一，我國(guó)遙感（測(cè)繪）衛(wèi)星以及地面站建設(shè)總體情況
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1999年10月14日，中國(guó)與巴西合作研制的地球資源衛(wèi)星“資源一號(hào)”在我國(guó)太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，這是我國(guó)第一顆自主的陸地資源遙感衛(wèi)星。隨后，我國(guó)遙感衛(wèi)星進(jìn)入快速發(fā)展階段。2012年，我國(guó)首顆民用高分辨率光學(xué)傳輸型立體測(cè)圖衛(wèi)星“資源三號(hào)”成功發(fā)射。2013年，高分一號(hào)衛(wèi)星升空，我國(guó)開(kāi)始擁有自主高分遙感衛(wèi)星。2014年，高分二號(hào)成功發(fā)射，我國(guó)擁有了自主研制的首顆空間分辨率優(yōu)于1米的民用光學(xué)遙感衛(wèi)星，我國(guó)遙感衛(wèi)星進(jìn)入亞米級(jí)“高分時(shí)代”。2016年，高分三號(hào)衛(wèi)星發(fā)射成功，是中國(guó)首顆分辨率達(dá)到1米的C頻段多極化合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像衛(wèi)星。
目前，中國(guó)衛(wèi)星發(fā)射中心共有5個(gè)[1]，分別是：中國(guó)創(chuàng)建最早、規(guī)模最大的衛(wèi)星發(fā)射中心，也是中國(guó)唯一的載人航天發(fā)射場(chǎng)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心；主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)，擔(dān)負(fù)通信、廣播、氣象衛(wèi)星等試驗(yàn)發(fā)射和應(yīng)用發(fā)射任務(wù)的西昌衛(wèi)星發(fā)射中心；擔(dān)負(fù)太陽(yáng)同步軌道氣象、資源、通信等多種型號(hào)的中、低軌道衛(wèi)星和運(yùn)載火箭的發(fā)射任務(wù)的太原衛(wèi)星發(fā)射中心；主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測(cè)衛(wèi)星等航天器的發(fā)射任務(wù)的文昌衛(wèi)星發(fā)射中心，以及具備全射向能力，海上發(fā)射能力的我國(guó)海上發(fā)射衛(wèi)星母港中國(guó)東方航天港。
1、近期衛(wèi)星發(fā)射情況
據(jù)憂思科學(xué)家聯(lián)盟（UCS）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[2]，截至2018年11月，我國(guó)運(yùn)營(yíng)或所有在軌活躍衛(wèi)星280顆，其中遙感衛(wèi)星134顆，占比47.86%，高于全球在軌衛(wèi)星中遙感衛(wèi)星所占的35.55%比重。
2019年底至今，高分系列衛(wèi)星方面，國(guó)家成功發(fā)射了高分十號(hào)，高分七號(hào)，高分十二號(hào)，高分九號(hào)02星、03星，高分多模衛(wèi)星，資源三號(hào)03星，高分十三號(hào)、高分十四號(hào)等衛(wèi)星。商業(yè)衛(wèi)星方面，中國(guó)第一顆商用遙感衛(wèi)星“吉林一號(hào)”衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，具有高分辨、超大幅寬、高速存儲(chǔ)、高速數(shù)傳等特點(diǎn)，為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、資源、環(huán)境等行業(yè)用戶(hù)提供更加豐富的遙感數(shù)據(jù)和產(chǎn)品服務(wù)。
GIS應(yīng)用于工程地質(zhì)，應(yīng)該主要側(cè)重于其空間分析和三維設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。
1、空間分析，這是GIS特有的優(yōu)勢(shì)，特別是針對(duì)空間位置的分析，而相關(guān)研究主題的空間位置也是工程地質(zhì)研究的重要內(nèi)容。
