高光譜遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用課件

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7.5高光譜遙感的應(yīng)用高光譜遙感定義：

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(dá)到10~2λ數(shù)量級。高光譜遙感定義：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(jī)械、微弱信號檢測、計算機(jī)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、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(jìn)展和應(yīng)用展望。高光譜遙感技術(shù)簡介高光譜具有的特點：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，分析更加靈活高光譜具有的特點：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(dá)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。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(dá)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細(xì)微特征。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”。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。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。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、高光譜遙感在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用高光譜遙感應(yīng)用在哪些方面：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(jìn)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(jìn)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(jìn)展高光譜地質(zhì)應(yīng)用的歷史從20世紀(jì)70年代末至80年國內(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）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)（spectr1.光譜微分技術(shù)

包括對反射光譜進(jìn)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(qiáng)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。1.光譜微分技術(shù)包括對反射光譜進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬和計算不同階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(jìn)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(dá)到識別的目的。兩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。2.光譜匹配技術(shù)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。3.混合光譜分解技術(shù)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(jī)方法和光譜角制圖方法（SpectralAngelMap-per,SAM）。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)5.光譜維特征提取方法

可以按照一定的準(zhǔn)則直接從原始空間中選出一個子空間；或者在原特征空間之間找到某種映射關(guān)系。這一方法是以主成分分析為基礎(chǔ)的改進(jìn)方法。5.光譜維特征提取方法6、模型方法

