高光譜遙感的發(fā)展前景

將來高光譜衛(wèi)星傳感器將以AVIRIS的工作方式測量太陽反射光譜。它們將提供多時相全球各個區(qū)域的高光譜圖像(Green等，1998)。幾個新的航天成像光譜儀已被研制出來。美國宇航局計劃將兩個成像光譜儀作為地球觀測系統(tǒng)(EOS)的一部分，于1999年底或稍遲的時候送入地球軌道。這兩個光譜儀是中等分辨率成像光譜儀(MODIS)和高分辨率成像光譜儀(HIRIS)(Vane&Goetz,1993;和Gupta,1991)。攜帶MODIS的EOS-AM衛(wèi)星已于1999年12月8日上午在加州Vandenberg空軍基地被成功地送入軌道，儀器調試于2000年2月完成。

MODIS是EOS計劃(又稱Terra計劃)中用于觀測全球生物和物理過程的儀器，每天可完成一次全球觀測。該儀器計劃搭載于EOS-AM(上午軌道)和PM(下午軌道)系列衛(wèi)星上，提供長期觀測，從中人們可以獲得對地球表面和大氣層底部全球動力過程的進一步認識。MODIS是一個真正多學科綜合的儀器，可以對高優(yōu)先級的大氣(云及其相關性質)、海洋(洋面溫度和葉綠素)及地表特征(土地覆蓋變化、地表溫度、植被特性)進行一致的、同步觀測。該儀器可望對整個地球系統(tǒng)，包括陸、洋、氣過程間的相互作用的進一步認識作出重大貢獻。MODIS仍延用傳統(tǒng)的成像輻射計的思想，由橫向掃描鏡、光收集器件、一組線性探測器陣列和位于4個焦平面上的光譜干涉濾色鏡組成。這種光學設計可為地學應用提供0.4～14.5μm之間的36個離散波段的圖像，星下點空間分辨率可為250m、500 m或1km。MODIS每兩天可連續(xù)提供地球上任何地方的白天反射圖像和白天/晝夜的發(fā)射光譜圖像。每個MODIS儀器的設計工作壽命為5年，4個儀器期望在1999年和2006年間發(fā)射。用于搜集供全球變化研究的15年數(shù)據(jù)集。

HIRIS將有30m的空間分辨率，獲取0.4～2.5μm波長范圍的10nm寬的192個連續(xù)光譜段。它是AVIRIS的繼承者。HIRIS將獲取沿飛行方向前后+60°～-30°及橫向±24°的圖像。雖然它的周期為16天，但由于它的指向能力，對于一些特殊區(qū)域，其覆蓋頻率將會更高。HIRIS數(shù)據(jù)將用于識別表面物質、測量小目標物的二向性反射分布函數(shù)(BRDF)及執(zhí)行小空間范圍的生態(tài)學過程的詳細研究。

美國的行星地球計劃(MTPE)和EOS計劃是全球性的，一直會延續(xù)到2014年以后(Asrar & Greenstone,1995)。與此同時，NASA計劃于2000年4月發(fā)射壽命為一年的試驗衛(wèi)星EO-1,攜帶Hyperion(高光譜成像儀)、ALI(先進的陸地成像儀)等高光譜傳感器和大氣糾正儀(Atmospheric Corrector)。該計劃將為本世紀高光譜衛(wèi)星遙感對地觀測奠定基礎。這些計劃的最終目的是評價各種地球系統(tǒng)過程，包括水文過程、生物地球化學過程、大氣過程及固體地球過程。成像光譜儀(星載)將成為這些計劃實施中的關鍵儀器。但是這種星載成像光譜儀仍會面臨重大難題，如衛(wèi)星的飛行高度和速度能引起從空間測量高質量光譜的困難，為精確地測量光譜、輻射值及空間位置的定標需要新的處理方法和能力。因此，AVIRIS系統(tǒng)和其它航空成像光譜儀將會繼續(xù)為科研和應用提供高質量的高光譜圖像數(shù)據(jù)，并用來驗證第一代星載成像光譜儀的工作性能(Green等，1998)。對于現(xiàn)有的航空成像光譜儀技術系統(tǒng)亦需要完善。例如，在傳感器方面，需要改善其獲取數(shù)據(jù)的性能，提高圖像數(shù)據(jù)的信噪比，增強機上實時數(shù)據(jù)處理能力；在數(shù)據(jù)分析處理方面，強調大氣訂正、信息提取技術，要求發(fā)展新算法和完善已有的算法，并向構成標準化應用處理算法軟件包(工具)方向努力，特別是發(fā)展和完善那些針對高光譜海量數(shù)據(jù)和豐富光譜信息特點設計的算法和軟件，以提高高光譜數(shù)據(jù)處理效率以及分析、研究和應用水平。