HyMap成像光谱数据质量评价
一、内容概述
HyMAP机载成像光谱仪是由澳大利亚集成光电公司（ISPL）研制生产的，投入商业性运营的机载成像光谱仪由4个探测器组成，每个探测器有32个通道，重量200 kg。该仪器配有导航定位系统（GPS）、定位和姿态参数记录设备（IMU）、三轴稳定陀螺平台，以及先进的数据预处理系统。可根据飞行获取的姿态参数和大气参数，实现对图像的几何校正和大气校正。
主要技术指标：
波段数：128个；
光谱范围：400～2500 nm；
光谱分辨率：可见光、近红外为15～16nm，短波红外为15～20nm；
瞬时视场角（IFOV）：2.5 mrad；
总视场（FOV）：60°；
扫描率（S/s）：12～16（行/s）连续可调；
扫描率方式：光机旋转式；
分光器件：光栅；
行像元数：512；
数据编码：16字节。
二、应用范围及应用实例
HyMAP在20世纪90年代晚期正式走进商用领域，在澳大利亚及世界上其他地方都得到了广泛应用。如中国地质调查局于2002年租用了包括该传感器在内的相关设备，在新疆东天山地区开展了试验性研究。
（一）火山成因块状硫化物矿床
Ruitenbeek et al.（2012）使用HyMAP数据对西澳大利亚皮尔巴拉Soansville绿岩带火山成因块状硫化物矿床进行了分析。从航空高光谱数据得出了白色云母含量与空间分布，与已经发表的热液蚀变图进行对比，发现了不同。进而根据全岩地球化学与氧同位素地热梯度研究得出的温度进行分析，结果发现高光谱图像可以划分为3条不同的带：①富Al白色云母带，位于火山岩地层的上部，可能与未进化海水的补给有关；②贫Al白色云母带，位于火山岩地层中部和上部，主要与经历更多演化的流体引起的钾化蚀变有关；③从高到中等Al含量白色云母带，位于火山岩地层下部，那里是侧向流动和经历更多演化的上升流体引起的强烈蚀变的交错地带。通过上述研究，不仅进一步提示了该热液系统的特征，而且可以重建古流体通道，完善该类型矿床的成矿演化模式。
（二）斑岩钼矿
遥感技术对斑岩铜金矿的研究报道比较多，相对而言，斑岩钼矿遥感研究较少。Malmbjerg斑岩钼矿位于东格陵兰的中部，是一个世界级的Climax型斑岩钼矿床。Bedini（2012）用航空HyMAP数据对该矿床进行了研究，采用非监督分类和基于滤波算法的部分像元分解技术进行了数据处理。结果识别出了黄钾铁矾、针铁矿、多硅白云母、绿帘石/绿泥石、蒙脱石、托帕石等许多矿物的分布情况。更重要的是，通过这次遥感研究，在斑岩钼矿上部的蚀变沉积岩里，发现了一条以往从未注意到的蚀变带，即多硅白云母带，该蚀变带与高氟含量区相对应，而这正是Climax型斑岩钼矿床的重要地球化学标志。这表明高光谱遥感技术适用于对这种类型矿床的勘查。
三、资料来源
Enton B.2012.Mapping alteration minerals at Malmbjerg molybdenum deposits，central East Greenland，by Kohonen self⁃organizing maps and matched filter analysis of HyMap data.International Journal of Remote Sensing，33：939～961
Roache T J，Walshe J L，Huntington J F et al.2011.Epidote⁃clinozoisite as a hyperspectral tool in exploration for Archean gold.Australian Journal of Earth Sciences，58：813～322
van Ruitenbeek F J A，Cudahy T J，van der Meer F D et al.2012.Characterization of the hydrothermal systems associated with Archean VMS⁃mineralization at Panorama，Western Australia，using hyperspectral images.Ore Geology Reviews，45：33～46