是模型礦物和巖石反射光譜的各種模型方法。因為高光譜測量數(shù)據(jù)可以提供連續(xù)的光譜抽樣信息，這種細(xì)微的光譜模型特征是模型計算一改傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型方法建立起確定性模型方法。因而，模型方法可以提供更有效和更可靠的分析結(jié)果。6、模型方法國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用主要進(jìn)展多層次的高光譜信息獲取體系基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識別高光譜影像地質(zhì)環(huán)境信息反演基于高光譜遙感的行星地質(zhì)探測國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用主要進(jìn)展多層次的高光譜信息獲取體系多層次的高光譜信息獲取體系地面光譜儀主要有澳大利亞的PIMA，美國的ASD、GER、熱紅外FT-IR；機(jī)載成像光譜儀：美國的VIRIS、澳大利亞的HyMap、加拿大的CASI系列等；中科院開發(fā)的機(jī)載OMIS系列、PHI、干涉成像光譜儀。星載成像光譜儀美國的Hyperion，德國的EnMAP和日本的Hyper-X。在外星探測中，有火星探測熱紅外高光譜儀等，中國和印度的探月計劃中也將搭載高光譜儀。多層次的高光譜信息獲取體系地面光譜儀主要有澳大利亞的PIM基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識別利用高光譜遙感（含熱紅外高光譜）進(jìn)行礦物識別可分為3個層次：礦物種類識別礦物含量識別礦物成分識別基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識別利用高光譜遙感（含熱紅外高光譜）高光譜影像地質(zhì)環(huán)境信息反演在礦物識別和礦物精細(xì)識別的基礎(chǔ)之上，根據(jù)礦物共生組合規(guī)律和礦物自身的地質(zhì)意義指示作用，直觀地反演各種地質(zhì)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，可提高高光譜在地質(zhì)應(yīng)用中分析和解決地質(zhì)問題的效能。高光譜影像地質(zhì)環(huán)境信息反演在礦物識別和礦物精細(xì)識別的基礎(chǔ)之上基于高光譜遙感的行星地質(zhì)探測1996年美國的火星探測器MarsGlobalSur-veyor2003歐空局的火星探測器2007年中國發(fā)射的月球探測衛(wèi)星嫦娥一號2008年印度月船一號探月衛(wèi)星探測火星、月球的礦物種類及其分布、含量，研究水體的存在和演化基于高光譜遙感的行星地質(zhì)探測1996年美國的火星探測器M高光譜地質(zhì)應(yīng)用的領(lǐng)域1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究2.高光譜成礦預(yù)測研究3.高光譜植被重金屬污染探測4.蝕變礦物與礦化帶的探測5.高光譜礦山環(huán)境分析研究6.油氣資源及災(zāi)害探測高光譜地質(zhì)應(yīng)用的領(lǐng)域1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究根據(jù)高光譜所識別出的礦物共生組合的關(guān)系進(jìn)行地質(zhì)成因環(huán)境分析根據(jù)高光譜對礦物組成成分信息的探測來分析地質(zhì)成因環(huán)境1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究根據(jù)高光譜所識別出的礦物共生組2.高光譜成礦預(yù)測研究在巖體侵位以及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)作用下,熱液侵入、物質(zhì)置換等使源于礦體的礦物質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散作用，這些成分的變化在礦物光譜中有著或強(qiáng)或弱的表現(xiàn)，通過對這些細(xì)微的變化的探測，實現(xiàn)對地質(zhì)作用演化信息的探測。2.高光譜成礦預(yù)測研究在巖體侵位以及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)作用下,熱3.高光譜植被重金屬污染探測植被在可見光波段（400～685nm）的光譜主要受葉色素（葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素）的控制，其中以葉綠素的影響最大。在680～750nm區(qū)間急劇上升形成一個發(fā)射陡坡，稱為“紅邊”。重金屬改變或破壞葉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，造成光譜紅邊的斜率和位置發(fā)生變化。葉綠素含量的減少會造成紅邊向短波方向位移，稱為藍(lán)移。3.高光譜植被重金屬污染探測植被在可見光波段（400～685植被生物變異特征在譜學(xué)上重點表現(xiàn)為光譜紅邊的“紅移”(健康,生長旺盛)和“藍(lán)移”(不發(fā)育,中毒等)。利用高光譜對植物光譜的“精細(xì)”結(jié)構(gòu)和變異的探測和分析,可以定量、半定量地提取與估計植被生物物理和生物化學(xué)參數(shù),快速且定量地評價冠層結(jié)構(gòu)、狀態(tài)或活力,冠層水文狀態(tài),估計冠層生物化學(xué)成分。植被生物變異特征在譜學(xué)上重點表現(xiàn)為光譜紅邊的“紅移”(健康,4.蝕變礦物與礦化帶的探測通過蝕變帶和蝕變礦物的識別，并結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料，找尋潛在的礦產(chǎn)。主要用于：熱液蝕變礦物組合探測與成礦分析金礦礦區(qū)蝕變巖石信息提取銅礦礦區(qū)識別與探測鈾礦礦區(qū)探測等4.蝕變礦物與礦化帶的探測通過蝕變帶和蝕變礦物的識別，并結(jié)5.高光譜礦山環(huán)境分析研究利用高光譜的技術(shù)優(yōu)勢快速且有效地直接識別與提取出污染源的種類、類型，并分析其潛在的污染趨勢。對礦山環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。例如：歐盟礦區(qū)環(huán)境影響評價與監(jiān)測（MINEO計劃）5.高光譜礦山環(huán)境分析研究利用高光譜的技術(shù)優(yōu)勢快速且有效地直6.油氣資源及災(zāi)害探測油氣微滲漏探測油氣管線監(jiān)測石油泄漏探測6.油氣資源及災(zāi)害探測油氣微滲漏探測高光譜遙感地質(zhì)研究中存在的主要問題1.數(shù)據(jù)源匱乏2.缺針對性強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理方法3.無成型的專用軟件平臺4.人員培訓(xùn)力度不夠高光譜遙感地質(zhì)研究中存在的主要問題1.數(shù)據(jù)源匱乏二、高光譜遙感在植被研究中的應(yīng)用植被具有獨特的光譜特征且在植被遙感研究中，較多的研究有植被類型的識別與分類，植被制圖，土地覆蓋利用變化的探測，生物物理和生物化學(xué)參數(shù)的提取與估計等。在這方面已可以將研究精度提高到對植物葉子內(nèi)的氮、磷、鉀、糖類、淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、木質(zhì)素、纖維素及葉綠素等的估測，評價植物長勢和估計陸地生物量。二、高光譜遙感在植被研究中的應(yīng)用植被遙感研究的分析方法，除了應(yīng)用于地質(zhì)分析中的一些方法外，主要有以下幾種技術(shù)：1、多元統(tǒng)計分析技術(shù)用原始的光譜反射率或經(jīng)微分變換、對數(shù)變換、植被指數(shù)變換或其他數(shù)學(xué)變換后的數(shù)據(jù)作為自變量，以葉面指數(shù)、生物量、葉綠素含量等作為因變量，建立多元回歸預(yù)測模型來估計或預(yù)測生物物理模型和生物化學(xué)參數(shù)。2、基于光譜波長位置變量的分析技術(shù)是根據(jù)波長或其他參數(shù)的變換量為自變量，求得與因變量的關(guān)系來估計因變量。3、光學(xué)模型方法是基于光學(xué)輻射傳輸理論的模型。4、參數(shù)成圖技術(shù)根據(jù)所選擇的預(yù)測模型，通過高光譜影像對每個像元計算單參數(shù)預(yù)測值，并將其分類后成圖。植被遙感研究的分析方法，除了應(yīng)用于地質(zhì)分析中的一些方法外，主三、高光譜遙感在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用1.大氣遙感2.水文與冰雪3.環(huán)境與災(zāi)害4.土壤調(diào)查5.城市環(huán)境三、高光譜遙感在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用大氣遙感：是指大氣探測儀器與被探測大氣在相隔一定距離的情況下，通過某種輻射波在大氣中傳播所獲得的信息來反演大氣參數(shù)的一種大氣探測方法。大氣遙感技術(shù)的應(yīng)用，使人們能夠在更為廣闊的空間（乃至全球）獲取大氣的多種信息，使大氣探測進(jìn)入了一個嶄新的發(fā)展階段。這一發(fā)展階段以20世紀(jì)40年代微波雷達(dá)的采用，60年代衛(wèi)星遙感和激光雷達(dá)的采用為標(biāo)志，至今已經(jīng)取得了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。大氣遙感：是指大氣探測儀器與被探測大氣在相隔一定距離的情況下水文與冰雪：利用高光譜成像光譜儀可以測定沿海，江河，湖泊中的葉綠素，浮游生物，有機(jī)質(zhì)，懸浮物，水生植物等以及它們的分布。例如：利用AVIRIS數(shù)據(jù)研究美國Tahoe胡的葉綠素濃度和湖底深度制圖。水文與冰雪：環(huán)境與災(zāi)害：