2、三維設(shè)計(jì)，GIS的另一優(yōu)勢(shì)就是良好的可視化表達(dá)，工程地質(zhì)的研究成果可以經(jīng)由GIS軟件予以體現(xiàn)。
至于遙感，在工程地質(zhì)中的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)方面：
1、地質(zhì)調(diào)查，利用高光譜遙感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的地表巖層進(jìn)行某些精細(xì)的分析，從而為地質(zhì)研究提供有效的數(shù)據(jù)支持，減少人力與物力的投入，可以不到現(xiàn)場(chǎng)就可以詳細(xì)指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐男畔ⅰ?/p>
2、地質(zhì)監(jiān)測(cè)，可以對(duì)大范圍區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害等進(jìn)行調(diào)查與檢測(cè)……等
對(duì)于兩者的結(jié)合那是顯而易見(jiàn)的，GIS與RS不分家，RS是GIS重要的數(shù)據(jù)元。
所謂高光譜遙感，即高光譜分辨率遙感，指利用很多很窄的電磁波波段（通常＜10 nm）從感興趣的物體獲取有關(guān)數(shù)據(jù)；與之相對(duì)的則是傳統(tǒng)的寬光譜遙感（通常＞100nm）且波段并不連續(xù)。高光譜圖像是由成像光譜儀獲取的，成像光譜儀為每個(gè)像元提供數(shù)十至數(shù)百個(gè)窄波段光譜信息，產(chǎn)生一條完整而連續(xù)的光譜曲線。它使本來(lái)在寬波段遙感中不可探測(cè)的物質(zhì)，在高光譜中能被探測(cè)。
近20年來(lái)，高光譜遙感技術(shù)迅速發(fā)展，它集探測(cè)器技術(shù)、精密光學(xué)機(jī)械、微弱信號(hào)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體，已成為當(dāng)前遙感領(lǐng)域的前沿技術(shù)之一。
1.2.1 高光譜遙感的起源和發(fā)展
隨著基礎(chǔ)理論和材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，近20年來(lái)，高光譜遙感技術(shù)迅速發(fā)展，已成為除雷達(dá)遙感、激光遙感、超高分辨率遙感等技術(shù)以外，當(dāng)前遙感領(lǐng)域的又一重要研究方向。
1.2.1.1 國(guó)外的高光譜成像儀研制情況
由于高光譜遙感在地物屬性探測(cè)方面的巨大潛力，成像光譜技術(shù)得到了普遍重視。
（1）機(jī)載高光譜成像儀
1983年，第一幅高光譜影像由美國(guó)研制的航空成像光譜儀（AIS-1）獲取，標(biāo)志著第一代高光譜成像儀的面世。1987年，美國(guó)宇航局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）研制成功航空可見(jiàn)光/紅外成像光譜儀（AVIRIS），這標(biāo)志著第二代高光譜成像儀的問(wèn)世。
（2）星載高光譜成像儀
在航天領(lǐng)域，由美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研制的對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃中的中分辨率成像光譜儀（MODIS），隨TER2RA衛(wèi)星發(fā)射，成為第一顆在軌運(yùn)行的星載成像光譜儀，從2000年開(kāi)始向地面?zhèn)魉蛨D像。
2000年，NASA發(fā)射的EO21衛(wèi)星上搭載的高光譜成像儀（Hyperion），地面分辨率為30m，已在礦物定量填圖方面取得了很好的應(yīng)用效果。2002年美國(guó)的海軍測(cè)繪觀測(cè)（NEMO）衛(wèi)星攜帶的海岸海洋成像光譜儀（COIS）具有自適應(yīng)性信號(hào)識(shí)別能力，滿(mǎn)足軍用和民用的不同需求。另外，2007年6月交付美Kirtland空軍基地的高光譜成像傳感器將通過(guò)Tac2Sat23衛(wèi)星載入太空。