2.2.1 国内高光谱成像仪的研究现状
国内高光谱成像技术的研究开始于20世纪80年代，对于机载成像光谱技术的研究，国内机载高光谱成像技术的发展基本与国外同步。世界上第一台高光谱仪AIS-1于1983年在美国喷气推进实验室研制成功，在矿物填图、植被化学成分、水色及大气水分等方面进行了试验应用，并获得成功。与此同时，以中国科学院上海技术物理研究所为主，与美国GER公司进行合作，成功研制出一台早期的6波段细分红外光谱仪（FIMS），在美国成功地进行了矿物填图试验。在我国“七五”期间，中国科学院上海技术物理研究所开展了64波段可见短波红外和7波段热红外模块航空高分辨率光谱仪的研制工作。由中国科学院上海技术物理研究所研制的MAIS，OMIS，PHI和WHI等系列机载高光谱成像仪，其性能指标均处于国际先进水平，并在国内外的遥感应用中获取了大量实用化的高光谱图像数据，极大地推动了国际上成像光谱技术的发展。
与国外相比，中国星载高光谱成像技术的发展有较大差距。我国第一台高光谱成像仪是中国科学院上海技术物理研究所研制的SZ-3中分辨率高光谱成像仪，于2002年发射，成为全球第二个上天的可见光/红外中分辨率光谱成像仪，其空间分辨率为500m，光谱通道数为30个，其成果获得2004年国家科技进步二等奖。在“九五”和“十五”期间，国家部署了星载高光谱成像仪的研究工作，已取得了重大进展。例如，中国科学院上海技术物理研究所承担的星载高光谱成像技术的研究项目，研制出了工程样机，其光谱范围为400～2500nm，光谱分辨率为5～12nm；在轨道高度500km下，空间分辨率达20m，幅宽为20km，通过了力学试验。2008年9月发射的环境一号A卫星上，装载了一台傅立叶分光高光谱成像仪，光谱覆盖可见近红外波段，光谱通道数为115个，空间分辨率为100m，幅宽为50km，用于环境和灾害的监测。
（1）实用型模块化高光谱成像仪（OMIS）
OMIS是20世纪70年代以来，在所研制的各类通用/专用航空扫描仪的基础上，为适应成像光谱技术的发展趋势而研制的一台光机扫描型高光谱成像仪。其波段覆盖全，在可见光到长波红外的所有大气窗口上设置探测波段，满足不同需求的综合遥感应用；工作效率高，采用70°以上的扫描视场，提高实用化作业效率；采样波段多，系统工作波段达到128个，是当时国际上光谱通道数最多的遥感仪器之一；定量化程度高，通过机上实时定标装置与实验室辐射和光谱定标装置，使系统具备定量化成像光谱数据的能力。
OMIS研制成功后，在国内外进行了数百次的遥感飞行，获取了大量的成像光谱数据，受到了国内外同行和用户的高度评价。该项目获得2002年上海市科技进步一等奖和2004年国家科技进步二等奖。OMIS系统的详细性能指标见表2.1 ，图2.1是OMIS系统的实物照片，图2.2是OMIS典型遥感应用图像。
表2.1 OMIS系统性能指标
（2）机载推帚式高光谱成像仪（Airborne WHI）
WHI是中国科学院上海技术物理研究所于1997年研制成功的机载推帚式高光谱成像仪。WHI实现了高性能、实用化的总体设计，技术指标达到国际先进水平。WHI仪器的主要技术指标如表2.2所示。
图2.1 OMIS系统的实物照片
图2.2 OMIS典型遥感飞行图像（北京北郊）
表2.2 WHI性能指标
WHI已成功用于我国广西、新疆、江西等地的生态环境、城市规划等遥感应用项目及日本、马来西亚等国际合作项目，取得了良好的社会和经济效益，并获得2004年国家科技进步二等奖。图2.3是WHI高光谱成像仪的实物照片，图2.4是WHI在日本名古屋飞行时获取的图像。
图2.3 WHI高光谱成像仪的实物照片
图2.4 WHI高光谱成像仪获取的图像（日本名古屋）
（3）HJ-1-A卫星高光谱成像仪
中国科学院西安光学精密机械研究所于2003年开始承担环境一号A星主载荷高光谱成像仪（HJ-1-A/FTHSI）的研制工作，环境一号卫星于2008年9月发射，主要用于环境和灾害的监测。HJ-1-A/FTHSI是我国第一台在轨运行的对地观测高光谱成像仪，对于促进我国高光谱成像技术的发展具有重要意义，其性能指标如表2.3所示。图2.5是HJ-1-A卫星高光谱成像仪的实物照片。