高光譜圖像可以用來探測危險環(huán)境因素。例如：編制酸性礦物分布圖，特殊蝕變礦物分布圖，評價野火危險的等級等。利用多種航空航天遙感資料，普通遙感與高光譜遙感數(shù)據(jù)結(jié)合探測火災(zāi)發(fā)生地點以及其他與燃燒現(xiàn)象有關(guān)的地表生物量，燃燒的后果，地表組成及更新情況。環(huán)境與災(zāi)害：土壤調(diào)查：

高光譜土壤遙感可以提供土壤表面狀況和性質(zhì)的空間信息，空間差異性。但由于土壤性質(zhì)的空間變化是連續(xù)的，土壤表面覆蓋使土壤調(diào)查調(diào)查與監(jiān)測比較困難。高光譜分辨率數(shù)據(jù)和高空間分辨率數(shù)據(jù)相結(jié)合的光譜混合模型，可以描述地表組分?jǐn)?shù)量和分布特征。例如：將干草和綠色植被從和土壤有關(guān)的細(xì)微地表光譜成分中區(qū)分開。土壤調(diào)查：城市環(huán)境：高光譜和高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，有可能細(xì)分出城市地物和人工目標(biāo)。例如：結(jié)合特征提取技術(shù)，采用“分級掩?！保鸺壏诸愒僮鲝?fù)合處理成圖，在城市地物區(qū)分過程中很有成效。但是，總的來說城市環(huán)境遙感方面的工作還有待深入研究。城市環(huán)境：結(jié)束語：高光譜遙感以其光譜分辨率高、圖譜合一的特點受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。從二十世紀(jì)八十年代到現(xiàn)在的二十年中，無論在成像光譜儀等硬件方面還是在圖像處理系統(tǒng)等軟件方面都得到了迅速的發(fā)展。高光譜遙感的發(fā)展歷史雖然只有短短的十年左右的時間，但在很多國家、許多領(lǐng)域已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前主要應(yīng)用于植被生態(tài)、大氣、地質(zhì)、海洋、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。結(jié)束語：高光譜遙感以其光譜分辨率高、圖譜合一的特點受到了國內(nèi)謝謝觀賞！謝謝觀賞！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7.5高光譜遙感的應(yīng)用高光譜遙感定義：

