高光譜遙感技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前遙感領(lǐng)域的前沿技術(shù)。高光譜遙感具有不同于傳統(tǒng)遙感的新特點：

　　光譜技術(shù)能檢測到被測物體的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等指標(biāo)。多光譜儀及高光譜儀是基于點的測量，而高光譜成像儀的測量所得到是目的物面上的光譜圖。因此，高光譜成像技術(shù)是光譜分析技術(shù)和圖像分析技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是二者結(jié)合的產(chǎn)物。高光譜成像技術(shù)不僅具有光譜分辨能力，還具有圖像分辨能力，利用高光譜成像技術(shù)不僅可以對待檢測物體進(jìn)行定性和定量分析，而且還能進(jìn)對其進(jìn)行定位分析。 

圖1  葉片不同部分的光譜反射率（1000-2500nm）

高光譜成像系統(tǒng)的主要工作部件是成像光譜儀，它是一種新型傳感器，研制這類儀器的目的是為獲取大量窄波段連續(xù)光譜圖像數(shù)據(jù)，使每個像元具有幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。它是一系列光波在不同波長處的光學(xué)圖像，通常包含數(shù)十到數(shù)百個波段，光譜分辨率一般為小于10nm(江蘇雙利合譜科技有限公司的GaiaSky-mini2，*高可具有1440個波段，光譜分辨率達(dá)2.8nm，光譜采樣間隔達(dá)0.41nm)。由于高光譜成像所獲得的高光譜圖像對圖像中的每個像素都能提供一條幾乎連續(xù)的光譜曲線，其在待測物上獲得空間信息的同時又能獲得比多光譜更為豐富光譜數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息可用來生成復(fù)雜模型，來進(jìn)行判別、分類、識別圖像中的材料。

圖2  無人機(jī)高光譜影像用于識別不同的地物分類

　　通過高光譜成像獲取待測物的高光譜圖像包含了待測物的豐富的空間、光譜和輻射三重信息。這些信息不僅表現(xiàn)了地物空間分布的影像特征，同時也可能以其中某一像元或像元組為目標(biāo)獲取它們的輻射強(qiáng)度以及光譜特征。影像、輻射與光譜是高光譜圖像中的3個重要特征，這3個特征的有機(jī)結(jié)合就是高光譜圖像。 

　　高光譜圖像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)立方體(cube)。通常圖像像素的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別用z和Y來表示，光譜的波長信息以(Z即軸)表示。該數(shù)據(jù)立方體由沿著光譜軸的以一定光譜分辨率間隔的連續(xù)二維圖像組成。

圖3  高光譜三維立體圖

　　地面使用的成像光譜儀多為推掃式，配備旋轉(zhuǎn)位移臺或線形位移臺，以產(chǎn)生兩種效果：成像光譜儀運動而待測物目標(biāo)靜止，或者成像光譜儀靜止而待測目標(biāo)運動的效果。目前，已經(jīng)有新型的地面成像光譜儀，如江蘇雙利合譜科技有限公司生產(chǎn)的GaiaField和GaiaSky-mini系列的可見-近紅外成像光譜儀，利用儀器內(nèi)部的掃描裝置實現(xiàn)推掃成像，即光譜儀和被測物均不運動即可完成高光譜成像，而不需要配備位移云臺，儀器更為輕巧便攜，便于野外使用。

圖4   內(nèi)置推掃式的便攜式高光譜成像儀GaiaField

圖5   內(nèi)置推掃式的無人機(jī)高光譜成像儀GaiaSky-mini