表2.3 HJ-1-A卫星高光谱成像仪技术指标
续表
图2.5 HJ-1-A卫星高光谱成像仪的实物照片
2.2.2 国外高光谱成像仪的研究现状
2.2.2.1 第一代高光谱成像仪
1983年，第一幅由航空高光谱成像仪（AIS-1）获取的高光谱分辨率图像以全新的面貌呈现在科学界面前，它的出现标志着第一代高光谱分辨率传感器的面世。第一代高光谱成像仪以AIS-I和AIS-2为代表，在以后数年中AIS数据被成功地应用于多个研究领域。
AIS高光谱成像仪由光学系统、探测器和电子线路三部分组成，其结构如图2.6所示。AIS的光学系统由前置光学系统和光谱仪两部分组成，前置光学系统是由M1和M2两个反射镜组成的同轴许瓦茨希尔特望远镜，口径为23.5mm，焦距为70.7mm；光谱仪是由准直镜M3、光栅和会聚反射镜M4组成。
图2.6 AIS系统结构图
表2.4给出了AIS高光谱成像仪的主要性能指标，其光谱范围覆盖了短波红外1.2～2.4μm，谱段数多达128个，光谱采样间隔优于10nm，但幅宽只有150多米。因为当时探测器的研制技术有限，所以其幅宽非常窄。但它的确开创了兼顾高光谱和高空间分辨率、使光谱和图像合一的高光谱遥感技术新时代。
表2.4 AIS主要性能指标
2.2.2.2 第二代高光谱成像仪
第二代高光谱成像仪于1987年问世，美国宇航局从1983年开始研制一种名为航空可见光高光谱成像仪（AVIRIS），它是第二代高光谱成像仪的代表。此后，许多国家先后研制出多种类型的航空高光谱成像仪，如美国的AVIRIS，DAIS，加拿大的FLI，CASI，德国的ROSIS，澳大利亚的HyMap等，国外典型的机载高光谱成像仪如表2.5所示。与AIS传感器相比，AVIRIS在传感器本身、定标、数据系统及飞行高度等方面都有很大的改进。与AIS不同，AVIRIS是扫描型高光谱成像仪。
表2.5 AVIRIS性能指标指标
如图2.7所示，AVIRIS采用肯尼迪（Kennedy）扫描机构，利用三角形棱柱的两面反射镜实现高效率扫描，焦面上的四根光导纤维按垂直飞行轨迹方向排列，它们将收集到的各波段像元的辐射传送到四个光谱仪的入口处，其中四个光谱仪的波段范围分别为0.4～0.7μm，0.6～1.25μm，1.2～1.82μm，1.78～2.4μm。光谱仪采用一种自准直型施密特（Schmidt）全反射系统，使用光栅进行分光，光栅排列在非球面校正镜上。分光后的光线再经光谱仪的反射镜聚焦到探测器列阵上，以便得到多光谱图像。AVIRIS设计时有四项主要要求：①在光谱方面，比AIS宽，可以覆盖0.4～2.5μm的太阳反射波段；②在空间分辨率方面，比AIS提高将近一倍；③幅宽比AIS提高将近一个量级，总视场为30°，每行达到550 个像元；④提高数据质量，为应用研究部门提供高可靠性的有用数据。图2.8和表2.5分别给出了仪器的结构模型和主要性能指标。
2.2.2.3 第三代高光谱成像仪
在航天领域，由美国喷气推进实验室研制的对地观测计划中的中分辨率高光谱成像仪（MODIS），随TERRA卫星发射，成为第一颗在轨运行的星载高光谱成像仪。21世纪以来，在机载仪器成功研制并推广应用的基础上，世界航天大国纷纷开展高光谱成像技术的空间应用，主要有：
1）1997年发射失败的LEWIS-Hyperspectral Imager；
图2.7 AVIRIS光机原理图
图2.8 AVIRIS仪器结构模型图
2）2001年10月22日发射的欧洲CHRIS（Compact High Resolution Imaging Spectrometer）；
3）2000年7月19日发射的美国强力星傅立叶高光谱成像仪MightySatII-FTHSI（Fourier Transform Hyper-Spectral Imager）；
4）2000年12月21日发射的美国航空航天局新千年计划的EO1-Hyperion高光谱成像仪；
5）2001年9月21日发射失败的OrbView4-WarFighter1 hyperspectral imager；