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(dá)到10~2λ數(shù)量級。高光譜遙感定義：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(jī)械、微弱信號檢測、計算機(jī)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、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(jìn)展和應(yīng)用展望。高光譜遙感技術(shù)簡介高光譜具有的特點：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，分析更加靈活高光譜具有的特點：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(dá)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。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(dá)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細(xì)微特征。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”。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。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。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、高光譜遙感在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用高光譜遙感應(yīng)用在哪些方面：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(jìn)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(jìn)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(jìn)展高光譜地質(zhì)應(yīng)用的歷史從20世紀(jì)70年代末至80年國內(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）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)（spectr1.光譜微分技術(shù)

包括對反射光譜進(jìn)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(qiáng)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。1.光譜微分技術(shù)包括對反射光譜進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬和計算不同階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(jìn)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(dá)到識別的目的。兩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。2.光譜匹配技術(shù)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。3.混合光譜分解技術(shù)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(jī)方法和光譜角制圖方法（SpectralAngelMap-per,SAM）。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)5.光譜維特征提取方法

可以按照一定的準(zhǔn)則直接從原始空間中選出一個子空間；或者在原特征空間之間找到某種映射關(guān)系。這一方法是以主成分分析為基礎(chǔ)的改進(jìn)方法。5.光譜維特征提取方法6、模型方法