目前，許多國(guó)家都在積極研制自己的高光譜傳感器，已明確有發(fā)射計(jì)劃的有德國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析計(jì)劃的EnMAP，南非的多傳感器小衛(wèi)星成像儀MSMI和加拿大高光譜環(huán)境與資源觀測(cè)者HERO。
1.2.1.2 國(guó)外高光譜影像分析技術(shù)的研究現(xiàn)狀
在成像光譜儀快速發(fā)展的同時(shí)，地物光譜數(shù)據(jù)庫(kù)、高光譜影像分析技術(shù)研究也得到了迅速發(fā)展。
地物光譜數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)方面，以美國(guó)最為先進(jìn)，有代表性的主要有JPL標(biāo)準(zhǔn)波譜數(shù)據(jù)庫(kù)、USGS波譜數(shù)據(jù)庫(kù)、ASTER波譜數(shù)據(jù)庫(kù)和IGCP2264波譜數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，美國(guó)空軍部門(mén)和環(huán)保局針對(duì)大氣污染和空氣成分的診斷建立了AEDC/EPA光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，并針對(duì)美國(guó)海軍研究室研制的HYDICE成像光譜儀建立了森林高光譜數(shù)據(jù)庫(kù)等。部分其他國(guó)家也展開(kāi)了光譜數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)研究和建設(shè)工作，如英國(guó)在20世紀(jì)90年代初針對(duì)海水顏色研究建立了海水光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。
美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、日本國(guó)家空間發(fā)展局（NASDA）和大學(xué)及研究所都有專(zhuān)門(mén)的高光譜影像應(yīng)用分析的研究機(jī)構(gòu)。
國(guó)外商業(yè)遙感圖像處理系統(tǒng)，相繼增加成像光譜數(shù)據(jù)處理模塊，其中具有代表性的有RSI公司的ENVI，PCI Geomatics公司的PCI，MicroImages公司的TNTmips等。
1.2.1.3 國(guó)內(nèi)高光譜遙感技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)緊密跟蹤國(guó)際高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合國(guó)內(nèi)不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用需求，于20世紀(jì)80年代中后期著手發(fā)展自己的高光譜成像系統(tǒng)。主要的成像光譜儀有中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的推掃式成像光譜儀（PHI）系列、實(shí)用型模塊化成像光譜儀（OMIS）系列、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研制的高分辨率成像光譜儀（C2HRIS）和西安光機(jī)所研制的穩(wěn)態(tài)大視場(chǎng)偏振干涉成像光譜儀（SLPIIS）。中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的中分辨率成像光譜儀（CMODIS）于2002年隨“神舟”三號(hào)發(fā)射升空，并成功獲取航天高光譜影像，其獲取影像從可見(jiàn)光到近紅外共30個(gè)波段，中紅外到遠(yuǎn)紅外的4個(gè)波段，空間分辨率為500 m。
2007年10月發(fā)射的“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星已攜帶中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所研制的干涉成像光譜儀升空，用于獲取月球表面二維多光譜序列圖像及可分辨地元光譜圖，通過(guò)與其他儀器配合使用對(duì)月球表面有用元素及物質(zhì)類(lèi)型的含量與分布進(jìn)行分析，獲得的數(shù)據(jù)用于編制各元素的月面分布圖。
