高光谱遥感的发展

20世纪末，地球观测系统中最重要的技术突破之一就是高光谱遥感（Hyperspectral Remote Sensing，HRS），其成像光谱仪（imaging spectrometer）可以把光谱分离成几十甚至数百个很窄的连续的波段来接收信息，每个波段宽度可达到几个纳米。高光谱数据的最主要特点是将传统的图像维与光谱维信息融合在一起，在获取地表空间图像的同时，也得到每个地物单元的连续光谱信息（图1.1），从而实现依据地物光谱特征的地物成分信息反演与地物识别。

随着卫星遥感、航空遥感、无人机遥感、地面遥感和成像光谱仪等技术的进一步发展，高效灵活、自动化和智能化遥感方式给环境高光谱遥感监测提供了更低成本和更大便捷（万幼川等，2007；李德仁，2008；范承啸等，2009；王润生等，2010）。高光谱遥感能以数百上千个连续窄谱段描述一个像元，每一像元在各波段的属性值构成一个光谱向量，形成一条连续的光谱曲线，并能探测具有不同诊断性光谱特征，所以许多领域都利用高光谱遥感数据的光谱特征开展了定量遥感研究（浦瑞良等，2000；Freek，2004；张良培等，2005；Du Pei－jun et al.，2009；Plaza et al.，2009）。随着传感器频谱范围的不断拓宽，空间频谱和时相分辨率的不断提高，信息处理、提取和综合技术的不断发展，对遥感信息的挖掘由 “粗糙” 到 “精细”，解释由定性到定量，地物识别由间接到直接，不断推动人们对赖以生活的大气圈、水圈、地球圈认识的深化；使遥感从对地物的鉴别（dis－crimination）发展到对地物直接识别（identification）的阶段，并使利用宏观的手段（遥感技术）进行微观（如矿物）的探测成为可能（甘甫平等，2004）。

高光谱遥感起源于地质矿物识别填图研究，经过20多年的发展，成为了当今遥感领域研究的热点方向，现进入实用阶段，并逐渐扩展到植被生态、矿山、土地以及大气环境等研究与应用中，逐步发展成为实用化、产业化的高新技术，在军事和民用领域都得到了广泛的应用（张永生等，2004），也已成为国土资源调查和监测不可替代的高技术手段。高光谱遥感应用已经在我国国民经济、社会发展、国防建设的宏观决策中发挥着不可或缺的作用；遥感数据与信息产品也已成为国家基础性、战略性信息资源。

图1.1 成像光谱的概念