高光谱遥感的发展前景

高光谱遥感的发展前景

将来高光谱卫星传感器将以AVIRIS的工作方式测量太阳反射光谱。它们将提供多时相全球各个区域的高光谱图像(Green等，1998)。几个新的航天成像光谱仪已被研制出来。美国宇航局计划将两个成像光谱仪作为地球观测系统(EOS)的一部分，于1999年底或稍迟的时候送入地球轨道。这两个光谱仪是中等分辨率成像光谱仪(MODIS)和高分辨率成像光谱仪(HIRIS)(Vane&Goetz,1993;和Gupta,1991)。携带MODIS的EOS-AM卫星已于1999年12月8日上午在加州Vandenberg空军基地被成功地送入轨道，仪器调试于2000年2月完成。

MODIS是EOS计划(又称Terra计划)中用于观测全球生物和物理过程的仪器，每天可完成一次全球观测。该仪器计划搭载于EOS-AM(上午轨道)和PM(下午轨道)系列卫星上，提供长期观测，从中人们可以获得对地球表面和大气层底部全球动力过程的进一步认识。MODIS是一个真正多学科综合的仪器，可以对高优先级的大气(云及其相关性质)、海洋(洋面温度和叶绿素)及地表特征(土地覆盖变化、地表温度、植被特性)进行一致的、同步观测。该仪器可望对整个地球系统，包括陆、洋、气过程间的相互作用的进一步认识作出重大贡献。MODIS仍延用传统的成像辐射计的思想，由横向扫描镜、光收集器件、一组线性探测器阵列和位于4个焦平面上的光谱干涉滤色镜组成。这种光学设计可为地学应用提供0.4～14.5μm之间的36个离散波段的图像，星下点空间分辨率可为250m、500 m或1km。MODIS每两天可连续提供地球上任何地方的白天反射图像和白天/昼夜的发射光谱图像。每个MODIS仪器的设计工作寿命为5年，4个仪器期望在1999年和2006年间发射。用于搜集供全球变化研究的15年数据集。

HIRIS将有30m的空间分辨率，获取0.4～2.5μm波长范围的10nm宽的192个连续光谱段。它是AVIRIS的继承者。HIRIS将获取沿飞行方向前后+60°～-30°及横向±24°的图像。虽然它的周期为16天，但由于它的指向能力，对于一些特殊区域，其覆盖频率将会更高。HIRIS数据将用于识别表面物质、测量小目标物的二向性反射分布函数(BRDF)及执行小空间范围的生态学过程的详细研究。

美国的行星地球计划(MTPE)和EOS计划是全球性的，一直会延续到2014年以后(Asrar & Greenstone,1995)。与此同时，NASA计划于2000年4月发射寿命为一年的试验卫星EO-1,携带Hyperion(高光谱成像仪)、ALI(先进的陆地成像仪)等高光谱传感器和大气纠正仪(Atmospheric Corrector)。该计划将为本世纪高光谱卫星遥感对地观测奠定基础。这些计划的最终目的是评价各种地球系统过程，包括水文过程、生物地球化学过程、大气过程及固体地球过程。成像光谱仪(星载)将成为这些计划实施中的关键仪器。但是这种星载成像光谱仪仍会面临重大难题，如卫星的飞行高度和速度能引起从空间测量高质量光谱的困难，为精确地测量光谱、辐射值及空间位置的定标需要新的处理方法和能力。因此，AVIRIS系统和其它航空成像光谱仪将会继续为科研和应用提供高质量的高光谱图像数据，并用来验证第一代星载成像光谱仪的工作性能(Green等，1998)。对于现有的航空成像光谱仪技术系统亦需要完善。例如，在传感器方面，需要改善其获取数据的性能，提高图像数据的信噪比，增强机上实时数据处理能力；在数据分析处理方面，强调大气订正、信息提取技术，要求发展新算法和完善已有的算法，并向构成标准化应用处理算法软件包(工具)方向努力，特别是发展和完善那些针对高光谱海量数据和丰富光谱信息特点设计的算法和软件，以提高高光谱数据处理效率以及分析、研究和应用水平。