從2007年到2010年，我國(guó)將組建環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座，將攜帶超光譜成像儀，采用0.45～0.95μm波段，平均光譜分辨率為5nm，地面分辨率為100m。
我國(guó)在積極研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成像光譜儀的同時(shí)，在地物光譜數(shù)據(jù)技術(shù)、高光譜影像分析技術(shù)等方面的研究中也取得了一系列可喜的成果。
20世紀(jì)90年代初期，中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所、遙感所等單位對(duì)大量的典型地物進(jìn)行了波譜采集，建立了我國(guó)第一個(gè)綜合性“地物波譜特性數(shù)據(jù)庫(kù)”。1998年，中國(guó)國(guó)土資源航空物探與遙感中心建立了“典型巖石礦物波譜數(shù)據(jù)庫(kù)”，其中包含了我國(guó)主要的典型巖石和礦物500 余種。2000年，中國(guó)科學(xué)院遙感所基于GIS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研制了典型地物波譜數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，記錄了10000多條地物波譜，并能動(dòng)態(tài)生成相應(yīng)的波譜曲線和遙感器模擬波段，實(shí)現(xiàn)了波譜數(shù)據(jù)庫(kù)與“3 S”技術(shù)的鏈接。
1.2.2 高光譜成像儀簡(jiǎn)介
1.2.2.1 國(guó)外高光譜成像儀系統(tǒng)介紹
（1）航空高光譜成像儀
1983年，世界上第一臺(tái)成像光譜儀AIS-1（Aero Imaging Spectrometer-1）在美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研制成功，并成功應(yīng)用于植被研究、礦物填圖等方面，向世界展示了高光譜成像技術(shù)具有的潛力。此后，美國(guó)機(jī)載先進(jìn)的可見(jiàn)光紅外成像光譜儀（AVIRIS）、加拿大的熒光線成像光譜儀（FLI）和在此基礎(chǔ)上發(fā)展的小型機(jī)載成像光譜儀（AIS）、美國(guó)Deadalus公司的MIVIS，GER公司的79波段機(jī)載成像光譜儀（ROSIS-10 和 ROSIS-20）、美國(guó)海軍研究所實(shí)驗(yàn)室的超光譜數(shù)字圖像采集試驗(yàn)儀（HYDICE）先后研制成功（表1.1）。
表1.1 國(guó)外主要的機(jī)載高光譜成像儀信息
近年來(lái)，成像光譜技術(shù)在資源調(diào)查、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲(chóng)害、土壤狀況、地質(zhì)勘查等方面的成功應(yīng)用讓世界各國(guó)看到了這項(xiàng)新技術(shù)的巨大前景與潛力，世界上一些有條件的國(guó)家競(jìng)相投入到成像光譜儀的研制和應(yīng)用中來(lái)。各國(guó)在研制的同時(shí)紛紛參考已有成像光譜儀的先進(jìn)技術(shù)，使得新研制的系統(tǒng)在繼承了老系統(tǒng)各種優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，很多方面得到了進(jìn)一步的提高，在穩(wěn)定性、探測(cè)效率、綜合性能等方面均得到了很大的進(jìn)步。其中，具有代表性的有美國(guó)的Probe、澳大利亞的HyMap、美國(guó)GER公司為德士古（TEXACO）石油公司專(zhuān)門(mén)研制的TEEMS系統(tǒng)等。
Probe-1和Probe-2是Earth Search Sciences公司開(kāi)發(fā)的另一個(gè)有影響的航空成像光譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)在0.4～2.5μm區(qū)有128個(gè)波段，光譜分辨率為18 nm。