6）2005年8月10日发射的火星勘探者MRO-CRISM（MARS Reconnaissance Orbiter-Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars）；
7）计划中的美国海军NEMO-COIS（Naval Earth Map Observer Program，Coastal Ocean Imaging Spectrometer）。
表2.6 给出了国外星载高光谱成像仪的主要技术指标。光谱范围基本分布在 0.4～2.5μm（CRISM覆盖到了4.05μm），空间分辨率为8～60m，幅宽为5～30km，光谱分辨率为5～20nm。典型的星载高光谱成像仪有欧洲的CHRIS，美国的Hyperion和FTHSI，它们分别代表了以棱镜、傅立叶干涉和光栅分光的三种主要的分光方式。
表2.6 国外星载高光谱成像技术的主要技术指标
（1）基于棱镜分光的CHRIS高光谱成像仪
CHRIS是欧空局在轨自主运行计划（PROBA-1，Project for On-Board Autonomy）的主要有效载荷，该卫星于2001年10月22日在印度Shriharikota 航天发射场发射升空。经过几年的在轨运行，CHRIS获取了大量高质量的空间成像光谱数据。
CHRIS覆盖400～1050nm的可见近红外谱段，采用棱镜分光，望远镜的口径为120mm，F数为6。望远镜采用折反射同轴两反系统，主反射镜和次反射镜均采用球面结构，光学入瞳处的弯月形大透镜校正球差，光学结构如图2.9所示。CHRIS系统的光谱仪包括入射狭缝、两个曲面棱镜、三个球面反射镜（其中包含2个凹面和1个凸面）构成。类似Offner结构的三反镜起到二次成像的作用，光路中的两个球面棱镜起到色散和会聚的作用。
图2.9 CHRIS系统光学结构图
CHRIS的特点是结构相对简单、质量轻、空间分辨率较高，不足的是仅覆盖了可见近红外谱段。另外，CHRIS的光谱采样间隔为非均匀分布。图2.10是CHRIS的光谱带宽分布曲线，可以看出短波方向光谱带宽较窄，在400 nm的波段位置为1.25 nm；长波方向光谱带宽较大，1050 nm的波段位置为11 nm。图2.11给出了 CHRIS 在轨的系统信噪比，“Peak_SNR”来自图 2.12 中的（a）图像，“SNR”来自（b）图像。
图2.10 CHRIS仪器光谱分辨率与波长的关系曲线
（2）基于傅立叶干涉分光的FTHSI高光谱成像仪
美国空军研究实验室于2000年7月19日在范登堡空军基地发射了一颗搭载首台空间平台傅立叶高光谱成像仪（FTHSI）的卫星MightySatII。FTHSI覆盖475～1050nm的光谱范围，采用Sagnac干涉仪进行分光，光谱分辨率约85 cm-1。FTHSI也是第一台应用于空间对地观测的高光谱成像仪。光学系统由有效口径为165 mm的R-C望远镜和Sagnac干涉仪组成。系统空间维的F数为3.4 ，光谱维的F数为5.3。探测器选用Thomson公司的TH7887A探测器，工作帧频为75～110 fps。根据不同的像元合并，量化精度为8 bit或12 bit。图2.13是FTHSI系统的结构图，图2.14给出了系统的测试信噪比，只有720～960 nm之间的光谱通道信噪比大于50 ，到550 nm之前的光谱通道信噪比已小于20 ，而500 nm以前光谱通道的信噪比已几乎为零。
图2.11 CHRIS光谱各通道信噪比
图2.12 CHRIS信噪比测试图像
图2.13 MightySatII/FTHSI系统结构图
图2.14 MightySatII.1/FTHSI信噪比测试结果
（3）基于凸面光栅分光的Hyperion高光谱成像仪
EO-1（Earth Observing-1）是美国NASA为接替Landsat 7而研制的新地球观测卫星，于2002年11月发射升空。Hyperion高光谱成像仪是EO-1卫星的主要光学有效载荷，其主要任务是在轨验证高光谱成像技术，评估利用星载高光谱成像仪的对地观测能力。系统着眼于能够减少当前商业遥感卫星（LandSat）和相关地球观测系统成本的新型遥感器和卫星技术。
