高光谱图像仿真与管理系统原理

自然界中的一切物体都会反射太阳辐射或发射自身热辐射，地物之间的光谱特性（反射、发射）存在较大的差异，遥感成像探测就是利用地物之间光谱特性的差异来识别、探测地表的组成成份，如遥感探矿。

地物的光谱特性是由本身物理化学属性所决定的，在利用遥感成像技术对农作物进行监测，就是通过不同时期的遥感影像观察植被光谱特征性的变化，计算农作物中叶绿素、水分含量的变化，从而获得农作物成长情况与受害情况。而且在不同波段范围内地物表现出的光谱特性是不尽相同的。

由于地物的这种光谱特性在波段之间的差异性，目前的遥感探测技术已经广泛应用了高光谱遥感，在可见光或近红外、远红外等波段处精确的反映地物的光谱特性，为地物的探测提供全面的数据。

遥感成像技术是研究如何探测场景中地物的反射和发射辐射，并将辐射能量通过电子系统转换为图像信号的科学技术。典型的遥感成像系统由探测系统、光学系统、扫描器和信号处理系统四大部分组成。

因此遥感成像技术的发展综合了遥感探测器、光学系统、扫描技术以及信号处理等科技成果。遥感成像仿真及对地物辐射信号在大气和传感器中传输过程的模拟实现。遥感成像仿真是对场景辐射分布、在介质中的传播和在探测器里能量转换过程的模拟。

在整个光谱成像仿真中，需要综合考虑场景中地物的几何分布、地物的光谱辐射特性、成像时的大气条件、传感器光学系统、探测器、电子系统等对遥感成像的影像。遥感成像技术的成像过程设计的因素复杂，不同地物、大气条件、观测传感器对获取的结果影响很大。如何正确仿真这些复杂过程，是遥感成像仿真的关键所在。

遥感成像仿真是基于遥感成像机理，模拟某种成像条件下（大气条件、传感器平台）地物在成像系统中生成的遥感图像，仿真图像中既包含了地物的几何特性也包含了地物的光谱特性。遥感图像仿真包含以下几个重要的过程：

（1）建立场景的三维模型，获得场景的空间几何结构和相应地物的光谱属性；

（2）根据成像机理，将像元按照成像空间分变率划分为不同地物属性、不同法向量的三维场景面元；

（3）根据辐射理论，建立场景中每个面元的辐射模型，并根据像元中所有面元之间的三维几何结构，计算像元内各面元之间的相互辐射；

（4）考虑遥感成像时的大气条件，根据大气的辐射传输特性，计算大气对辐射传输的影响；

（5）模拟传感器对地物辐射能量的响应，即每个通道内辐射能量的积分累加。