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Other Remote Sensing Systems - Hyperspectral Imaging

另一个主要的进展是,作为一种强大的、多用途的光谱连续采样方法,它现在已经发展成为一种新的技术。 高光谱 成像。迄今为止,由于飞行器和宇宙飞船的高速运动,分光计停留在地球表面或大气目标的小区域的时间不够。因此,必须获得宽波段的数据,其中光谱辐射集成在采样区域内,以覆盖范围,例如0.1微米,例如陆地卫星。在高光谱数据中,这个间隔缩小到10纳米(1微米 [µm] 包含1000纳米 [1 nm = 10-9m] )因此,我们可以将0.38和2.55μm之间的间隔细分为217个间隔,每个间隔的宽度约为10纳米。实际上,这些是窄带。VNIR间隔的探测器是硅微芯片,而短波红外(Swir,介于1.0和2.5微米之间)间隔的探测器是由铟锑(锑)合金构成的。如果每一个这样的间隔获得一个辐射值,然后绘制成强度与波长的关系图,那么结果就是足够多的点,通过这些点我们可以绘制出一条有意义的光谱曲线。

喷气推进实验室(JPL)生产了两种高光谱传感器,一种称为AIS(机载成像光谱仪),首次飞行于1982年,另一种称为Aviris(机载可见/红外成像光谱仪),自1987年起继续运行。Aviris由四个光谱仪组成,共有224个单独的CCD探测器(通道),每个探测器的光谱分辨率为10纳米,空间分辨率为20米。该探测器阵列的光谱色散是通过衍射栅格完成的。总间隔为380到2500纳米(大约与陆地卫星TM覆盖的相同宽间隔,只有7个波段)。它通过一系列行构建一个类似pushbroom的图像,每个行包含664个像素。从美国国家航空航天局(NASA)的ER-2(改进型U-2)等高空飞机平台上,典型的铺条宽度为11公里。

根据所获得的数据,我们可以计算任何像素或一组可能对应于扩展地面特征的像素的光谱曲线。根据特征或类别的大小,结果图将是“纯”特征的确定曲线,或者是包含当前几个特征贡献的复合曲线(第13节中讨论的“混合像素”效应)。原则上,沿飞行线延伸的阵列中任何10纳米间隔的强度变化都可以用灰度来描述,以构建图像。在实践中,为了获得足够强的信号,将来自几个相邻区间的数据组合起来。其中一些想法在这里所示的方块图中进行了详细说明。

AVIRIS concept diagram.

下面是科罗拉多州圣胡安山谷中一些圆形区域的高光谱图像(见第3节)。根据地面数据和绘制在所示作物图像下方的光谱曲线(这些曲线不是通过野外光谱仪获得的,而是直接从Aviris数据中获得的),将彩色区域标识为植被或作物类型。

|科罗拉多州圣胡安山谷的超光谱场图像。前一图中所示场的反射/波长图。|

第13节(第13-5页)显示了内华达州铜矿附近用于矿产勘探的其他Aviris图像。

我们知道,对于大多数分析来说,高光谱数据通常比宽频带多光谱数据优越,这仅仅是因为识别特征的细节要多得多。本质上,谱特征而不是带直方图的结果。计划是在未来的航天器上飞行高光谱传感器(见第20节)。美国海军目前正在研制一种更精密的传感器,称为HRST,工业界也在设计和制造高光谱仪器,如ESSI的1号探测器。

I-25用你自己的话来说,用一句话来说明高光谱传感器相对于宽带传感器的主要优势。 **ANSWER**

主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net
合作者: Code 935 美国国家航空航天局 GSTUSAF Academy
上次更新时间:99年9月
站长:小比尔·狄金森。
现场负责人:Nannette Fekete
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