HyMap即“高光譜制圖儀”（hyperspectral mapper）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是以澳大利亞Intergrated Spectronics公司為主研制的。HyMap在0.25～0.45μm光譜范圍有126個(gè)波段，同時(shí)在3～5μm和8～10μm兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)設(shè)置了兩個(gè)可供選擇的波段，共有128個(gè)波段。其數(shù)據(jù)在光譜定標(biāo)、輻射定標(biāo)和信噪比等方面都達(dá)到了較高的性能，總體光譜定標(biāo)精度優(yōu)于0.5 nm；短波紅外波段（2.0～2.5μm）的信噪比都高于500∶1 ，有的波段其信噪比甚至高達(dá)1000∶1。
TEEMS是德士古能源和環(huán)境多光譜成像儀（Texaco energy ＆ environmental multispectral imaging spectrometer）的簡(jiǎn)稱(chēng)。這是一臺(tái)由美國(guó)地球物理和環(huán)境研究公司（GER）應(yīng)德士古的技術(shù)要求與德士古的專(zhuān)家合作專(zhuān)門(mén)研制的具有200 多個(gè)波段、性能十分先進(jìn)的實(shí)用型高光譜成像儀。該系統(tǒng)在紫外、可見(jiàn)光、近紅外、短波紅外、熱紅外波段等波譜均具有成像能力，從而在石油地質(zhì)勘探特別是在勘探與油氣藏有關(guān)的特征中具有很大潛力。
近年來(lái)熱紅外成像光譜儀已有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。最具有代表性的是美國(guó)宇航公司研制的空間增強(qiáng)寬帶陣列光譜儀系統(tǒng)（spatially enhanced broadband array spectrograph system，SEBASS）。SEBASS有兩個(gè)光譜區(qū)：中紅外，3.0～5.5μm，帶寬為0.025μm；長(zhǎng)波紅外，7.8～13.5μm，帶寬為0.04μm。它在中波紅外區(qū)和長(zhǎng)波紅外區(qū)分別有100個(gè)、142個(gè)波段；所使用的探測(cè)器為兩塊128*128的Si：As焦平面，有效幀速率為120Hz，溫度靈敏度為0.05℃，信噪比＞2000。熱紅外成像光譜儀為更好地反映地物的本質(zhì)提供了珍貴的數(shù)據(jù)，已經(jīng)被應(yīng)用于探礦、地質(zhì)填圖、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)林資源制圖、植被長(zhǎng)勢(shì)等諸多領(lǐng)域。
（2）航天高光譜成像儀
美國(guó)先后研制出中分辨率成像光譜儀（MODIS），EO-1高光譜衛(wèi)星，并與日本合作研制出的先進(jìn)星載熱發(fā)射反射輻射計(jì)（advanced satellite thermal emission/reflection radiometer）以及美國(guó)軍方的“Might-Sat”高光譜衛(wèi)星，在航天成像光譜技術(shù)研究方面一直在世界遙遙領(lǐng)先。
MODIS是EOS-AM1衛(wèi)星（1999年12月發(fā)射）和EOS-PM1（2002年5月發(fā)射）上的主要探測(cè)儀器——中分辨率成像光譜儀，也是EOS Terra平臺(tái)上唯一進(jìn)行直接廣播的對(duì)地觀測(cè)儀器。通過(guò)MODIS可以獲取0.4～14μm范圍內(nèi)的36個(gè)波段的高光譜數(shù)據(jù)，為開(kāi)展自然災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、全球環(huán)境和氣候變化以及全球變化的綜合性研究提供了重要的數(shù)據(jù)源。
MODIS是搭載在terra和aqua衛(wèi)星上的一個(gè)重要的傳感器，是衛(wèi)星上唯一將實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)x波段向全世界直接廣播，并可以免費(fèi)接收數(shù)據(jù)并無(wú)償使用的星載儀器。MODIS可獲取0.4～14μm范圍內(nèi)的36個(gè)波段的高光譜數(shù)據(jù)，為開(kāi)展生態(tài)環(huán)境研究、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、全球環(huán)境和氣候變化等研究提供了重要的數(shù)據(jù)源。
