高光谱整理Word文档格式.doc
《高光谱整理Word文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高光谱整理Word文档格式.doc（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
3.高光谱遥感基本概念：
①多光谱遥感（MultirspectralRemoteSensing）,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（HyperspectralRemoteSensing）,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（UltraspectralRemoteSensing）,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colorphotography：
增加了颜色的感知，加强型的颜色感知。
③高光谱Hyperspectral：
主要通过光谱信息识别地物。
6.高光谱遥感特点：
（1）特点：
①波段多,数据量大②光谱范围窄（高光谱分辨率）③在成像范围内连续成像④信息冗余增加
（2）局限性：
①海量数据的传输、处理与存储②易受大气的影响：
信噪比越高，图像越清晰。
③波段间相关性强：
可通过主成分变换，将相关性消除，还有MT变化等。
第一章疑问：
1.4个分辨率的相关概念是否要求掌握。
2.遥感图像的空间特征，属性特征需要掌握哪些内容。
3.高光谱遥感与常规多光谱遥感的比较是否从上述方式展开讲述。
4.高光谱遥感发展概况需要掌握哪些内容，第一，二，三代航空，航天的高光谱仪器是否需要知道。
5.高光谱遥感特点是否只要答出这几点即可，是否需要展开。
6.高光谱遥感的应用是否不需要掌握。
第二章：
1.典型地物光谱特性：
（1）植被：
健康绿色植物的波谱特征主要取决于它的叶子。
图2显示了绿色植物的主要波谱响应特征。
在可见光波段内，植物的波谱特性主要受叶的各种色素的支配。
高等植物的绿色色素主要是叶绿素a和叶绿素b；
黄色色素包括胡萝卜素和叶黄素。
其中叶绿素起着最重要的作用。
在此波段内，叶片的透射辐射能量少，到达叶片的绝大多数部分太阳辐射能不是被吸收就是被反射掉，进入叶片的太阳辐射被绿色色素和黄色色素所吸收（图3）。
在可见光谱区，叶绿素a、b有两个吸收峰区，一个位于0.40-0.48mm，一个位于0.63-0.68mm。
叶绿素a、b含量由少到多的顺序基本上与可见光谱区段内反射率由大到小的顺序一致。
说明叶绿素含量多时，叶片对太阳辐射的吸收多，反射率小；
反之，叶绿素含量少时，吸收少，反射率大。
在可见光波段内，正是由于色素（尤其是叶绿素）控制着植物叶片的波谱特性，因此以0.45mm为中心的蓝波段以及以0.67mm为中心的红波段叶绿素强烈吸收辐射能（>
90%）而呈吸收谷。
在这两个波段之间（0.54mm附近）吸收较少，形成绿色反射峰（10%-20%）。
叶片几乎吸收了来自太阳辐射的蓝光和红光，反射出绿光，因此，叶片呈现为绿色。
因此，可见光谱段内，植物叶片波谱反射率曲线总体上呈现出“两谷一峰一陡坡”的形状。
即“蓝紫谷”、“红谷”、“绿峰”和从0.70波长附近开始，植物反射率急剧上升，曲线具有陡而接近于直线的形态的“陡坡”。
这个“陡坡”这就是所说的“叶绿素的陡坡效应”。
上述的是健康时的植物波谱特征，但是假若植物受到某种形式的抑制，阻止它的正常发育，导致叶绿素含量降低，叶绿素在蓝、红波段的吸收减少而反射增强，特别是红反射率升高，以至于植物转为黄色（绿色+红色=黄色）（图4）。
当植物衰老时，由于叶绿素逐渐消失，叶黄素、叶红素在叶子的波谱响应中起主导作用，因而秋天树叶变黄或枫叶变红（图5）。
在近红外波段，在红外光谱区，叶绿素a、b已经没吸收，因此，叶片对太阳辐射的反射增强。
从0.75直到1.30mm反射都很强，这主要是受到细胞构造的影响。
不同作物的表皮组织和叶肉组织不同，细胞的大小，排列和形状不同，细胞的间隙和气孔的多少也不同。
入射到叶片内的太阳光经过不同的细胞的反射、多次折射和散射，在近红外光谱区形成了不同的反射峰。
叶的反射及透射能相近（各占入射能的45%-50%），而吸收能很低（<
5%）（图3）。
由于植物类别间叶子内部结构变化大，故植物在近红外的反射差异比在可见光区域大的多，这样我们就可以通过近红外谱段内反射率的测量来区分不同的植物类别。
反射红外波段（1.30um以外）：
植物的入射能基本上均吸收或反射，透射极少，叶片水分吸收主导了该波段的波谱谱反射率特性。
由于1.45um、1.94um、2.7um的强烈吸收特征，这些吸收光谱位置中间，形成两个主要反射峰，位于1.6um和2.2um附近。
（2）冬小麦：
图5为冬小麦返青期、拔节期、抽穗期、乳熟期和腊熟期的波谱反射曲线。
随着生长期的变化，植物冠层的结构也会发生相应的变化。
①返青期（3月）：
植被密度小。
②拔节期（4月）：
密度（即覆盖度）增加，红光吸收增多，反射率降低，近红外发射率抬升。
③成熟期：
叶片变黄，光合作用下降，吸收率下降，红光反射率抬升。
④收割期：
完全枯萎，曲线全部抬升，因为完全成熟，可见光整体明显抬升，水分减少，近红外也抬升。