Hyperion仪器由光机头部组件（HSA）、电子学组件（HEA）、制冷电子学组件（HEA）组成，如图2.15所示。HSA包括光学系统、制冷器、在轨定标系统和高速焦平面电子学电路。光学系统由望远物镜和两个光栅分光计组成。主光学采用离轴三反系统，口径为125mm，F数为8；后光学是基于凸面光栅分光的offner光谱仪，其空间分辨率为30m，在0.4～2.5μm范围内共有220个波段，其中在可见光近红外（400～1000nm）范围内有60个波段，在短波红外（900～2500nm）范围内有160个波段。两个通道在900～1000 nm的波段范围内有光谱重叠，可以利用这些光谱进行交叉定标。图2.16给出了Hyperion各光谱通道的信噪比分布曲线。
图2.15 Hyperion高光谱成像仪组成
图2.16 Hyperion光谱通道信噪比
2.2.3 高光谱成像仪的发展趋势
从发展趋势来看，目前国外高光谱成像技术发展已经完成了演示验证阶段，正走向面向任务的业务化、商业化发展阶段。美国国家航天局JPL实验室负责的EO-1卫星Hyperion仪器在轨演示了星载高光谱成像仪在矿产资源探测、环境监测、城市规划等方面的突出能力。通过EO-1-Hyperion及机载AVIRIS的综合应用研究，目前美国产业界和军方均着手于星载高光谱成像仪在商业化运作、军事侦察等方面的业务应用。欧空局及俄罗斯在星载高光谱成像仪研制与应用方面也给予了极大的关注。
为满足业务化运行的需要，高光谱成像仪正向着更宽的光谱覆盖范围、更高的空间分辨率、更大的幅宽和更高的定量化水平方向发展。从表2.7可以看出，目前国际上发展的高光谱成像仪的性能指标均有大幅提高。在“863”项目“宽幅高光谱小卫星载荷关键技术研究”的支持下，我国开展了相应载荷的研制工作，高光谱成像仪在幅宽和波段数上具有优势，其他指标与上述同类仪器相近。
表2.7 国内外计划发展的高性能民用星载高光谱成像仪
机载成像光谱数据是成像光谱仪探测器在纳米波段上对地物反射辐射能量经过大气传输后的响应，它是地物反射特性（ρ），大气传输（τλ），仪器的波段范围（λ）、波段响应函数（S（λ）、光谱分辨率、瞬时视场角（IFOV）和信噪比（SNR）的函数。由此可知每一个像元的响应值（DN值，或者是光谱辐射照度值，）同时取决于这些技术参数。一般说来，对于具有光谱特征的地物反射在相同的大气中传输，如果波段带宽宽、地面像元尺寸大，则相应的积分能量多，信噪比就高；反之，信噪比低。在波段光谱分辨率达到纳米级时，要提高信噪比，关键要提高探测器的响应特性。目前，在可见光波段探测器的响应特性已经得到了大大地提高，但在短波红外上，器件响应特性的提高相对来说仍然比较困难。本节通过对HyMap数据的统计分析，提取的光谱特征波长分析，噪声与信号分离技术（MNF）等方法进行质量评价。
4.2.2.1 数据的影像质量分析
在所获取的128个波段HyMap数据中，因仪器的缘故，4个波段（437φ，881φ，1618φ，1631φ）出现故障，没有采集到数据。可用的数据实际上只有124个波段数据。但这4个坏波段中基本不存在矿物的特征光谱，因此，对矿化蚀变信息提取与矿物填图基本没有影响。
通过目视检查和统计分析发现，124的波段的影像数据质量很好。其中1396φ（图4-2-2（a））和1411φ（图4-2-2（b））两个波段位于大气水带吸收波长上，基本反映的是大气水气的特征，地物影像几乎不可见或影像模糊不清。但是这两个波段可用来提取大气水气含量，为大气纠正提供依据。其余122波段地物影像都很清晰，见图4-2-2（c）所示。
4.2.2.2 数据信噪比分析
信噪比是成像光谱技术中极重要的指标之一。由于成像光谱主要是根据重建光谱的细微特征分辨和识别地物，信噪比的高低直接影响岩矿地质体光谱特征的提取以及应用效果。信噪比分析有多种方法：理论计算、模拟分析和统计分析等。本次HyMap数据信噪比分析采用统计分析方法。统计分析中只使用122个波段数据（去除坏波段数和噪声极低的波段）。针对这122个波段的原始数据和经过地面同步标定生成的反射率数据进行信噪比统计，统计分析所选择的几块黄土地，地表成分布均匀、范围足10×10像元。图4-2-3是HyMap数据在可见光、近红外、短波红外波段上的SNR曲线。从图中可以看出原始数据的信噪比值在80～140之间，可见光段总体平均在120左右，但是在短波红外上信噪比的值较低，在70～100之间，平均为85。各波段红外区间的暗电流（图4-2-5（b））要高出可见光波段（图4-2-5（a））近6倍，也可说明这一点。在400～2500φ波长上，经过定标的反射率数据的信噪比（SNR）曲线（Ref）要高于原始数据的信噪比曲线（DN），尤其是在可见光波长上要高出40～60φ，在短波红外上二者大体一致。