ASTER搭載在Terra衛(wèi)星上的星載熱量散發(fā)和反輻射儀，是于1999年12月18日發(fā)射升空的，由日本國(guó)際貿(mào)易和工業(yè)部制造。一個(gè)日美技術(shù)合作小組負(fù)責(zé)該儀器的校準(zhǔn)確認(rèn)和數(shù)據(jù)處理。ASTER是唯一一部高分辨解析地表圖像的傳感器，其主要任務(wù)是通過(guò)14個(gè)頻道獲取整個(gè)地表的高分辨解析圖像數(shù)據(jù)——黑白立體照片。ASTER能在4到16天之內(nèi)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行成像，具有重復(fù)覆蓋地球表面變化區(qū)域的能力。ASTER數(shù)據(jù)特點(diǎn)之一是基于用戶(hù)要求的觀測(cè)，即根據(jù)用戶(hù)提出的要求來(lái)隨時(shí)隨地地獲取影像。ASTER的寬譜覆蓋和高分辨能力給科學(xué)家們?cè)谥T如監(jiān)測(cè)冰河的前進(jìn)與退卻，對(duì)潛在的活火山的監(jiān)測(cè)，鑒別作物能力，對(duì)云層形態(tài)及物理狀況的監(jiān)測(cè)，濕地評(píng)估，熱污染監(jiān)測(cè)，珊瑚礁的退化，土壤及地質(zhì)的表面溫度繪圖，以及測(cè)量地表的熱平衡等眾多學(xué)科領(lǐng)域提供了可供鑒定的信息。
美國(guó)宇航局（NASA）的地球軌道一號(hào)（EO-1）是美國(guó)NASA新千年計(jì)劃的一部分，在2000年11月21日發(fā)射。地球觀測(cè)1號(hào)衛(wèi)星與LandSat-7覆蓋相同的地面軌道，兩顆衛(wèi)星對(duì)同一地面的探測(cè)時(shí)間相差約1分鐘的時(shí)間。EO-1帶有三個(gè)基本的遙感系統(tǒng)，即高級(jí)陸地成像儀（advanced land imager，ALI），高光譜成像儀（HYPERION）以及大氣校正儀（liner etalon imaging spectrometer arrey atmospheric correction，LAC）。EO-1上搭載的高光譜遙感器hyperion是新一代航天成像光譜儀的代表，也是目前唯一在軌的星載高光譜成像光譜儀以及唯一可公開(kāi)獲得數(shù)據(jù)的高光譜測(cè)量?jī)x，共有242個(gè)波段，光譜范圍為400～2500nm，光譜分辨率達(dá)到10nm，空間分辨率為30m。
2000年7月，美國(guó)發(fā)射的MightSat-Ⅱ衛(wèi)星上搭載的傅立葉變換高光譜成像儀（fourier transform hyperspectral imager，F(xiàn)THSI）是干涉成像光譜儀的成功典范。
歐洲空間局于2001年10月成功發(fā)展了基于空中自治小衛(wèi)星PROBA小衛(wèi)星的緊密型高分辨率成像光譜儀（CHRIS），并發(fā)射成功。CHRIS在415～1050μm的成像范圍內(nèi)有五種成像模式，不同的模式下其波段數(shù)目、光譜分辨率和空間分辨率不等，波段數(shù)目分別是18 ，37和62 ，光譜分辨率為5～15nm，空間分辨率為17～20m或者34～40m。CHRIS能夠從五個(gè)不同的角度（觀測(cè)模式）對(duì)地物進(jìn)行觀測(cè)，這種設(shè)計(jì)使得其能獲取地物反射的方向性特征。
歐洲空間局繼美國(guó)AM-1 MODIS之后于2002年3月又成功發(fā)射了Envisat衛(wèi)星，這是一顆結(jié)合型大平臺(tái)先進(jìn)的極軌對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。其中分辨率成像光譜儀（MERIS）為一視場(chǎng)角為68.5°的推掃型中分辨率成像光譜儀，其地面分辨率為300m，在可見(jiàn)光-近紅外光譜區(qū)有15個(gè)波段，可通過(guò)程序控制選擇和改變光譜段的布局。
