光谱的“显微镜”——高光谱遥感

众所周知，彩虹的形成是由于雨后的大气充当了光谱显微镜，将包含有不同波长的太阳光进行了色散处理，使得不同波长的光按照波长大小顺序进行排列。而这些排列着的光即为光谱。本文带大家认识光谱及高光谱遥感。

光谱——物质独有的身份证

我们知道，太阳光是由多种颜色光构成的复色光，与彩虹的形成相似，通过棱镜等装置进行分光后能够显现出一系列的单色光。这些单色光按不同波长（或频率）大小依次排列形成的图案，就是光谱。

地球上不同的元素及其化合物，由于物质组成、结构等不同，都具有不同的光谱特征。这些独特的光谱特性，类似于人类指纹的功能，是遥感科学中用以识别和分析不同物体特征的一种重要“身份证”。

多光谱与高光谱

多光谱与高光谱的本质区别是光谱分辨率的大小。

那什么是光谱分辨率呢？通俗的说就是：当你能够看到彩虹的7种颜色，而你的朋友能够看到14种颜色，那么你朋友的眼睛便具有了更高的光谱分辨率。

类似地，将同样的光切分成10份就是多光谱，而切成100份就是高光谱了。

具体表现形式就在于对细节信息的展现上。

如RGB三个通道的多光谱能够对我们肉眼看到的彩色影像进行高度还原，而高光谱不仅能够还原影像在空间维度上的信息，还能够对目标地物在光谱维上的细节信息进行精确的反映。

由于不同物体反射或发射的不同谱段信息各不相同，即具有不同的“身份信息”，高光谱便通过“指纹光谱”的方法准确地捕获这一重要标志，进一步提高人眼及遥感的观测能力。

高光谱遥感及其应用

高光谱遥感是一种以测谱学原理为基础，在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域获取许多窄且光谱连续的影像数据的技术。它像显微镜一样能够灵敏地感知光谱维辐射的信息，使人类的认识冲破可见光与视觉的限制、愈加接近地表辐射信号的物理本质。

高光谱遥感是把成像技术和光谱技术结合的多维信息获得技术，又被称为成像光谱遥感。它的“图像立方体”结构和形式使高光谱数据具备“图谱合一”的特点和优势，在获取成像区域的二维几何空间信息的同时，对光谱维信息也进行了捕获。

因此，高光谱影像中每个像元在传感器成像的瞬间，视场角内会有几十甚至上百个连续谱段的光谱信息。通过分析光滑而连续的光谱曲线，能够区分不同地表物体的诊断性光谱特征，使得高光谱遥感能够探测和识别到本来在宽波段多光谱遥感图像中不可探测的地物。

这一特性使高光谱遥感广泛应用于矿产勘探、精准农业、国防军事、水质检测、森林火灾、土地利用变化监测、蝗灾治理等各个领域。

近年来，随着我国高光谱遥感技术的发展，极大地增强了人们在区域乃至全球范围内资源开发利用、检测和成图能力，拓展了人们的视野。