星载高光谱成像光谱仪的特性与应用

介绍了星载高光谱成像光谱仪的种类、技术参数和数据特点,指出了成像光谱数据处理软件包应具有的功能,概括了成像光谱仪数据的应用前景。     

立足国内开拓创新走向世界——中国科学院遥感应用研究所高光谱遥感发展30年回顾

世界高光谱遥感技术的发展只有20 多年的历程, 中国的高光谱遥感发展与国际基本同步, 在需求牵引和中国科学院、自然科学基金委员会的支持下, 特别是通过863 计划和国家攻关计划, 中国科学院遥感应用研究所(简称遥感所)与上海技术物理研究所等单位紧密协作, 相继研制了一系列高光谱遥感设备, 开展了大量的技术试验和应用基础研究, 不仅在国内结合国家需求取得了很好的应用效益, 而且开展了多项国际合作, 走向世界, 开创了以中国高光谱技术支持中国科学家与国外发达国家科学家合作研究的先河, 并进一步推动了高光谱遥感的发展。在长达20 多年的发展中, 遥感所高光谱遥感已成为中国的一个重要研究基地。本文从航空航天高光谱成像仪器的研制、应用技术及信息处理等方面, 回顾了遥感所高光谱遥感走过的历程及其对高光谱遥感发展的贡献。     

高光谱遥感及其在青藏高原的应用潜力分析

高光谱遥感以其波段数目多、光谱分辨率高、带宽窄等特点受到了国内外研究者的广泛关注,它的发展可以说是遥感技术领域的巨大进步。本文主要介绍高光谱遥感的发展,以及针对高光谱影像独有的特点所要进行的数据处理方法。在此基础上,结合青藏高原独特的地理地质环境,探讨高光谱遥感在青藏高原的应用潜力。     

鄱阳湖地区高光谱遥感数据的定标研究

针对翻阳湖地区的成像光谱仪遥感数据，利用３种不同的定标模型进行了定标反演的研究。结果表明，在所有的３种定标方法中，经验线性定标模型的反演结果最稳定，基本符合实际。     

若干高光谱成像新技术及其应用研究

高光谱成像数据已广泛应用于地质、海洋、农林、水文、城市、环境和军事等领域,对经济的可持续发展发挥了促进作用。随着研究的深入和应用的拓展,对高光谱成像系统的技术要求呈现多样化趋势。本文简要回顾了国内外高光谱成像技术的主要发展历程,依次阐述了运动补偿高光谱成像、紧凑型热红外高光谱低温光学、宽谱段一体化机载高光谱集成、基于AOTF分光的凝视型高光谱成像以及阶跃集成滤光片等具有代表性的高光谱成像关键技术,并简要介绍了这些新技术在天宫一号、嫦娥三号等国家重大任务中的应用情况。     

中国高光谱成像遥感应用研究进展

根据20世纪90年代以来国内主要学术刊物上发表的有关论文,综述了高光谱成像遥感在地质、海洋、农业、大气和环境等领域的应用和研究进展。为了能够较好地反映高光谱成像遥感应用研究的最新进展,对国际上同一时期的发展状况也作了简要介绍。     

近地面成像光谱技术在水稻氮诊断方面的应用

传统的测量水稻氮含量的形态诊断法和化学分析法,不仅耗费了大量的人力、物力、财力,而且测量的结果也不够精确,并且得不到及时应用,很大程度上影响了水稻的生产和产量.而基于成像光谱技术对水稻进行的氮诊断,可以做到对水稻的无损坏和精确测量,降低了成本,节省了时间,氮的使用效率明显提高,同时产量也大幅度增加,做到了经济利益和生态效益的最大化.本研究是以4种氮素水平的水稻高光谱数据为数据源,经过利用平面场模型进行反射率转换和平滑等一系列的预处理,选出各类别的样本数据,提取出了水稻叶片反射光谱的敏感波段与植被指数等特征,发现最佳识别特征,从而根据识别特征建立决策识别模型,并且不断反复验证和修正模型,总体精度能够达到87.7％.     