表4-2-1 HyMap成像光谱仪的波段、波长标定参数表
续表
图4-2-2 试验区HyMap影像质量的对比图
4.2.2.3 数据的稳定性分析
对已知定标灯的光谱辐照度响应值的最大、最小值、均值和方差统计分析，能够反映仪器响应数据的稳定性。图4-2-4 为飞行航带时HyMap的定标灯的光谱响应数据的最大，最小，均值和方差曲线。从图中可看出，对定标灯的光谱响应值的最大、最小、±标准偏差曲线与均值曲线几乎重合，说明该成像光谱仪在线飞行获取的地物光谱信息数据漂移量少，稳定可靠。在线航带飞行检测的噪声（暗电流）曲线的数据值较小、偏移少（图4-2-5），结合数据量化值的大动态范围16bit（0 65536），地表反射率最大时无信号饱和等情况，也说明了所获取的数据稳定可靠。
图4-2-3 试验区HyMap成像光谱数据的信噪比曲线
图4-2-4 HyMap在线航带飞行对定标灯的相应曲线
图中曲线自上而下的排列顺序对应着右边文字自上而下的说明顺序
4.2.2.4 数据的MNF分析
图4-2-5 HyMap在480nm、2200nm波长上的暗电流曲线
最小噪声分离方法 MNF（mini⁃mum noise fraction）是一种正交变换，它类似多光谱遥感数据的主成分（PCA）分析方法。该正交变换能够将信号与噪声分离，变换后的前数个波段的特征值远远大于以后波段的特征值，且这些波段数据显示的地物影像清晰，集中地物的绝大部分光谱信息，随后的波段所包含的地物光谱信息依次减少，噪声增大（Green，A.A.，Berman，M.，Switzer，P.et al.，1988；Lee J.B et al.，1990；杨凯，2003）。图4-2-6为第I分区第7航带的短波红外27个波段的MNF正交变换波段图像：MNF波段1代表着整个波段的亮度背景，即光谱背景，在影像上都较其他的MNF波段亮；岩矿地质体的光谱信息集中在第2～6波段，影像十分清晰，但噪声也逐渐出现；第7波段的空间地形等纹理十分清晰；从第7～9波段开始明显出现系统噪声；第10波段以后随机噪声很强，几乎掩没了地质体的光谱信息及空间信息。对该航带的可见光、近红外波段采用类似方法进行分析，结果表明数据的信号与噪声能够分离。因此，HyMap数据信号和噪声分布正常，可见光、近红外和短波红外上的数据质量较好。
图4-2-6 MNF变换分离波段光谱信号与噪声
4.2.2.5 特征光谱波长检测
开展成像光谱遥感岩矿地质体是利用从成像光谱数据中提取的岩矿特征光谱信息直接与标准岩石、矿物的光谱特征进行匹配识别。识别的特征光谱波长位置是否正确将影响岩石、矿物识别与制图的效果。因此，需要对成像光谱数据反演的似反射率光谱特征数据波长进行检测。检测的方法是将具有特征光谱的已知点上HyMap反射光谱吸收特征波长位置与地面使用更高光谱分辨率的光谱仪实测的同点地物的光谱特征进行逐个吸收特征的波长位置对比。图4-2-7（a）是从HyMap成像光谱数据中提取的含绢云母端元矿物在2000～2500φ波段上的特征光谱曲线，这三种绢云母矿物中含Al-OH基团分别在2220φ（上），2210φ（中），2195φ（下）附近均有特征明显的吸收峰，吸收特征的波长位置依次向波长短的方向移动；图4-2-7（b）使用更高光谱分辨率的PIMA地面光谱仪在相同地理位置上实测的绢云母样品短波红外光谱特征曲线，绢云母样品中含Al-OH基团分别在2218φ（上），2206φ（中），2194φ（下）附近均有特征明显的吸收峰，吸收特征的波长位置也同样向波长短的方向移动。这三种含Al-OH绢云母矿物在地面与空中测量的波长差异分别为2φ，4φ和1φ。
图4-2-7 三种含绢云母矿物样品的HyMap图像光谱与PIMA光谱的特征波长对比