是模型礦物和巖石反射光譜的各種模型方法。因為高光譜測量數(shù)據(jù)可以提供連續(xù)的光譜抽樣信息，這種細(xì)微的光譜模型特征是模型計算一改傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型方法建立起確定性模型方法。因而，模型方法可以提供更有效和更可靠的分析結(jié)果。6、模型方法國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用主要進(jìn)展多層次的高光譜信息獲取體系基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識別高光譜影像地質(zhì)環(huán)境信息反演基于高光譜遙感的行星地質(zhì)探測國內(nèi)外高光譜地質(zhì)應(yīng)用主要進(jìn)展多層次的高光譜信息獲取體系多層次的高光譜信息獲取體系地面光譜儀主要有澳大利亞的PIMA，美國的ASD、GER、熱紅外FT-IR；機(jī)載成像光譜儀：美國的VIRIS、澳大利亞的HyMap、加拿大的CASI系列等；中科院開發(fā)的機(jī)載OMIS系列、PHI、干涉成像光譜儀。星載成像光譜儀美國的Hyperion，德國的EnMAP和日本的Hyper-X。在外星探測中，有火星探測熱紅外高光譜儀等，中國和印度的探月計劃中也將搭載高光譜儀。多層次的高光譜信息獲取體系地面光譜儀主要有澳大利亞的PIM基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識別利用高光譜遙感（含熱紅外高光譜）進(jìn)行礦物識別可分為3個層次：礦物種類識別礦物含量識別礦物成分識別基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識別利用高光譜遙感（含熱紅外高光譜）高光譜影像地質(zhì)環(huán)境信息反演在礦物識別和礦物精細(xì)識別的基礎(chǔ)之上，根據(jù)礦物共生組合規(guī)律和礦物自身的地質(zhì)意義指示作用，直觀地反演各種地質(zhì)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，可提高高光譜在地質(zhì)應(yīng)用中分析和解決地質(zhì)問題的效能。高光譜影像地質(zhì)環(huán)境信息反演在礦物識別和礦物精細(xì)識別的基礎(chǔ)之上基于高光譜遙感的行星地質(zhì)探測1996年美國的火星探測器MarsGlobalSur-veyor2003歐空局的火星探測器2007年中國發(fā)射的月球探測衛(wèi)星嫦娥一號2008年印度月船一號探月衛(wèi)星探測火星、月球的礦物種類及其分布、含量，研究水體的存在和演化基于高光譜遙感的行星地質(zhì)探測1996年美國的火星探測器M高光譜地質(zhì)應(yīng)用的領(lǐng)域1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究2.高光譜成礦預(yù)測研究3.高光譜植被重金屬污染探測4.蝕變礦物與礦化帶的探測5.高光譜礦山環(huán)境分析研究6.油氣資源及災(zāi)害探測高光譜地質(zhì)應(yīng)用的領(lǐng)域1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究根據(jù)高光譜所識別出的礦物共生組合的關(guān)系進(jìn)行地質(zhì)成因環(huán)境分析根據(jù)高光譜對礦物組成成分信息的探測來分析地質(zhì)成因環(huán)境1.高光譜地質(zhì)成因信息探測研究根據(jù)高光譜所識別出的礦物共生組2.高光譜成礦預(yù)測研究在巖體侵位以及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)作用下,熱液侵入、物質(zhì)置換等使源于礦體的礦物質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散作用，這些成分的變化在礦物光譜中有著或強(qiáng)或弱的表現(xiàn)，通過對這些細(xì)微的變化的探測，實現(xiàn)對地質(zhì)作用演化信息的探測。2.高光譜成礦預(yù)測研究在巖體侵位以及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)作用下,熱3.高光譜植被重金屬污染探測植被在可見光波段（400～685nm）的光譜主要受葉色素（葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素）的控制，其中以葉綠素的影響最大。在680～750nm區(qū)間急劇上升形成一個發(fā)射陡坡，稱為“紅邊”。重金屬改變或破壞葉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，造成光譜紅邊的斜率和位置發(fā)生變化。葉綠素含量的減少會造成紅邊向短波方向位移，稱為藍(lán)移。3.高光譜植被重金屬污染探測植被在可見光波段（400～685植被生物變異特征在譜學(xué)上重點表現(xiàn)為光譜紅邊的“紅移”(健康,生長旺盛)和“藍(lán)移”(不發(fā)育,中毒等)。利用高光譜對植物光譜的“精細(xì)”結(jié)構(gòu)和變異的探測和分析,可以定量、半定量地提取與估計植被生物物理和生物化學(xué)參數(shù),快速且定量地評價冠層結(jié)構(gòu)、狀態(tài)或活力,冠層水文狀態(tài),估計冠層生物化學(xué)成分。植被生物變異特征在譜學(xué)上重點表現(xiàn)為光譜紅邊的“紅移”(健康,4.蝕變礦物與礦化帶的探測通過蝕變帶和蝕變礦物的識別，并結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料，找尋潛在的礦產(chǎn)。主要用于：熱液蝕變礦物組合探測與成礦分析金礦礦區(qū)蝕變巖石信息提取銅礦礦區(qū)識別與探測鈾礦礦區(qū)探測等4.蝕變礦物與礦化帶的探測通過蝕變帶和蝕變礦物的識別，并結(jié)5.高光譜礦山環(huán)境分析研究利用高光譜的技術(shù)優(yōu)勢快速且有效地直接識別與提取出污染源的種類、類型，并分析其潛在的污染趨勢。對礦山環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。例如：歐盟礦區(qū)環(huán)境影響評價與監(jiān)測（MINEO計劃）5.高光譜礦山環(huán)境分析研究利用高光譜的技術(shù)優(yōu)勢快速且有效地直6.油氣資源及災(zāi)害探測油氣微滲漏探測油氣管線監(jiān)測石油泄漏探測6.油氣資源及災(zāi)害探測油氣微滲漏探測高光譜遙感地質(zhì)研究中存在的主要問題1.數(shù)據(jù)源匱乏2.缺針對性強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理方法3.無成型的專用軟件平臺4.人員培訓(xùn)力度不夠高光譜遙感地質(zhì)研究中存在的主要問題1.數(shù)據(jù)源匱乏二、高光譜遙感在植被研究中的應(yīng)用植被具有獨特的光譜特征且在植被遙感研究中，較多的研究有植被類型的識別與分類，植被制圖，土地覆蓋利用變化的探測，生物物理和生物化學(xué)參數(shù)的提取與估計等。在這方面已可以將研究精度提高到對植物葉子內(nèi)的氮、磷、鉀、糖類、淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、木質(zhì)素、纖維素及葉綠素等的估測，評價植物長勢和估計陸地生物量。二、高光譜遙感在植被研究中的應(yīng)用植被遙感研究的分析方法，除了應(yīng)用于地質(zhì)分析中的一些方法外，主要有以下幾種技術(shù)：1、多元統(tǒng)計分析技術(shù)用原始的光譜反射率或經(jīng)微分變換、對數(shù)變換、植被指數(shù)變換或其他數(shù)學(xué)變換后的數(shù)據(jù)作為自變量，以葉面指數(shù)、生物量、葉綠素含量等作為因變量，建立多元回歸預(yù)測模型來估計或預(yù)測生物物