高光谱遥感课程-北大精品班.pdf

高光谱遥感课程讲课目录 张 兵 中科院遥感所遥感科学国家重点实验室 一、高光谱遥感的理论与技术基础 二、高光谱图像光谱定标与反射率图像生成 三、高光谱图像几何纠正 四、光谱特征选择与特征提取 五、混合光谱理论与光谱分解 六、高光谱图像分类与地物识别 七、高光谱数据与其它多源数据融合 八、高光谱遥感专题应用 1 第一章 高光谱遥感的理论与技术基础 1.1 电磁波理论与高光谱遥感 -2 （1）高光谱遥感:具有比较高的光谱分辨率，通常达到10 λ数量级，高光谱遥感具有波段 多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的，因此高 光谱遥感又通常被称为成像光谱（Imaging Spectrometry）遥感。 （2）高光谱图象立方体：成像光谱仪在空间成像的同时，以相同的空间分辨率记录下几十 或者成百的光谱通道数据，它们叠合在一起，就构成了高光谱图像立方体，从高光谱图像立 方体的每个像元均可提取一条连续的光谱曲线。 从每个像元均可提取一 条连续的光谱曲线 成像的同时记录下成百 的光谱通道数据 以先进可见光红外成像光谱仪AVIRIS 为例，在400nm 到2500nm 的区间内，可以连续 测量地物相邻的光谱信号。 2 1.2 典型地物的光谱特性 1.2.1 植被的光谱特性 光子与叶片的相互作用包括5 种作用： 叶片光谱反射； 叶片的漫反射； 光合作用下的光能吸收； 来自叶片背面的透射光； 叶片背面的反射和散射光，它增加了叶片的透光率（Transmittance）。 对植被光谱特征影响的主要因素： 有限的一些光谱敏感成份（植物上皮组织、栅栏叶肉细胞、海绵状叶肉细胞、 有叶孔的下皮组织）； 这些植被组成部分的相对含量，包括水份，是植被自身生长及其环境变化的指 示性标准； 植被的外形结构对其反射光谱特征有强烈的影响； 植被的光谱特征与光谱测量的空间尺度有很大的关系。 不同波段植被的光谱影响主导因素： 植被可见光和近红外（350－800nm）反射光谱特性差异主要来源于植物体内叶 绿素和其它色素成份； 植被近红外（800－1000nm）反射光谱特性差异主要来源于植物细胞组织散射； 植被短波红外（1000－2500nm）光谱特性主要由植物细胞组织内的液态水吸收 决定； 植被短波红外（800－2500nm）光谱的其它影响因子还包括与淀粉(Starches)、 蛋白质(Proteins)、油质(Oils)、糖(Sugars)、本质素(Lignin)和纤维素 (Cellulose)等。 3 色素吸收 细胞散射 叶片水吸收 红枫 火炬松 植被的主要光谱特性 叶绿素吸收 吸收减小植物 当植被患病时，叶绿素吸收带强度会减弱，同时反射率变大，特别是红色波长区域