高光譜探測技術，20世紀80年代興起的海洋光學探測技術。
基本介紹
- 中文名：高光譜探測技術
- 外文名：Hyperspectral detection technology
簡介,儀器,技術特點,
簡介
高分幾才剃局辨率光譜探測技術的簡稱。它以幾乎連續的幾百個光譜通道探測物體的詳細光譜特徵，與以往多波段光譜探測技術僅僅設定約十幾個離散的光譜通道有本質差別。高光譜探測技術廣泛地套用於地質、生態、大氣科學、水文和海洋等學科中。
儀器
高光譜探測需要覆蓋一定波譜範圍感測器，現有的高光譜感測器分為兩種：成像光譜儀和非成像光譜儀，主要搭載在不同飛行高度的飛機、衛星以及廈挨龍地面工作平台上。地面非成像光譜儀主要在野外或實驗室測量地質礦物、植被、水體以及其他物體的光譜反射率、透過率或輻射率。不僅可以幫助理解地物的高光譜特性，建立測量的光譜數據和物體屬性之間的關係，同時也用於機載或者星載成像光譜漿囑樂儀的表面校準。隨著最近幾十年光電技術的迅速發展，出現許多新型的高光譜解析度光譜儀。其基本工作原理是由光譜儀通過探頭獲取目標光線，通過光電轉換器件轉換為電信號，然後由A/D（數/模）轉換器件變成數位訊號，進入計算機。成像光譜儀是高光譜探測技術重大發展。它將成像技術和光譜技術結合，在探測物體空間特徵的同時對每個空間像元色散形成幾十個到上百個波段窄波段的連續光譜，具有很高的光譜解析度（一般小於10納米），適用於精細的遙感定量分析（見圖）。目前具有實用功能的成像光譜儀及其套用主要集中在航空遙感領域，星載成像光譜儀也在發展中。1983年，第一台航空成像光譜儀AIS–1在美國加州理工學院噴氣實驗室(JPL)研製成功。此後中國、加拿大、澳大利亞、法國和德國等，也競相進行成像光譜儀的研製和套用研究，至今約有50台成像光譜儀。2001年11月美國海軍設計的淋協慨地球觀測衛星EO–1上搭載了220波段的高光譜成像儀。
技術特點
傳統的多光譜遙感技術與高光譜探測技術相比的特點是：①傳統的多光譜遙感器波段的寬度多為100～200納米量級。而高光譜技術以納米量級的波段寬度對目標進行連續的光譜成像。因此，傳統的多光譜技多捉術不可探測的地表特性，可用高光譜技術探測。研究表明，許多地表物質的吸收特徵在吸收峰深度一半處的寬度為20～40納米，因此傳統的多光譜探測手段無法探測這些具有光譜吸收特徵的地表物質，而高光譜技術獲得連續波段寬度一般在10納米之內，有足夠的光譜解析度區分它們。②多光譜和中解析度感測器的光譜通道幾乎是離散的，每個光譜通道的變數相對獨立。高光譜感測器在可見光波段幾乎是連續的光譜通道，每個像元點在各通道的灰度值都可形成一條精細的光譜曲線，即所謂“譜像合一”，與各通道的變數函式關聯。在近岸海岸帶研究中，由於海洋光學組分和海洋物理參數是協變的，不能獨立處理。過去基於多光譜感測器及其反演方法基本不適用近岸海域的光學組分的調查與分析。因此，高光譜探測技術可以有效解決沿岸海域或Ⅱ類水域光學組分的反演問洪背拘題。③多光譜反演方法可採用各種簡單數學運算獲取物體屬性參數。但高光譜探測，其波段的相關性強，相關係數大，數據的冗餘現象更加明顯，所以高光譜數據反演方法需要簽捆府旬尋求一種對於光譜形狀相對靈敏的多維、多變數數學方法。例如，基於協方差矩陣的主成分分析方法、光譜微分技術、光譜匹配方法、人工神經網路方法和光譜最佳化算法等。④海面向上高光譜輻射攜帶了淺海或上層海洋的海洋光學參數垂直分布信息，從海洋高光譜圖像數據可以獲取淺海或上層海洋的海洋光學參數垂直分布。從而成為探測淺海或上層海洋的溫躍層、淺海地形、淺海底質、珊瑚礁分布、海洋內波等一種有效的技術手段。
