HyMap成像光谱仪系统和高光谱数据应用.pdf

HyMap 成像光谱仪系统及其应用 1. HyMap 成像光谱仪系统简介 HyMap 机载成像光谱仪是由澳大利亚集成光电公司(ISPL)研制生产的,投入商业性运营 的机载成像光谱仪。经过近5 年的发展，它已成为技术较为完善、系统较为配套的新一代使 用型航空高光谱成像仪的代表。HyMap 于 1997 年开始应用于商业勘探领域，尤其在地质勘 探领域特别是矿物填图方面得到了广泛应用。为了推进成像光谱技术在我国地质找矿中的应 用，中国地质调查局于2002 年通过租用澳大利亚机载成像光谱仪的方式,开展了新疆东天山 地区航空成像光谱飞行、数据获取、数据处理,以及应用研究工作,为澳大利亚机载成像光谱 仪引进和成像光谱技术推广应用奠定了基础。并于2012 年通过天津中科遥感信息技术有限 公司，与澳大利亚集成光电公司(ISPL)签订了HyMap 的购买合同。 图1 HyMap 成像光谱仪及其获取的影像 2. HyMap 成像光谱仪系统的主要组成 HyMap 成像光谱仪系统主要有硬件和软件系统组成，其中硬件系统包括：  HyMap-C 主机，由4 个探测器组织,每个探测器有32 个通道；以及备用探测器  集成稳定平台（GSM3000）  POS （IMU/DGPS）系统  主机和稳定平台之间的PAV30 的适配环  定标设备  电子部件和备用电子设备  控制部件、数据传输与存储等部件、存储介质 （SSD 硬盘） 软件系统包括：  飞行管理系统  数据预处理及几何校正软件  无缝拼接软件  大气校正，光谱重建和矿物提取软件 3. HyMap 成像光谱仪的成像模式 HyMap 的分光器件为色散型成像光谱仪，其扫描方式为光机旋转式。 光栅色散型成像光谱仪其原理为：入射狭缝位于准直系统的前焦面上，入射的辐射经准 直光学系统准直后，经棱镜和光栅狭缝色散后由成像光谱系统将光能按波长顺序成像在探测 器的不同位置上。具有一个成45°斜面的扫描镜，在电机的带动下进行360°旋转，其旋转水 平轴与遥感平台前进方向平行。 线阵列探测器用于探测任一瞬时视场内目标点的光谱分布。扫描镜的作用对目标表面进 行横向扫描，一般空间的第二维扫描（纵向或帧方向扫描）由飞机运动产生。 图2. HyMap 成像光谱仪的成像方式 图3. HyMap 矿物影像 4. HyMap 成像光谱仪系统的主要技术参数 图4. HyMap 主要技术参数 图5. HyMap 成像光谱仪飞行和成像参数 5. 高光谱遥感的应用 5.1 在植被和生态研究中的应用 高光谱遥感能够提供图像每个像元高的光谱分辨率，使一些在常规宽波段遥感中不能探 测到的物质，在高光谱遥感中能被探测。高光谱遥感数据能够精确估算关键生态系统过程中 的生物物理和生物化学参量，特别是在大尺度上冠层水分、植被干物质和土壤生化参量的精 确反演，在生态学研究中有广阔的应用前景。 在生态系统方面，高光谱遥感还应用于生态环境梯度制图、光合作用色素含量提取、植 被干物质信息提取、植被生物多样性监测、土壤属性反演、植被和土地覆盖精细制图、土地 利用动态监测、矿物分布调查、水体富营养化检测、大气污染物监测、植被覆盖度和生物量 调查、地质灾害评估等等。 植被高光谱遥感数据，按获取方式的不同，采用相应的高光谱遥感信息处理技术处理后 可用于植被参数估算与分析，植被长势监测及估产等领域。另外，高光谱的出现使植物化学 成分的遥感估测成为可能。 图6. 基于高光谱数据的太湖水质监测 图7. 基于高光谱数据的环境对植被生长的压抑程度监测 5.2 在地质矿产中的应用 区域地质制图和矿产勘探是高光谱技术主要的应用领域之一，也是高光谱遥感应用中最 成功的一个领域。80 年代以来，高光谱遥感被广泛地应用于地质、矿产资源及相关环境的 调查中。最近15 年来的研究表明，高光谱遥感可为地质应