE、TEEMS、MODIS 、 Hyperion、 FTHSIAHI（256個熱波段）、SEBASS（ 242個熱波段）

· 澳大利亞：Hymap、ARIES、TIPS（100個熱波段）

· 加拿大： CAS

· 德國：ROSIS

· 法國：IMS

· 芬蘭：AISA

· 歐空局：CHRIS （2000年10月22日PROBA小衞星）

· 日本：GLI

· 中國：MAIS、PHI、OMIS-1（10個熱波段）、CMODIS（神舟III號） 、Env-DD（環境災害小衞星）