多光譜、高光譜甚至是超光譜首先是應(yīng)用于衛(wèi)星的遙感，遙感技術(shù)已經(jīng)成為人類獲得地球以及其他星球信息重要的手段之一。利用遙感成像系統(tǒng)得到的地球資源信息已成為人類開發(fā)、合理的利用、管理和監(jiān)測地球資源及環(huán)境不可缺少的基本手段，在農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、森林、水利、土壤、海洋、環(huán)境、大氣研究等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。

多光譜遙感不僅可以根據(jù)影像的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的差異判別地物，還可以根據(jù)光譜特性的差異判別地物，擴大了遙感的信息量。

隨著無人機的推廣，航空攝影用的多光譜攝影也隨之出現(xiàn)，與陸地衛(wèi)星所用的多光譜掃描一樣，也能得到不同譜段的遙感資料，分譜段的圖像或數(shù)據(jù)可以通過攝影彩色合成或計算機圖像處理，獲得比常規(guī)方法更為豐富的圖像，也為地物影像計算機識別與分類提供了可能。

從應(yīng)用上看，多光譜和高光譜技術(shù)都可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上的病蟲害、土壤肥力、作物長勢等等的監(jiān)測，同時也應(yīng)用于一些水域污染的監(jiān)測，需求可謂日益旺盛。

光譜分辨力的區(qū)別：國際遙感界的共識是光譜分辨率在λ/10數(shù)量級范圍的稱為多光譜，這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區(qū)只有幾個波段;而光譜分辨率在λ/100的遙感信息稱之為高光譜。多光譜和高光譜實質(zhì)上的差別就是：高光譜的波段較多，可達上百個，且譜帶較窄。多光譜相對波段較少(如ETM+，8個波段，分為紅波段，綠波段，藍(lán)波段，可見光，熱紅外(2個)，近紅外和全色波段)?？偨Y(jié)，高光譜成像就是比多光譜成像的光譜分辨率更高，但光譜分辨率高的同時空間分辨率會降低。

電磁頻譜

可見光(紅、綠、藍(lán))、紅外光和紫外光是電磁光譜中的描述性區(qū)域。我們?nèi)祟悶榱俗约旱哪康亩鴺?gòu)造這些區(qū)域——為了方便地對它們進行分類。每個區(qū)域根據(jù)其頻率(v)進行分類。

人類看到可見光(380 nm至700 nm)

金魚看到紅外線(700納米到1毫米)

大黃蜂看到紫外線(10納米到380納米)

多光譜和高光譜圖像賦予人類(紅色，綠色和藍(lán)色)，金魚(紅外線)和熊蜂(紫外線)的能力。實際上，我們可以看到更多的是反射到傳感器的電磁輻射。

多光譜和高光譜之間的主要區(qū)別在于波段的數(shù)量以及波段的窄度。

多光譜圖像通常指3到10個波段。為清楚起見，每個波段都是使用遙感輻射計獲得的。

多光譜示例：5個寬帶(圖像未按比例繪制)

高光譜示例：想象一下數(shù)百個窄帶(圖像未按比例繪制)

多光譜圖像示例

多光譜傳感器的一個例子是Landsat-8。Landsat-8產(chǎn)生11幅圖像，圖像帶如下:

第1波段海岸氣溶膠(0.43-0.45 um)

藍(lán)色波段2 (0.45-0.51 um)

3波段綠色(0.53-0.59 um)

4波段紅色(0.64-0.67 um)

5波段近紅外近紅外(0.85-0.88 um)

6波段短波紅外SWIR 1 (1.57-1.65 um)

7波段短波紅外SWIR 2 (2.11-2.29 um)

8波段全色(0.50-0.68 um)

9波段卷云(1.36-1.38 um)

10波段熱紅外TIRS 1 (10.60-11.19 um)

11波段熱紅外TIRS 2 (11.50-12.51 um)

除了8、10、11波段外，每個波段的空間分辨率都是30米。波段8的空間分辨率為15米，波段10和波段11的像素大小為100米。

如果你想知道為什么沒有0.88-1.36波段，大氣吸收是主要的動機，為什么沒有傳感器檢測這些波長。

高光譜圖像示例

TRW Lewis衛(wèi)星計劃在1997年成為第一個高光譜衛(wèi)星系統(tǒng)。不幸的是，NASA與它失去了聯(lián)系。

但后來美國國家航空和宇宙航行局確實成功地完成了發(fā)射任務(wù)。Hyperion成像光譜儀(EO-1衛(wèi)星的一部分)是高光譜傳感器的一個例子。例如，Hyperion在220個光譜波段(0.4-2.5 um)產(chǎn)生30米分辨率的圖像。

美國宇航局機載可見/紅外成像光譜儀(AVIRIS)是一種高光譜機載傳感器。例如，AVIRIS提供224個波長從0.4-2.5 um的連續(xù)通道。

多光譜和高光譜

多光譜:3-10寬波段。

高光譜:數(shù)百條窄帶。

多光譜與高光譜

在高光譜圖像中具有更高層次的光譜細(xì)節(jié)，可以更好地看到不可見的東西。例如，高光譜遙感由于其高光譜分辨率而在3種礦物之間進行提取。但多光譜陸地衛(wèi)星專題制圖儀無法區(qū)分這三種礦物。

但它的缺點之一是增加了復(fù)雜性。如果有200個窄帶可用，如何減少通道之間的冗余?

高光譜和多光譜圖像有許多實際應(yīng)用。例如，高光譜圖像已被用于繪制入侵物種的地圖和幫助礦產(chǎn)勘探。

在多光譜和高光譜的應(yīng)用中，我們可以了解世界。例如，我們在農(nóng)業(yè)、生態(tài)、石油和天然氣、海洋學(xué)和大氣研究等領(lǐng)域使用它。