眾所周知，彩虹的形成是由于雨后的大氣充當(dāng)了光譜顯微鏡，將包含有不同波長的太陽光進(jìn)行了色散處理，使得不同波長的光按照波長大小順序進(jìn)行排列。而這些排列著的光即為光譜。本文帶大家認(rèn)識光譜及高光譜遙感。

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光譜——物質(zhì)獨(dú)有的身份證

我們知道，太陽光是由多種顏色光構(gòu)成的復(fù)色光，與彩虹的形成相似，通過棱鏡等裝置進(jìn)行分光后能夠顯現(xiàn)出一系列的單色光。這些單色光按不同波長（或頻率）大小依次排列形成的圖案，就是光譜。

地球上不同的元素及其化合物，由于物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)等不同，都具有不同的光譜特征。這些獨(dú)特的光譜特性，類似于人類指紋的功能，是遙感科學(xué)中用以識別和分析不同物體特征的一種重要“身份證”。

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多光譜與高光譜

多光譜與高光譜的本質(zhì)區(qū)別是光譜分辨率的大小。

那什么是光譜分辨率呢？通俗的說就是：當(dāng)你能夠看到彩虹的7種顏色，而你的朋友能夠看到14種顏色，那么你朋友的眼睛便具有了更高的光譜分辨率。

類似地，將同樣的光切分成10份就是多光譜，而切成100份就是高光譜了。

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具體表現(xiàn)形式就在于對細(xì)節(jié)信息的展現(xiàn)上。

如RGB三個通道的多光譜能夠?qū)ξ覀內(nèi)庋劭吹降牟噬跋襁M(jìn)行高度還原，而高光譜不僅能夠還原影像在空間維度上的信息，還能夠?qū)δ繕?biāo)地物在光譜維上的細(xì)節(jié)信息進(jìn)行精確的反映。

由于不同物體反射或發(fā)射的不同譜段信息各不相同，即具有不同的“身份信息”，高光譜便通過“指紋光譜”的方法準(zhǔn)確地捕獲這一重要標(biāo)志，進(jìn)一步提高人眼及遙感的觀測能力。

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高光譜遙感及其應(yīng)用

高光譜遙感是一種以測譜學(xué)原理為基礎(chǔ)，在電磁波譜的紫外、可見光、近紅外和中紅外區(qū)域獲取許多窄且光譜連續(xù)的影像數(shù)據(jù)的技術(shù)。它像顯微鏡一樣能夠靈敏地感知光譜維輻射的信息，使人類的認(rèn)識沖破可見光與視覺的限制、愈加接近地表輻射信號的物理本質(zhì)。

高光譜遙感是把成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合的多維信息獲得技術(shù)，又被稱為成像光譜遙感。它的“圖像立方體”結(jié)構(gòu)和形式使高光譜數(shù)據(jù)具備“圖譜合一”的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在獲取成像區(qū)域的二維幾何空間信息的同時，對光譜維信息也進(jìn)行了捕獲。

因此，高光譜影像中每個像元在傳感器成像的瞬間，視場角內(nèi)會有幾十甚至上百個連續(xù)譜段的光譜信息。通過分析光滑而連續(xù)的光譜曲線，能夠區(qū)分不同地表物體的診斷性光譜特征，使得高光譜遙感能夠探測和識別到本來在寬波段多光譜遙感圖像中不可探測的地物。

這一特性使高光譜遙感廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘探、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、國防軍事、水質(zhì)檢測、森林火災(zāi)、土地利用變化監(jiān)測、蝗災(zāi)治理等各個領(lǐng)域。

近年來，隨著我國高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，極大地增強(qiáng)了人們在區(qū)域乃至全球范圍內(nèi)資源開發(fā)利用、檢測和成圖能力，拓展了人們的視野。