20世紀80年代遙感領域最重要的發展之一就是高光譜遙感的興起。從20世紀90年代開始，高光譜遙感已成為國際遙感技術研究的熱門課題和光電遙感的最主要手段。高光譜遙感是指利用很多窄的電磁波波段獲取物體有關數據的技術，它可在電磁波的紫外、可見光、近紅外、中紅外以至熱紅外區域，獲取許多非常窄且光譜連續的圖像數據。這樣，在傳統的二維遙感的基礎上增加了光譜維，形成了一種獨特的三維遙感。對大量的地球表面物質的光譜測量表明，不同的物體會表現出不同的光譜反射和輻射特征，這種特征引起吸收峰和反射峰的波長寬度在5~50nm左右，其物理內涵是不同的分子、原子和離子的晶格振動，引起不同波長的光譜發射和吸收，從而產生了不同的光譜特征。運用具有高光譜分辨率的儀器，通過獲取圖像上任何一個像元或像元組合所反映的地球表面物質的光譜特性，經過計算機的圖像處理，就能達到快速區分和識別地球表面物質的目的。

1高光譜成像遙感定標模型研究

成像光譜儀數據在使用前需進行數據處理，其中反射率反演是一項基本工作。反射率反演轉換過程是成像光譜儀數據應用和動態監測等工作的前提。通常利用的反射率反演方法主要有“經驗線性法（FG）”和“輻射傳輸模型法（RT）”等。FG模型是一個比較簡便的定標算法。輻射傳輸模型的反演方法中應用大氣模式（如MODTRAN等）去除大氣影響，雖然精度滿足要求，但對應成像光譜數據逐像元處理非常耗時。為此，“查找表”技術在反射率快速反演中得以應用，如加拿大遙感中心的成像光譜數據分析系統中就有“查找表”的生成內容。所謂的“查找表”是根據一些輸入參數，應用模式算出相關的參數表，在處理成像光譜數據時就可以簡單地通過運算獲得與逐像元計算精度相當的反演結果來。

通過對目前國際上流行的幾種光譜定標模型的分析研究發現：基于RT定標模型對水汽過分敏感；基于FG的定標模型對地形要求嚴格。由此，在實際工作中，根據實際工作條件和應用要求進行定標模型的選取是十分重要的。

2在地質學中的應用

2.1巖礦信息提取

謝紅接等運用中國科學院上海技術物理所研制的模塊式航空71波段高光譜儀（MAIS）影像數據，在純凈像元提取、混合像元分解、光譜角制圖、匹配濾波、光譜特征擬合等方面做了試驗性研究工作，提取了該區的鈾礦特征信息（如蝕變、礦化等），為高光譜圖像的地質應用奠定了基礎。

巖石地層的識別與提取，決定于對造巖礦物光譜特征的理解，尤其是對清晰的強吸收譜帶的理解。詳細的巖石光譜特征分析有助于發現該區巖石診斷性光譜特征，從而利用有效的技術方法來進行巖類信息的識別。

3在海洋研究中的應用

3.1海洋遙感應用基礎研究

在海洋水色高光譜遙感信息分析研究方面，潘德爐等人把輻射傳輸機理與數學中逼近理論相結合，發展了海洋水色高光譜信息多因子反演算法，研究了葉綠素、懸浮泥沙及黃色物質等多因子對離水輻射率的定量關系，提出了多因子離水輻射模型。

1991年，中國科學院遙感應用研究所利用MAIS成像光譜數據制作了澳大利亞達爾文市海水葉綠素濃度分布圖。唐軍武等建立了海洋光學三維MonteCarlo模型，模擬了不同太陽天頂角、水體成分等參數對離水輻射率方向特性的影響。模擬結果表明，在一定的遙感器、太陽和像元幾何條件下，同一水體的光場二向性帶來的離水輻射率變化可能大于已有的業務化水色大氣修正算法反演離水輻射率的誤差。模擬結果對水色遙感中正確進行現場數據獲取及遙感與地面數據對比有一定的意義。根據剖面輻射計和熒光計的現場監測數據，傅克忖等給出了黃海葉綠素的估算模式。可見，國內海洋遙感應用基礎研究主要是一些數學模型的構建。關于如何解決水體的低反射率、大氣對藍紫波段光譜的散射影響等難題的研究還未涉足。

3.2海洋與海岸帶資源環境研究

在海洋水質監測應用方面，只有可見光光譜能夠觀測水下的狀況，其中穿透性最強的波長范圍為0.45~0.6μm（藍光至黃光），被稱為“海洋窗口”，利用成像光譜技術可以觀測到海洋中沉積性懸浮物、浮游生物、葉綠素的分布等海況，例如，用于估值海洋沉淀物和葉綠素含量，而葉綠素含量的估值可以用于監視海藻的生長和推斷水產研究中浮游生物的分布和魚群位置。對我國而言，隨著沿海地區工業化、城市化的發展，海洋環境污染日趨嚴重。海洋污染給國家造成了巨大的經濟損失。

4在農業中的應用

4.1植被參數分析

歸一化植被指數（NDVI），被定義為近紅外波段（NIR）與可見光紅波段（R）數值之差和這兩個波段數值之和的比值，即NDVI=（NIR-R）/（NIR+R）。NDVI在運用遙感圖像進行植被以及植物物候研究方面得到廣泛應用，它是植物生長狀態以及植被空間分布密度的最佳指示因子，與植被分布密度呈線性相關。但實驗表明，NDVI對土壤背景的變化較為敏感。張良培等利用在鄱陽湖地區測得的數據，選擇波長676nm和832.6nm進行NDVI中的計算。在這兩個波長位置上，土壤的反射值相差很小。因此，利用高光譜數據可以消除土壤信號在NDVI中的作用。

4.2植被生長監測

冠層的理化特性在一定程度上控制著森林的初級生產力(NPP)。比如葉面積、葉厚度和氮含量通過控制光合作用和傳輸速率來影響NPP。

5在大氣和環境遙感中的應用

5.1植被參數分析

大氣中分子和粒子成份在太陽反射光譜中有強烈反映，這些成份包括水汽、二氧化碳、氧氣、臭氧、云和氣溶膠等，其中水汽是主要吸收成份。有大量的方法用于分析水汽。這些方法通常都是估算940nm處水汽吸收強度與大氣中總水柱豐度的關系。

隨著人們對環境問題的重視，這方面的研究也不斷向縱深發展。如在沿海和陸地水體方面，用于探測葉綠素、浮游主物類、溶解的有機物、本地或遠處搬運來的懸浮物等等。在環境監測方面，可以探測直接或間接危害環境的地表成分，如酸雨和重金屬，同時可以用來監測有害礦物的遷移。

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審核編輯 黃昊宇