遥感教程第13-5页

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Laboratory and field spectrometers have proved the value of obtaining a "continuous" spectral curve covering extended segments of the EM spectrum. But for most of the early remote sensing era, technology prevented using spectrometers on moving platforms - aircraft, and certainly not spacecraft. All that changed by the mid-80s when Charge-Coupled Devices and very fast signal readout systems developed to a level where spectrometric instruments flying above the Earth could contain enough channels, each of narrow bandwidth, that could be rapidly sampled and reset so as to function as a working spectrometer. This has opened up a truly powerful new approach to remote sensing, called hyperspectral spectrometery, which already has proven to be a superior identifier of materials found at the Earth�s surface - rock types, minerals, plant species, etc. can often be identified specifically. The first truly successful model, AVIRIS, flew on aircraft. Its end products were both spectral signature plots, that closely resembled those produced on the ground, and a large number of images made from any of the plus 200 individual channels (detectors) comprising the system. Each such product was valid for the small "piece of real estate" (the pixel) examined at any moment; the resulting array leads to images of a much larger area.

成像光谱仪

几乎所有具有多光谱功能的传感器都必须在每个离散波段的相对较宽波长范围内对电磁频谱进行采样。因此，这些传感器的光谱分辨率很低。光谱分辨率可以通过光谱中可以检测到的连续波长（或频率）的限制来定义。在遥感器中，可视近红外波段的带宽间隔为0.2微米。 low 光谱分辨率和0.01微米高分辨率。（该术语在光学发射光谱中的含义有所不同，它指的是照相板上的线之间的最小间距（以微米或埃为单位）或条形图上的可分离跟踪。）因为较高的光谱分辨率导致更多关于由于遥感还处于初级阶段，因此，不同材料和物体的合成和某些物理性质，能够以这种分辨率建造和操作传感器一直是一个目标。应用于高光谱分辨率系统的术语是 高光谱遥感 .

从20世纪80年代开始，Alexander F.H.Goetz博士和喷气推进实验室的同事们通过开发一种叫做Aviris（机载可见红外成像光谱仪）的强大的新仪器开始了遥感革命。:sup:*` <Sect13_050.html#1>`__ 该仪器利用了新的探测器技术，将地面光谱仪扩展到移动平台上的空中。因此，获得高光谱曲线的独特价值使我们有可能获得地球（或其他行星）表面上存在的材料和类别的详细数据。基本上，这些曲线是连续光谱图，用于测量波长区域内响应太阳光（可见近红外短波红外）的地面、水或大气的反射。图中还记录了吸收现象的细节。

利用这些高光谱曲线，我们现在可以对大面积的表面成分进行严格的分析。此外，我们可以将数据显示为光谱曲线，其细节与上一页中的相似，或者显示为与陆地卫星、点等获得的相似的图像。通过光谱曲线，我们可以捕获与诊断吸收波谷相关的有价值信息，通过图像，我们可以t相对纯净的场景，从表示可见光或近红外（NIR）假彩色有限颜色范围的间隔处（通过颜色合成）上色。我们根据反射率变化构建图像，覆盖非常窄的波段（例如0.01微米）。因为可以为每个窄带创建图像， 高光谱光谱 也被称为 成像光谱学 作为一个例子，考虑这个田园场景是从另一个成像光谱仪（Aviriswiss'91）获得的数据中产生的真彩色图像。

` <>`__13-16: So, once again, in your own words: What is/are the main advantage(s) of hyperspectral remote sensing? `ANSWER <Sect13_answers.html#13-16>`__

当他们获得了操作Aviris的经验后，他们使用不同的光谱分散装置、探测器尺寸和其他变量建立了其他成像光谱仪。稍后我们将讨论仪器设计的基础知识，以及许多操作分光计的列表。因此，大量的服务机构应运而生或扩大，将飞机高光谱遥感作为商业产品提供。到了千年之交，成像光谱仪将进入太空。在某一点上，航天飞机的舱单包括一种叫做Sisex的太空版本的Aviris，但它成为了技术和预算限制的受害者。1997年，在刘易斯卫星上发射了一个高光谱成像仪（HSI），但该系统未能到达功能轨道。

在这张矿物明矾石（硫酸钾铝）光谱响应图中，通过在空中/太空平台上操作分光计获得的信息含量有了明显的改善。


|矿物明矾石的三条光谱曲线；由Landsat TM和Modis（Terra-1上的仪器，见第16节）获得的数据概括的顶部和中间曲线；底部曲线由实验室光谱仪获得，因此显示出更多的结构（如吸收槽）。|

在描述这些不同的成像分光计并检查与之相关的图像和应用程序之前，我们需要比在本教程的介绍中介绍的更广泛地了解光谱学的基本原理。为了做到这一点，我们在接下来的几页中提供了由美国地质调查局的首席光谱学家罗杰·N·克拉克（Roger N.Clark）博士制作的一篇有价值的综述的浓缩。


:sup:`` <>` __* `成像光谱学作为一种可行的遥感工具出现之初的一篇基准论文是：Goetz，A.F.H，G.Vane，J.E.Solomon和B.N.Rock，1985年，《地球遥感成像光谱学》，Science，V.228，pp.1147-1153。

主要作者：Nicholas M.Short，高级电子邮件： nmshort@nationi.net