高光谱探测技术
hyperspectral technology
20世纪80年代兴起的海洋光学探测技术。高分辨率光谱探测技术的简称。它以几乎连续的几百个光谱通道探测物体的详细光谱特征，与以往多波段光谱探技术仅仅设置约十几个离散的光谱通道有本质差别。
高光谱探测技术广泛地应用于地质、生态，大气科学、水文和海洋等学科中。
1.仪器
高光谱探测需要覆盖一定波谱范围传感器，现有的高光谱传感器分为两种：成像光谱仪和非成像光谱仪，主要搭载在不同飞行高度的飞机、卫星以及地面工作平台上。
地面非成像光谱仪主要在野外或实验室测量地质矿物植被、水体以及其他物体的光谱反射率、透过率或辐射率。不仅可以帮助理解地物的高光谱特性，建立测量的光谱数据和物体属性之间的关系，同时也用于机载或者星载成像光谱仪的表面校准。
随着最近几十年光电技术的迅速发展，出现许多新型的高光谱分辨率光谱仪。其基本工作原理是由光谱仪通过探头获取目标光线，通过光电转换器件转换为电信号，然后由A/D（数/模）转换器件变成数字信号，进入计算机。
成像光谱仪是高光谱探测技术重大发展。它将成像技术和光谱技术结合，在探测物体空间待征的同时对每个空间像元色散形成几十个到上百个波段窄波段的连续光谱，具有很高的光谱分辨率（一般小于10纳米），适用于精细的遥感定量分析（见图）。
目前具有实用功能的成像光谱仪及其应用主要集中在航空遥感领域，星载成像光谱仪也在发展中。
1983年，第一台航空成像光仪AIS-1在美国加州理工学院喷气实验室（JPL）研制成功。此后中国、加拿大、澳大利亚、法国和德国等，也竞相进行成像光谱仪的研制和应用研究，至今约有50台成像光谱仪。2001年11月美国海军设计的地球观测卫星EQ-1上搭载了220波段的高光谱成像仪。
2.特点
传统的多光谱遥感技术与高光谱探测技术相比的特点是：
①传统的多光谱遥感器波段的宽度多为100～200纳米量级。而高光谱技术以纳米量级的波段宽度对目标进行连续的光谱成像。因此，传统的多光谱技术不可探测的地表特性，可用高光谱技术探测。研究表明，许多地表物质的吸收特征在吸收峰深度一半处的宽度为20～40纳米，因此传统的多光谱探测手段无法探测这些具有光谱吸收特征的地表物质，而高光谱技术获得连续波段宽度一般在10纳米之内，有足够的光分辨率区分它们。
②多光谱和中分辨率传感器的光谱通道几乎是离散的，每个光谱通道的变量相对独立。高光谱传感器在可见光波段几乎是连续的光谱通道，每个像元点在各通道的灰度值都可形成一条精细的光谱曲线，即所谓“谱像合一”，与各通道的变量函数关联。在近岸海岸带研究中，由于海洋光学组分和海洋物理参数是协变的，不能独立处理。过去基于多光谱传感器及其反演方法基本不适用近岸海域的光学组分的调查与分析。因此，高光谱探测技术可以有效解决沿岸海域或Ⅱ类水域光学组分的反演问题。
③多光谱反演方法可采用各种简单数学运算获取物体属性参数。但高光谱探测，其波段的相关性强，相关系数大，数据的冗余现象更加明显，所以高光谱数据反演方法需要寻求一种对于光谱形状相对灵敏的多维、多变量数学方法。例如，基于协方差矩阵的主成分分析方法、光谱微分技术、光谱匹配方法、人工神经网络方法和光谱优化算法等。
④海面向上高光谱辐射携带了浅海或上层海洋的海洋光学参数垂直分布信息，从海洋高光谱图像数据可以获取浅海或上层海洋的海洋光学参数垂直分布。从而成为探测浅海或上层海洋的温跃层、浅海地形、浅海底质、珊瑚礁分布、海洋内波等一种有效的技术手段。
摘自：《中国大百科全书（第2版）》第7册，中国大百科全书出版社，2009年
