来自太空的高光谱成像

太空中的高光谱成像

想象一下以更光谱的细节看待世界， 以便可以更好地了解和辨别地球上的任何事物。 多光谱和高光谱成像均捕获反射光。

多光谱成像将光分为4至36个波段，并为这些波段分配名称， 例如红色，绿色，蓝色和近红外。

高光谱成像也是如此。 它需要光谱。 但是它将光分成数百个狭窄的光谱带。

掌握了基础知识之后，可以从太空探索高光谱成像。 那么高光谱传感器的过去，现在和未来是什么呢？

成像类型的细分

成像的主要类型是全色，近红外（VNIR）可见， 多光谱，超光谱和高光谱。

所有类型的成像对其光谱带的数量都有宽松的定义。 USGS分解了光谱带和成像类型，如下所示：

多光谱成像

多光谱图像示例显示了5个光谱带，具有三个可见的波段， 分别是红色、绿色和蓝色，也有2个波段被指定为红外光谱。 通常，多光谱成像具有近红外（NIR）和短波红外（SWIR）波段。 例如，陆地卫星波段和哨兵2号波段具有这种配置。

高光谱成像

此高光谱图像示例显示窄波段。无法按比例绘制乐队， 所以这只是视觉描述，以帮助理解概念。如您所见， 与多光谱图像相比，这些波段很薄。

通常，高光谱中有数百个波段。下载高光谱图像后， 每个场景将有数百个TIF文件。每个TIF文件都代表传感器规格中所述的窄光带。

太空中的高光谱卫星

以下概述了过去，现在和将来的高光谱成像。

1.EO-1 (NASA)

2000年，美国宇航局发射了搭载高光谱传感器“Hyperion”的EO-1卫星。 Hyperion在242个光谱波段产生了30米分辨率的图像。 Hyperion真正开启了太空高光谱成像的开端。如果想亲自测试Hyperion图像， 则可以在USGS Earth Explorer上免费获得这些数据。

2.PROBA-1 (ESA)

欧空局于2001年启动了机载自主项目（PROBA-1）。 该项目搭载了CHRIS（紧凑型高分辨率成像光谱仪）， 用于中分辨率高光谱成像。它的高光谱模式在34m GSD时产生了63条波段。 但是也可以将其重新配置为像素分辨率的150个波段。

3.PRISMA (Italy)

PRISMA作为中分辨率高光谱卫星于2019年发射。 这是意大利的同类产品中的首例，它将协助作物分类， 资源管理和环境监测。 PRISMA（PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa） 产生250条频段，GSD为30m。

4.EnMap (Germany)

德国计划在2020年启动环境制图和分析计划（EnMap）。 这颗高光谱卫星将由228个频段组成，具有30m GSD。

5.HISUI (Japan)

高光谱和多光谱成像仪（HISUI）将安装在ALOS-3上。 该日本高光谱传感器将具有185个波段，具有30m GSD，计划于2020年推出。

6.HyspIRI（United States）

高光谱红外成像仪（HyspIRI）的预计发射时间是2024年。 它将配备具有60m GSD的VSWIR成像光谱仪。

高光谱成像是遥感的未来吗？

来自太空的高光谱成像是一种稀有商品。 主要原因是其复杂程度和大数据量。 例如，一个Hyperion映像包含242个单独的TIFF文件。 每一盏灯都显示一小段光谱。

专业提示：进入USGS Earth Explorer可下载Hyperion图像。 查看教程，了解如何从中下载卫星图像。

如果合并所有242张图像，则数据大小为188 MB（压缩）。 但在680平方公里（262平方英里）处，覆盖范围绝对很小。 然后，将其与典型的哨兵2号场景12000平方公里（4660平方英里）进行比较。

但是，多年来，技术和存储已迅速发展。 高光谱成像会成为未来的趋势吗？ 答案是肯定的。

高光谱成像应用

高光谱成像的出现背后的主要思想是，它可以提供更高水平的光谱细节。 如果有数百个窄带，那么可以梳理更多的细节。 反过来，揭示可能出现功能的新信息。

高光谱图像的主要使用领域可分为8组。这包括植被， 农业，地质，土壤，水资源，灾害和土地利用。

基本原理是，可以改善任何类型的分类。例如， 可以获得有关地质表面组成的更多详细信息。 植被类型，土壤类别和土地覆被也是如此。

高光谱成像有助于识别有害生物以进行作物管理。 对于水资源，这是关于了解测深法，水质和化学性质的知识， 且已用于灾难管理，例如预防和后期监控。