高光谱遥感的城市用地信息提取范例.pptx

高光谱遥感的城市用地信息提取 高光谱分辨率遥感在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。 高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域，它利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获得有关数据，它包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命，它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。 国际遥感界的共识是光谱分辨率在λ/10数量级范围的称为多光谱(Multispectral)，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区只有几个波段，如美国 LandsatMSS，TM，法国的SPOT等；而光谱分辨率在λ/100的遥感信息称之为高光谱遥感(HyPerspectral)；随着遥感光谱分辨率的进一步提高，在达到λ/1000时，遥感即进入超高光谱(ultraspectral)阶段。 概述 以成像光谱技术为依托,高光谱遥感利用地物的分子光谱吸收和微粒散射特性在探测和识别地表和大气的物质种类、评价和测量光谱所反映出的物质含量、确定一个光谱混合的空间单元内各组分的面积比、描绘各类地物的空间分布、通过周期性的数据监测各类地物的变化等应用领域发挥了越来越大的作用。采用成像光谱数据对城市地物从光谱特征上进行精细分类识别,这一点是非常有意义的。 光谱分辨率是指遥感器各波段光谱带宽,表示传感器对地物光谱的探测能力,它包括遥感器总的探测波谱的宽度、波段数、各波段的波长范围和间隔。若遥感器所探测的波段愈多,每个波段的波长范围愈小,波段间的间隔愈小,则它的光谱分辨率愈高。 高光谱分辨率成像光谱遥感,利用地表物质与电磁波的相互作用及其所形成的光谱福射、反射、透射、吸收及发射等特征研究地表物体(包括大气),将地物性质的光谱与其空间和几何关系的图像结合在一起,并获取包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。 概述 光谱分辨率高 传统多光谱遥感图像光谱分辨率一般大于100nm,且仅有几个波段,而高光谱遥感光谱分辨率达到纳米级,一般10-20nm。研究表明,地表物质在0.4-2.5um光谱区间内均有可以作为识别标志的光谱吸收带,其带宽约20-40nm,成像光谱仪的高分辨率可以捕捉到这一信息。 图谱合一 高光谱遥感获取的地表图像包含丰富的空间、福射和光谱三重信息。这些信息表现了地物空间分布的影响特征,同时也可能以其中某一像元或像元组为目标获得它们的福射强度以及光谱特征。 光谱波段多 在某一光谱段范围内连续成像。成像光谱仪能够获得地物在一定范围内连续的精细的光谱曲线,它真实记录了入射光被物体所反射回来的能量百分比随波长的变化规律。这些光谱知识通过不同的表现和组合方式可以转化为不同的特征,可以为目标探测和识别提供更广泛的特征分析空间。 优势 不同的物质都有它自己特有的谱分布,成像光谱仪对目标进行光谱探测,就是以物质对电磁波的反射和福射特性作为依据,根据搭载平台的不同,分为机载成像光谱仪和星载光谱仪系统两种。 AVIRIS是美国JPL 发的著名机载系统,在高光谱遥感应用技术研究方面起到了开创性的重要作用,经过多年不断改进,在信噪比方面性能优良。 Hymap为澳大利亚Integrated Spectronics公司开发的机载扫描型成像光谱仪,是商业化光机扫描型高光谱成像仪的代表设备。AHI是长波红外成像光谱仪,在7-12.5 μm波段进行高空间分辨率、高信噪比的光谱成像,最初的设计目标是用于地下矿藏探测应用的研究。 OMIS是我国自主研发的光机扫描型机载成像光谱仪,由中科院上海技术物理研究所研制,已经成功运行多年,是国际上具有代表性的系统之一。在生态环境调查,海洋水环境遥感等许多领域得到了广泛的应用。 高光谱成像仪的发展 Hymap影像 随着成像光谱技术的研究与发展,机载系统已经从研究走上了实用化和商业化的道路,星载系统也已经成功应用于对地遥感观测研究。 Hyperion搭载于E0-1卫星成功发射,主要验证了在轨高光谱技术,评估了星载高光谱成像仪的对地观测感测能力,是第一台成功运行的星载高光谱成像仪。 火星探测器高光谱成像仪CRISM是第一台用成像光谱技术观测火星的设备,采用推帚式成像方式,探测火星表面矿物分布。 月球矿物制图仪M3具有高空间和高光谱分辨率、高信噪比的特点,其光谱范围扩展到2.5-3μm的波段,以探测少量OH和H2O成分的存在。 我国也已成功发射了星载成像光谱系统。这些星载成像光谱系统的光谱范围从可近红外、短波红外至热红外波段,波段数从几十个到几百个,光谱分光方式有棱镜、光栅和傅里叶变换方式,成像方式有线阵探测器光机扫描方式和面阵探测器推帚方式。 高光谱成像仪的发展 原理分析 高光谱遥感与传统多光谱遥感相比,同时包含有地球表面的图像和地物的