高光譜遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用.ppt

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1、7.5高光譜遙感的應(yīng)用組長：王磊組員：王亞紅、劉正如、王智娟、陸寶麗、錢朝、束欣欣高光譜遙感定義：高光譜遙感是在電磁波譜的可見光、近紅外、中紅外和熱紅外波段范圍內(nèi)，利用成像光譜儀獲取許多非常窄的光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù)。高光譜遙感具有較高的光譜分辨率，通常達到10~2λ數(shù)量級。高光譜遙感技術(shù)簡介高光譜遙感技術(shù)是近些年來迅速發(fā)展起來的一種全新的遙感技術(shù),它是集探測器技術(shù)、精密光學(xué)機械、微弱信號檢測、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。在成像過程中,它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率,以幾十或幾百個波段同時對地表地物成像,能夠獲得地物的連續(xù)光譜信息,實現(xiàn)了地物空間信息、輻射信息

2、、光譜信息的同步獲取,因而在相關(guān)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景。同其他常用的遙感手段相比,成像光譜儀獲得的數(shù)據(jù)具有以下特點:波段多;光譜分辨率高;相鄰波段的相關(guān)性高,數(shù)據(jù)冗余大;空間分辨率較高。高光譜遙感由于具有很高的光譜分辨率,因而能夠提供更為豐富的地面信息。其正在受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,并在諸如農(nóng)業(yè)、海洋、林業(yè)、軍事、宇宙和天文學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,越來越多的地物因子可以用高光譜數(shù)據(jù)反演,而且精度不斷提高。筆者主要介紹高光譜遙感在植被信息提取研究中的進展和應(yīng)用展望。高光譜具有的特點：1.坡段多，波段寬度窄2.光譜響應(yīng)范圍廣，光譜分辨率高3.可提供空間域信息和光譜域

3、信息4.數(shù)據(jù)量大，信息冗余多5.數(shù)據(jù)描述模型多，分析更加靈活1.坡段多，波段寬度窄。成像光譜儀在可見光和近紅外光譜區(qū)內(nèi)有數(shù)十甚至數(shù)百個波段。與傳統(tǒng)的遙感相比，高光譜分辨率的成像光譜儀為每一個成像像元提供很窄的（一般為<10nm)成像波段，波段數(shù)與多光譜遙感相比大大增多，在可見光和近紅外波段可達幾十到幾百個，且在某個光譜區(qū)間事連續(xù)分布的，這不只是簡單的數(shù)量的增加，而是有關(guān)地物光譜空間信息量的增加。2.光譜響應(yīng)范圍廣，光譜分辨率高。成像光譜儀響應(yīng)的電磁波長從可見光延伸到近紅外，甚至到中紅外。成像光譜儀采用的間隔小，光譜分辨率達到納米級，一般為10nm左右。精細(xì)的光譜分辨率反映了地物光譜的

4、細(xì)微特征。3.可提供空間域信息和光譜域信息，即“譜像合一”，并且由成像光譜儀得到的光譜曲線可以與地面實測的同類地物光譜曲線相類比。在成像高光譜遙感中，以波長為橫軸，灰度值為縱軸建立坐標(biāo)系，可以使高光譜圖像中的每一個像元在各通道的灰度值都能產(chǎn)生一條完整、連續(xù)的光譜曲線，即所謂的“譜像合一”。4.數(shù)據(jù)量大，信息冗余多。高光譜數(shù)據(jù)的波段眾多，其數(shù)據(jù)量巨大，而且由于相鄰波段的相關(guān)性高，信息冗余度增加。5.數(shù)據(jù)描述模型多，分析更加靈活。高光譜影像通常有三種描述模型：圖像模型、光譜模型與特征模型。高光譜遙感應(yīng)用在哪些方面：一、高光譜遙感在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用二、高光譜遙感在植被研究中的應(yīng)用三、高光譜

5、遙感在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用高光譜地質(zhì)應(yīng)用的歷史國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用技術(shù)與方法國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用主要進展高光譜地質(zhì)應(yīng)用的領(lǐng)域與實例存在的主要問題一、高光譜遙感在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用高光譜地質(zhì)應(yīng)用的歷史從20世紀(jì)70年代末至80年代初美國提出高光譜遙感概念模型并研制成像光譜儀以來，世界各國進行高光譜遙感的應(yīng)用。80年代以來，高光譜遙感被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)、礦產(chǎn)資源及相關(guān)環(huán)境的調(diào)查中。我國在20世紀(jì)80年代末開展了高(成像)光譜技術(shù)的研究,取得了極大的進展國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用技術(shù)與方法1.光譜微分技術(shù)（spectralderivative）2.光譜匹配技術(shù)（spectralmatching）3.混

6、合光譜分解技術(shù)（spectralunmixing）4.光譜分類技術(shù)(spectralclassification)5.光譜特征提?。╯pectralfeatureextraction）6.模型方法（modeling）1.光譜微分技術(shù)包括對反射光譜進行數(shù)學(xué)模擬和計算不同階數(shù)的微分(差分)值，以確定光譜彎曲點和最大最小反射率的波長位置。光譜微分強調(diào)曲線的變化和壓縮均值影響。一階微分去除部分線性或接近線性的背景、噪聲光譜對目標(biāo)光譜（須為非線性的）的影響。2.光譜匹配技術(shù)是對地物光譜和實驗室測量的參考光譜進行匹配或地物光譜與參考光譜數(shù)據(jù)庫比較，求得它們之間的相似或差異性，一達到識別的目的。兩

7、個光譜曲線的相似性常用計算的交叉相關(guān)系數(shù)及繪制交叉相關(guān)曲線圖來確定。3.混合光譜分解技術(shù)用以確定在同一像元內(nèi)不同地物光譜成分所占的比例或非已知成分。因為不同地物光譜成分的混合會改變波段的深度，波段的位置，寬度，面積和吸收的程度等。這種技術(shù)采用矩形方程，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法以及光譜吸收指數(shù)技術(shù)等，求出在給定像元內(nèi)各成分光譜的比例。4.光譜分類技術(shù)主要的方法包括傳統(tǒng)的最大似然方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、支持向量機方法和光譜角制圖方法（SpectralAngelMap-p