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(zhǎng)的太陽(yáng)光進(jìn)行了色散處理，使得不同波長(zhǎng)的光按照波長(zhǎng)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(shí)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(yáng)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(guò)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(zhǎng)（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(shí)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(shuō)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(duì)細(xì)節(jié)信息的展現(xiàn)上。

如RGB三個(gè)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(guò)“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(cè)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(cè)譜學(xué)原理為基礎(chǔ)，在電磁波譜的紫外、可見(jiàn)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(shí)沖破可見(jiàn)光與視覺(jué)的限制、愈加接近地表輻射信號(hào)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(shì)，在獲取成像區(qū)域的二維幾何空間信息的同時(shí)，對(duì)光譜維信息也進(jìn)行了捕獲。

因此，高光譜影像中每個(gè)像元在傳感器成像的瞬間，視場(chǎng)角內(nèi)會(huì)有幾十甚至上百個(gè)連續(xù)譜段的光譜信息。通過(guò)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(cè)和識(shí)別到本來(lái)在寬波段多光譜遙感圖像中不可探測(cè)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(guó)防軍事、水質(zhì)檢測(cè)、森林火災(zāi)、土地利用變化監(jiān)測(cè)、蝗災(zāi)治理等各個(gè)領(lǐng)域。

近年來(lái)，隨著我國(guó)高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，極大地增強(qiáng)了人們?cè)趨^(qū)域乃至全球范圍內(nèi)資源開(kāi)發(fā)利用、檢測(cè)和成圖能力，拓展了人們的視野。