Sagnac型干涉成像光谱仪研制及干涉成像光谱实验

空间调制干涉成像（傅里叶变换）光谱仪（SMIFTS）是一种有重要的研究和应用价值的空间遥感器。依据应用要求和信噪比方程设计并研制了Sagnac型干涉成像（傅里叶变换）光谱仪原理样机。用该样机进行了实验室干涉成像光谱实验，获取了较为清晰的可见光、近红外谱段干涉成像图像。对其中各像元的干涉图进行数据处理和计算，提取出了光谱特征明显的成像光谱图像和与被测图样光谱特征相符的像元光谱。由实测光谱辐射亮度曲线反演计算出的光谱反射曲线与标准仪器测得的图样光谱反射特性曲线进行了比较，结果表明二者对应相似。     

鄱阳湖地区高光谱遥感数据的定标研究

针对鄱阳湖地区的成像光谱仪遥感数据,利用3种不同的定标模型进行了定标反演的研究。结果表明,在所有的3种定标方法中,经验线性定标模型的反演结果最稳定,基本符合实际。     

无人机载高光谱成像设备研究及应用进展

无人机载高光谱成像设备因其机动灵活、操作简单等优点,被应用于诸多研究领域,具有广泛的发展前景。本文对当前无人机载高光谱成像设备的相关研究进展进行了系统的总结和评述。首先,基于高光谱成像仪的发展过程阐述了无人机载高光谱成像设备在数据获取中的显著优势;其次,从成像方式和研究现状方面指出了目前无人机载高光谱成像设备影像幅宽窄、成本高和国产化水平低的问题,并介绍了基于无人机高光谱成像设备的最新应用研究成果,针对当前的设备缺点提出解决方案;最后,指出了无人机载高光谱成像设备的未来发展趋势。本文可为无人机载高光谱成像设备的研制提供一定的借鉴和参考,也可为基于无人机载高光谱成像设备的应用提供一定帮助。     

高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展

高光谱成像技术可同时获取地物的几何、辐射和光谱信息,集相机、辐射计和光谱仪能力于一体,相比光学空间二维成像,可对地物进行空间和光谱三维成像,在一定的空间分辨率下,获取宽谱段范围内地物独特的连续特征光谱,对地物的精细分类和识别具有突出的优势,目前已成为对地遥感的重要前沿技术手段,在自然资源调查、生态环境监测、农林牧渔、海洋与海岸带监测等领域发挥着越来越重要的作用。随着高光谱遥感应用的深入研究,对高光谱成像遥感仪器的光谱范围、幅宽、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率与定标精度等指标提出了新的要求。同时满足这些相互制约的参数指标,是国内外高光谱载荷研制中一直难以突破的技术难点。本文主要对国内外的高光谱成像遥感载荷技术进行了综述,介绍了国内外典型的机载、星载高光谱成像遥感仪器,以及近年来发射、正在研制和计划发展的星载高光谱成像载荷,并分析了这些载荷的技术方案、性能指标和应用效果;介绍了声光调谐（AOTF）、液晶调谐（LCTF）、法布里—珀罗调谐（FPTF）,渐变式（LVF）和阶跃式（ISF）光楔滤光片,压缩感知光谱成像等新型分光技术,并分析了它们各自的技术优缺点以及应用于高光谱成像的可行性和现状;最后展望了高光谱成像载荷技术的发展趋势。     

哈密遥感地质资源评价综合应用野外试验场建设进展

遥感地质试验场是实现遥感地质资源评价综合应用的一个重要的基础平台,其建立是为了更好地适应国土资源遥感地质应用需要,满足遥感地质应用技术自身的发展以及遥感技术与其他技术方法协同发展的需求,提高地质调查的遥感地学定量化水平,避免遥感数据应用与推广的盲目性。为此,在中国地质调查局的领导和支持下,开展了我国遥感地质试验场的建设和研究工作。经过几年的不懈努力,目前哈密遥感地质试验场的野外试验场(简称试验场)已基本建立,初步具备了对外提供应用服务的能力。这里主要介绍了试验场的构成、功能和性能,以及试验场所能提供的服务方式及服务能力,以便广大的遥感地质工作者了解试验场的建设进展情况,并利用试验场开展遥感技术方法及基础理论等研究工作,群策群力共同推进试验场的建设和发展。     

针叶林冠层热点及多角度无人机遥感观测及特征分析

多角度遥感观测是研究植被冠层BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)特性的重要手段,但目前对森林冠层进行连续间隔采样的多角度遥感观测及数据较少,热点方向的观测尤为缺乏.本研究基于无人机多角度高光谱成像系统,在主平面上对针叶林冠层以等角度连续间隔采样进行多...     