叶片有喜平形，垂直形，两者叶倾角分布不同。
小麦和水稻的叶子都是狭长形的，而油菜和棉花的叶子是大的。
所以小麦水稻在近红外的反射率小于油菜和棉花。
（3）土壤：
图8显示了土壤波谱反射率曲线的“峰-谷”变化较弱，曲线的形态远没有植物那么复杂。
总的看来，土壤的反射率一般是随着波长的增加而增加，并且趋势在可见光和近红外波段尤为明显。
影响土壤反射率的内在、外在因素很多，包括水分含量、土壤结构（砂粉砂、黏土的比例）、有机质含量、氧化铁的存在以及表面粗糙度等。
这些因素是复杂的、变化的和相关的。
可见光和近红外波段随波长增大反射率缓慢增加，中红外土壤反射率趋于水平。
颗粒大小：
不同，导致阴影比例的变化，土质越细，反射率越高；
水含量：
土壤湿度对其反射率的影响，含水量越高反射率越低；
有机质含量：
对于矿化的土壤，有机质增加，反射率降低；
氧化铁：
许多土壤出现红色，主要由氧化铁引起，在900nm有一宽的吸收带；
在地面植被稀少的情况下，土壤的反射曲线在其自然组成和颜色密切相关。
颜色浅的土壤具有较高的反射率，颜色较深的土壤反射率较低。
在干燥条件下同样物质组成的细颗粒的土壤，表面比较平滑，具有较高的反射率，而较粗的颗粒具有相对较低的反射率。
有机物质含量高，也使反射率降低。
土壤水的含量增加，会使反射率曲线平移下降，并有两个明显的水分吸收谷，但当土壤水超过最大毛管持水量时，土壤的反射光谱不再降低，而当土壤水处于饱和状态或过饱和状态时，土壤表面形成一层薄薄的水膜。
在地表平坦时，接近于镜面反射，其反射率反而增高。
当土壤表面有植被覆盖时，如覆盖度小于15%，其光谱反射特征仍与裸土相近。
植被覆盖度在15%-70%时，表现为土壤和植被的混合光谱，光谱反射值是两者的加权平均。
植被覆盖度大于70%时，基本表现为植被的光谱特征。
（4）含泥沙水体与纯水比较：
①含有泥沙的水体比纯净水体的反射率高（在各个波段），土壤比水体反射率高。
②随泥沙量的增加，反射率在各个波段都提升，泥沙量增加到一定程度后反射率增加的很小。
③纯水反射率无明显的反射峰，含有泥沙的水体在580nm有一反射峰，但随含泥沙量增加，反射峰向长波方向移动，到可见光为止。
（5）富营养化水体：
蓝、紫波段低于纯净水体，有绿峰；
700nm有荧光峰，是判别富营养化水体的依据。
（6）云、雪：
可见光部分：
反射率都很高，在60%-80%
短波红外部分：
云的反射率降低的不大，雪的反射率急剧下降，差异明显。
（7）水体：
入射到水体的光，有大部分被水体吸收，部分被水中悬浮物（泥沙、有机质等）反射，少部分投射到水底，被水底吸收和反射。
遥感器所接收到的辐射就包括水面反射光、悬浮物反射光、水底反射光和天空散射光。
在可见光范围内，水体的反射率总体上比较低，不超过10%，一般为4%-5%，并随着波长的增大逐渐降低。
到0.6μm处约有2%-3%；
过来0,75μm，水体几乎成为全吸收体。
因此，在近红外的遥感影像上，清澈的水体呈黑色。
可见，在区分水陆分界线，确定地面上有无水体覆盖时，应选择近红外波段的影像。
2.常见高光谱传感器：
（1）成像光谱仪：
（空间成像方式，地面成像光谱仪，航空成像光谱仪，航天成像光谱仪）
1.空间成像方式
摆扫式（线列探测元件），推扫式（阵列探测元件）
2.航空成像光谱仪（记住缩写和中文名）
1）美国：
AIS（AeroImagingSpectromter）航空成像光谱仪
AVIRIS（AirborneVisible/InfraredImagingSpectrometer）可见光红外成像光谱仪
HYDICE（超光谱数字图像采集试验仪）
2）加拿大：
CASI（小型机载成像光谱仪）
3）澳大利亚：
Hymap（高光谱制图仪）
4）中国:
MAIS（模块化航空成像光谱仪）,OMIS（实用型模块成像光谱仪系统）,PHI（扫描型成像光谱仪）,WHI（WideanglePushbroomHyperspectralImager）
3.航天成像光谱仪
成功的计划：
2000年7月美国FTHSI/MightSat-II
2000年11月美国HYPERION/EO-1
2001年10月欧空局PROBA/CHRIS
Hyperion
CHRIS（compacthighresolutionimagingspectrometer）紧密型高分辨率成像光谱仪
MODIS（中分辨率成像光谱仪）
CMODIS（Chinamoderateresolutionimagingspectroradiometer）
中国航天成像光谱仪系统：
环境与减灾小卫星HY-1A
（2）非成像光谱仪：
1.野外光谱仪:
ASD便携式野外光谱辐射仪，GER野外光仪
2.可用于高光谱遥感的生物学测量仪器:
1）叶面积指数测量仪
LAI—2000植冠分析仪在测量过程中，每个环形探测器同时输出冠层上下的读数。
冠层截获的辐射能通过冠层下读数除冠层上读数计算得到。
这种截获的能量再通过考虑叶子的几何分布、观测角度等因素换算成最终的LAI。
控制器（LAI—2070）被用来计算、存贮和显示读数。
叶面积直属（LAI）=所以叶片表面积的一半/土地面积，LAI越大，反映植被越密集。
孔隙度透光率（b/a）与叶面积指数成反比。
2）叶绿素含量[浓度）测量仪
SPAD—502叶绿素测量仪是美国光谱技术
升级会员 