日本繼ADEOS-1之后于2002年12月發(fā)射了后繼星ADEOS-2 ，其上搭載了日本宇宙開(kāi)發(fā)事業(yè)團(tuán)的兩個(gè)遙感器（AMSR和GLI）和國(guó)際或國(guó)內(nèi)合作者提供的三個(gè)遙感器（POLAR，ILAS-Ⅱ，Sea Winds）。GLI在可見(jiàn)光-近紅外和短波紅外分別有23個(gè)、6個(gè)波段，而在中紅外和熱紅外則有7個(gè)波段。到目前為止，已發(fā)射的具有代表性的星載成像光譜儀如表1.2所示。
表1.2 國(guó)外主要星載高光譜成像儀
1.2.2.2 我國(guó)高光譜成像儀系統(tǒng)介紹
（1）航空高光譜成像儀
我國(guó)成像光譜儀的發(fā)展經(jīng)歷了從多波段掃描儀到成像光譜掃描，從光機(jī)掃描到面陣CCD探測(cè)器固態(tài)掃描的發(fā)展過(guò)程。
“八五”期間，新型模塊化航空成像光譜儀（modular aero imaging spectrometer，MAIS）的研制成功標(biāo)志著我國(guó)的航空成像光譜儀技術(shù)和應(yīng)用取得了重大突破。此后我國(guó)自行研制的推掃型成像光譜儀（PHI）和實(shí)用型模塊成像光譜儀系統(tǒng)（OMIS）在世界航空成像光譜儀大家庭里占據(jù)了重要的地位。
（2）航天高光譜成像儀
我國(guó)于2002年3月發(fā)射的神舟3號(hào)無(wú)人飛船中就搭載了一個(gè)中分辨率的成像光譜儀（CMODIS），該儀器共有34個(gè)波段，波長(zhǎng)范圍在0.4～12.5μm。此外，環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星搭載了115個(gè)波段的高光譜遙感器。“風(fēng)云-3”氣象衛(wèi)星搭載的中分辨率成像光譜儀具有20個(gè)波段，成像范圍包括可見(jiàn)光、近紅外、中紅外和熱紅外；“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星搭載了我國(guó)自行研制的干涉成像光譜儀來(lái)探測(cè)月球物質(zhì)。
1.2.3 高光譜遙感成像特點(diǎn)與數(shù)據(jù)表達(dá)
高光譜成像獲取的圖像包含了豐富的空間、輻射和光譜三重信息。其主要特點(diǎn)是將傳統(tǒng)的圖像維與光譜維信息融合為一體，在獲取地表空間圖像的同時(shí)，得到每個(gè)地物的連續(xù)光譜信息。高光譜數(shù)據(jù)是一個(gè)光譜圖像的立方體，它由空間圖像維、光譜維（從高光譜圖像的每一個(gè)像元中可以獲得一個(gè)“連續(xù)”的光譜曲線）和特征空間維（高光譜圖像提供的是一個(gè)超維特征空間，挖掘高光譜信息需要深切了解地物在高光譜數(shù)據(jù)形成的N維特征空間中分布的特點(diǎn)與行為）。
1.2.4 高光譜遙感的主要應(yīng)用領(lǐng)域
由于高光譜遙感能提供更多的精細(xì)光譜信息，有些學(xué)者將高光譜遙感的研究從最開(kāi)始的礦物識(shí)別擴(kuò)展到了水體、植被與生態(tài)、環(huán)境資源勘探等方面，但目前主要集中在地質(zhì)、植被和水環(huán)境等研究領(lǐng)域。
1.2.4.1 在植被監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
高光譜遙感由于其具有超高的光譜分辨率，為植被參數(shù)估算與分析，植被長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)及估產(chǎn)等方面提供了有力的支撐。
1）植物的“紅邊”效應(yīng)：“紅邊（REP）”是綠色植物葉子光譜曲線在680～740nm之間變化率最快的點(diǎn)，也是一階導(dǎo)數(shù)光譜在該區(qū)間內(nèi)的拐點(diǎn)?！凹t邊”是植物光譜曲線最典型的特征，能很好地描述植物的健康及色素狀態(tài)。當(dāng)“紅邊”向紅外方向移動(dòng)時(shí)，一般可以判定綠色植物葉綠素含量高、生長(zhǎng)活力旺盛；相反，當(dāng)“紅邊”向藍(lán)光方向移動(dòng)時(shí)，一般可能是植物處于缺水等原因造成葉片枯黃等不健康狀態(tài)。當(dāng)植物覆蓋度增大時(shí)“紅邊”的斜率會(huì)變陡。
