高光譜遙感技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前遙感領(lǐng)域的前沿技術(shù)。高光譜遙感具有不同于傳統(tǒng)遙感的新特點(diǎn)：

　　眾所周知，光譜技術(shù)能檢測(cè)到被測(cè)物體的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等指標(biāo)。多光譜儀及高光譜儀是基于點(diǎn)的測(cè)量，而高光譜成像儀的測(cè)量所得到是目的物面上的光譜圖。因此，高光譜成像技術(shù)是光譜分析技術(shù)和圖像分析技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是二者完美結(jié)合的產(chǎn)物。高光譜成像技術(shù)不僅具有光譜分辨能力，還具有圖像分辨能力，利用高光譜成像技術(shù)不僅可以對(duì)待檢測(cè)物體進(jìn)行定性和定量分析，而且還能進(jìn)對(duì)其進(jìn)行定位分析。 

圖1  葉片不同部分的光譜反射率（1000-2500nm）

高光譜成像系統(tǒng)的主要工作部件是成像光譜儀，它是一種新型傳感器，研制這類儀器的目的是為獲取大量窄波段連續(xù)光譜圖像數(shù)據(jù)，使每個(gè)像元具有幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。它是一系列光波在不同波長(zhǎng)處的光學(xué)圖像，通常包含數(shù)十到數(shù)百個(gè)波段，光譜分辨率一般為小于10nm(江蘇雙利合譜科技有限公司的GaiaSky-mini2，*高可具有1440個(gè)波段，光譜分辨率達(dá)2.8nm，光譜采樣間隔達(dá)0.41nm)。由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像對(duì)圖像中的每個(gè)像素都能提供一條幾乎連續(xù)的光譜曲線，其在待測(cè)物上獲得空間信息的同時(shí)又能獲得比多光譜更為豐富光譜數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息可用來(lái)生成復(fù)雜模型，來(lái)進(jìn)行判別、分類、識(shí)別圖像中的材料。

圖2  無(wú)人機(jī)高光譜影像用于識(shí)別不同的地物分類

　　通過(guò)高光譜成像獲取待測(cè)物的高光譜圖像包含了待測(cè)物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征，同時(shí)也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強(qiáng)度以及光譜特征。影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個(gè)重要特征，這3個(gè)特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像。 

　　高光譜圖像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)立方體(cube)。通常圖像像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別用z和Y來(lái)表示，光譜的波長(zhǎng)信息以(Z即軸)表示。該數(shù)據(jù)立方體由沿著光譜軸的以一定光譜分辨率間隔的連續(xù)二維圖像組成。

圖3  高光譜三維立體圖

　　地面使用的成像光譜儀多為推掃式，配備旋轉(zhuǎn)位移臺(tái)或線形位移臺(tái)，以產(chǎn)生兩種效果：成像光譜儀運(yùn)動(dòng)而待測(cè)物目標(biāo)靜止，或者成像光譜儀靜止而待測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的效果。目前，已經(jīng)有新型的地面成像光譜儀，如江蘇雙利合譜科技有限公司生產(chǎn)的GaiaField和GaiaSky-mini系列的可見(jiàn)-近紅外成像光譜儀，利用儀器內(nèi)部的掃描裝置實(shí)現(xiàn)推掃成像，即光譜儀和被測(cè)物均不運(yùn)動(dòng)即可完成高光譜成像，而不需要配備位移云臺(tái)，儀器更為輕巧便攜，便于野外使用。

圖4   內(nèi)置推掃式的便攜式高光譜成像儀GaiaField

圖5   內(nèi)置推掃式的無(wú)人機(jī)高光譜成像儀GaiaSky-mini