图4-2-8（b）是从航空HyMap成像光谱仪以及地面PIMA-Ⅱ在相同地理位置（图4-2-8（a））上实测的含
4.2.2.6 小结
通过上述对HyMap的影像质量目视分析、数据信噪比分析、数据稳定性分析、数据的MNF正交变换、提取光谱特征波长检测分析以及飞行质量分析，认为东天山试验区获取的HyMap成像光谱数据质量如下：①从可见光、近红外至短波红外上获取的128个波段光谱影像数据中仅有4个波段数据不能使用；②从可见光、近红外至短波红外数据的信噪比依次降低，在可见光约为120，近红外为110，在1000～1800φ短波红外上约为100，在1900～2500φ短波红外上约为75；③经过MNF变换分析得出HyMap数据的信号和噪声分布情况正常；④定标灯数据稳定，数据的动态范围大，高反射率的岩矿等地物数据信号无饱和现象；⑤提取的典型岩矿特征光谱波长最大可能漂移范围1～2φ。
综上所述，本试验获取的HyMap成像光谱数据信噪比较高，岩矿地质体影像清晰，反差较适中；提取的岩矿光谱特征曲线接近实测岩矿光谱曲线；数据的光谱信息可靠，可以应用于岩石与矿物填图。
图4-2-8 航空HyMap和地面PIMA-Ⅱ获取含方解石矿物的特征光谱对比
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达齐派君： 一、控制变量法.在研究涉及到几个变量的物理问题时,常常采取只允许一个条件改变、其它条件不变的方法来进行探究.控制变量法常用于探究物理规律的实验教学中.例如:在研究“电阻上的电流跟电压...
越西县15638965247： dpt格式的红外光谱用什么打开? - ？
达齐派君： 发展历程为了满足我国天气预报、气候预测和环境监测等方面的迫切需求,1994年将我国第二代极轨气象卫星“风云三号”列入航天技术“九五”规划,加快了发展FY-3卫星的步伐,2000年11月国务院正式批准立项.FY-3卫星的目标是获取地...
越西县15638965247： 成像光谱仪的性能参数和原理 - ？
达齐派君： 成像光谱仪主要性能参数是:(1)噪声等效反射率差(NEΔp ),体现为信噪比(SNR);(2)瞬时视场角(IFOV),体现为地面分辨率;(3)光谱分辨率,直观地表现为波段多少和波段谱宽. 高光谱分辨率遥感信息分析处理,集中于光谱维上进...
越西县15638965247： 遥感名词解释:1、遥感图像的质量评价. - ？
达齐派君： 遥感是以航空摄影技术为基础,在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术.开始为航空遥感,自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后,这就标志着航天遥感时代的开始.经过几十年的迅速发展,目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、...
越西县15638965247： phaf是什么？
达齐派君： 在通常情况下,多普勒参数是影响SAR成像质量的主要因素.目前,估计多普勒参数的算法主要有Mapdrift、相位梯度自聚焦以及对比度最优自聚焦等自聚焦算法,这些算法有一个共同的缺点,不能估计并补偿高阶多普勒参数.该文通过基于乘...
越西县15638965247： CT与核磁共振的区别是什么?性质一样吗?哪个更好? - ？
达齐派君： CT与(MRI)检查.在临床上二者各有优劣,并不是说谁比谁好;比如核磁在神经系统,软组织方面的检查要比CT清晰,但CT在骨质结构检查方面比核磁更好;在二者不相上下的检查范围内CT比MRI价格低,相当于1/2. 再次,核磁扫描切面...
越西县15638965247： 何谓指纹区?它有什么特点和用途 - ？
达齐派君： 红外光谱指纹区(1300~400cm-1,7.69~ 25微米)吸收峰的特征性强,可用于区别不同化合物结构上的微小差异.犹如人的指纹,故称为指纹区. 指纹区的情况不同,该区峰多而复杂,没有强的特征性,主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤...