2）植被指數(shù)：植被指數(shù)主要反映植被在可見(jiàn)光、近紅外波段反射與土壤背景之間差異的指標(biāo)，各個(gè)植被指數(shù)在一定條件下能用來(lái)定量說(shuō)明植被的生長(zhǎng)狀況，是利用遙感光譜數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)地面植物生長(zhǎng)和分布、定性、定量評(píng)估植被的一種有效方法。根據(jù)不同的研究目的，人們已經(jīng)提出了幾十種植被指數(shù)，如比值植被指數(shù)RVI，歸一化植被指數(shù)NDVI，差值環(huán)境植被指數(shù)DVIEVI，垂直植被指數(shù)PVI，土壤調(diào)整植被指數(shù)SAVI等。
1.2.4.2 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
高光譜遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在快速、精確地進(jìn)行作物生長(zhǎng)信息的提取、作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、估算植被（作物）初級(jí)生產(chǎn)力與生物量、估算光能利用率和蒸散量及作物品質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，從而相應(yīng)調(diào)整物資的投入量，達(dá)到減少浪費(fèi)，增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)，保護(hù)農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境質(zhì)量的目的。使用高光譜遙感數(shù)據(jù)估計(jì)作物的農(nóng)學(xué)參數(shù)主要有兩類(lèi)方法：一是通過(guò)多元回歸方法建立光譜數(shù)據(jù)或由此衍生的植被指數(shù)與作物農(nóng)學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系；二是通過(guò)作物的紅邊參數(shù)來(lái)估計(jì)作物的物候性狀及其農(nóng)學(xué)參數(shù)。
1.2.4.3 在大氣和環(huán)境方面的應(yīng)用
高光譜遙感憑借其超高的光譜分辨率可以識(shí)別出寬波段遙感無(wú)法識(shí)別的因大氣成分變化而引起的光譜差異，使人們利用高光譜遙感對(duì)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境情況進(jìn)行定量分析成為可能。利用高光譜技術(shù)可以探測(cè)到污染地區(qū)的化學(xué)物質(zhì)異樣，從而確定污染區(qū)域及污染原因；高光譜圖像也可用來(lái)探測(cè)危險(xiǎn)環(huán)境因素，例如，精確識(shí)別危險(xiǎn)廢礦物，編制特殊蝕變礦物分布圖，評(píng)價(jià)野火的危險(xiǎn)等級(jí)，識(shí)別和探測(cè)燃燒區(qū)域等。
1.2.4.4 在地質(zhì)方面的應(yīng)用
地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查是高光譜遙感應(yīng)用中最成功的一個(gè)領(lǐng)域。各種礦物和巖石在電磁波譜上顯示的診斷性光譜特征可以幫助人們識(shí)別不同礦物成分。在地質(zhì)方面主要利用其探測(cè)巖石和礦物的吸收、反射等診斷性特征，從而進(jìn)行巖石礦物的分類(lèi)、填圖和礦產(chǎn)勘查。
1.2.4.5 在軍事上的應(yīng)用
由于高光譜影像具有豐富的地面信息，可用于精確識(shí)別地物種類(lèi)，在軍事偵察、識(shí)別偽裝方面得到了成功的應(yīng)用。美國(guó)海軍設(shè)計(jì)的超光譜成像儀可在0.4μm～2.5μm光譜范圍內(nèi)提供210 個(gè)成像光譜數(shù)據(jù)，可獲得近海環(huán)境目標(biāo)的動(dòng)態(tài)特征，例如海水的透明度、海洋深度、海洋大氣能見(jiàn)度、海流、潮汐、海底類(lèi)型、生物發(fā)光、海灘特征、水下危險(xiǎn)物、油泄露、大氣中水汽總量和次見(jiàn)度卷云等成像數(shù)據(jù)，對(duì)近海作戰(zhàn)有十分重要的支撐意義。
重慶分公司
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