来自太空的高光谱成像

太空中的高光谱成像

想象一下以更光谱的细节看待世界，以便可以更好地了解和辨别地球上的任何事物。多光谱和高光谱成像均捕获反射光。

多光谱成像将光分为4至36个波段，并为这些波段分配名称，例如红色，绿色，蓝色和近红外。

高光谱成像也是如此。 它需要光谱。 但是它将光分成数百个狭窄的光谱带。

掌握了基础知识之后，可以从太空探索高光谱成像。那么高光谱传感器的过去，现在和未来是什么呢？

成像类型的细分

成像的主要类型是全色，近红外（VNIR）可见，多光谱，超光谱和高光谱。

所有类型的成像对其光谱带的数量都有宽松的定义。USGS分解了光谱带和成像类型，如下所示：

多光谱成像

多光谱图像示例显示了5个光谱带，具有三个可见的波段，分别是红色、绿色和蓝色，也有2个波段被指定为红外光谱。通常，多光谱成像具有近红外（NIR）和短波红外（SWIR）波段。例如，陆地卫星波段和哨兵2号波段具有这种配置。

高光谱成像

此高光谱图像示例显示窄波段。无法按比例绘制乐队，所以这只是视觉描述，以帮助理解概念。如您所见，与多光谱图像相比，这些波段很薄。

通常，高光谱中有数百个波段。下载高光谱图像后，每个场景将有数百个TIF文件。每个TIF文件都代表传感器规格中所述的窄光带。

太空中的高光谱卫星

以下概述了过去，现在和将来的高光谱成像。

1.EO-1 (NASA)

2000年，美国宇航局发射了搭载高光谱传感器“Hyperion”的EO-1卫星。Hyperion在242个光谱波段产生了30米分辨率的图像。Hyperion真正开启了太空高光谱成像的开端。如果想亲自测试Hyperion图像，则可以在USGS Earth Explorer上免费获得这些数据。

2.PROBA-1 (ESA)

欧空局于2001年启动了机载自主项目（PROBA-1）。该项目搭载了CHRIS（紧凑型高分辨率成像光谱仪），用于中分辨率高光谱成像。它的高光谱模式在34m GSD时产生了63条波段。但是也可以将其重新配置为像素分辨率的150个波段。

3.PRISMA (Italy)

PRISMA作为中分辨率高光谱卫星于2019年发射。这是意大利的同类产品中的首例，它将协助作物分类，资源管理和环境监测。PRISMA（PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa） 产生250条频段，GSD为30m。

4.EnMap (Germany)

德国计划在2020年启动环境制图和分析计划（EnMap）。这颗高光谱卫星将由228个频段组成，具有30m GSD。

5.HISUI (Japan)

高光谱和多光谱成像仪（HISUI）将安装在ALOS-3上。该日本高光谱传感器将具有185个波段，具有30m GSD，计划于2020年推出。

6.HyspIRI（United States）

高光谱红外成像仪（HyspIRI）的预计发射时间是2024年。它将配备具有60m GSD的VSWIR成像光谱仪。

高光谱成像是遥感的未来吗？

来自太空的高光谱成像是一种稀有商品。主要原因是其复杂程度和大数据量。 例如，一个Hyperion映像包含242个单独的TIFF文件。每一盏灯都显示一小段光谱。

专业提示：进入USGS Earth Explorer可下载Hyperion图像。查看教程，了解如何从中下载卫星图像。

如果合并所有242张图像，则数据大小为188 MB（压缩）。但在680平方公里（262平方英里）处，覆盖范围绝对很小。然后，将其与典型的哨兵2号场景12000平方公里（4660平方英里）进行比较。

但是，多年来，技术和存储已迅速发展。高光谱成像会成为未来的趋势吗？ 答案是肯定的。

高光谱成像应用

高光谱成像的出现背后的主要思想是，它可以提供更高水平的光谱细节。如果有数百个窄带，那么可以梳理更多的细节。反过来，揭示可能出现功能的新信息。

高光谱图像的主要使用领域可分为8组。这包括植被，农业，地质，土壤，水资源，灾害和土地利用。

基本原理是，可以改善任何类型的分类。例如，可以获得有关地质表面组成的更多详细信息。植被类型，土壤类别和土地覆被也是如此。

高光谱成像有助于识别有害生物以进行作物管理。对于水资源，这是关于了解测深法，水质和化学性质的知识，且已用于灾难管理，例如预防和后期监控。