半监督条件随机场的高光谱遥感图像分类

善于捕捉空间信息的条件随机场模型虽然已被应用于高光谱遥感图像分类,但条件随机场的性能受到了标注训练样本数量的制约。为解决上述问题,本文提出了一种半监督条件随机场模型用于高光谱遥感图像分类。在该模型中,首先,利用空间-光谱拉普拉斯支持向量机定义关联势函数,以利用未标注样本中包含的信息获取样本类别概率;然后,在交互势函数中嵌入未标注的空间邻域样本,以充分利用空间信息实现对样本类别概率的修正;最后,采用分布式学习策略和平均场完成半监督条件随机场的训练和推断。本文在两个公开的高光谱数据集(Indian Pines数据集,Pavia University数据集)上进行了实验。实验结果表明Kappa系数提升3.94%。     

无人船遥感系统及其应用

随着人工智能技术和计算机技术的发展,测绘遥感领域的智能化、自动化趋势愈发积极,继无人机遥感系统后,无人船遥感系统逐渐受到业内人士的关注。作为未来水上测绘的核心,无人船遥感系统发挥着重要的作用。无人船凭借其灵敏性强、隐蔽性高、运行速度快、方便快捷等优点被广泛地应用于军事和民用领域。本文介绍了国内外无人船遥感系统发展的历史及现状,总结了无人船平台搭载传感器的类型及其作用,综述了无人船遥感影像的处理方法及其应用领域,同时进一步讨论了无人船未来发展的趋势。在5G时代和大数据背景下,结合新一代卫星通信技术,使无人船遥感系统实现空天一体化,为无人船的发展带来了网络化、数字化、智能化的变革。     

空-谱融合的条件随机场高光谱影像分类方法

高光谱遥感数据具有光谱信息丰富、图谱合一的特点,目前已经广泛地应用在对地观测中。传统的高光谱分类模型大多过分依赖影像光谱信息,没有充分利用空间特征信息,这使得分类精度还有很大的提升空间。条件随机场是一种概率模型,能够较好地融合空间上下文信息,在高光谱影像分类中已经得到越来越多的关注,但大部分条件随机场模型存在超平滑的现象,会导致影像细节丢失。针对该问题,本文提出了一种优化融合影像空-谱信息的高分辨率/高光谱影像分类方法,该方法将影像的纹理信息与原始光谱信息进行融合,利用SVM分类器对其进行预分类,并将各类概率定义为一元势函数,以融合空间特征信息;然后将空间平滑项和局部类别标签成本项加入二元势函数中,以考虑空间背景信息,并保留各类别中的详细信息。最后,通过两组的高分辨率/高光谱影像数据进行试验。结果表明,与SVM算法、传统的条件随机场方法和面向对象的分类方法相比,本文提出的算法在整体分类精度上分别提高了10%、9%和8%以上,同时在保持地物边缘完整性、避免“同谱异物”与“同物异谱”的现象方面有较明显的优势。     

Developing a spectral library of mangrove species of Indian east coast using field spectroscopy

Development of a spectral library is a prerequisite for the higher order classification of satellite data and hyperspectral image analysis to map any ecosystem with rich diversity. In this study, sampling methodology, collection of field and laboratory spectral signatures and post-processing methodologies were investigated for developing an exclusive spectral library of mangrove species using hyperspectral spectroscopic techniques. Canopy level field spectra and leaf level laboratory spectra were collected for 34 species (25 true and 9 associated mangroves) from two different mangrove ecosystems of the Indian east coast. Post-processing steps such as removal of water vapour absorption bands, correction of drifts which occur due to the thermal properties of the instrument during data collection and smoothing of spectra for its further utilisation were applied on collected spectra. The processed spectra were then compiled as spectral library.     

无人机遥感：大众化与拓展应用发展趋势

当前遥感领域各个国家不断加大投入,星载数据资源日益丰富。伴随大数据等前沿技术的发展与深入应用,遥感在宏观层面上已经得到了较为充分应用,对于全球变化以及地球系统科学研究而言是一个重要的数据源。我国已经成为国际上的遥感大国,高分专项的实施标志着民用航天遥感进入亚米级时代。但是,由于空间分辨率与重访周期之间的矛盾,高分辨率卫星数据的可获得性尚不能满足一些不断增长的应用需求。国内遥感应用尚停留在宏观层面,主导是政府部门,用户也是政府各级部门。遥感在满足大量微观和大众具体应用层面尚没有落地。无人机遥感的出现与快速发展,为促进遥感应用落地起了很好的助推作用,无人机遥感在区域信息精细化上具有高科学价值,具有高空间分辨率、高频次、高性价比等特点,可以与卫星遥感能力形成互补,缓解了高空间分辨率和时间分辨率的矛盾,在低成本的基础上实现了空间和时间的辩证统一。当前无人机遥感的发展尚处于初级阶段,但呈现出一些极具特色的应用前景,尤其是无人机"遥感+"应用发展迅猛。同时,发展过程中也还有诸多政策、技术与方法方面的问题。本文在总结无人机未来发展趋势的同时,对无人机遥感的发展,从政策、技术与应用等层面提出了建议。