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第2l卷第 6期2002年 l 2月红外与毫米波学报J.

I n f r a r e d Mi l l i m.W a v e s Vo

1 .21,No.

6 De c e mb e r,

2 002 P HI 超光谱成 像 系统 及其海洋遥 感应用前景 分析 术 李红波 舒嵘薛永祺 ( 中 国科学 院上 海 技术 物理 研究 所,上海,200083)摘要超光谱 成 像仪 研 究是 成像 光谱 技 术领域 中的 一个 新的课 题.该 成像仪 利 用高 分 辨率 的焦 平 面探测 器在 保持 其 空间分 辨 率和 信噪 比的基 础上 , 可得 到 多达 几百个 波 段的 光谱 图像 数据 .本文阐述 了它 在 海洋 遥感应用 中的 发 展前 景 ,并分 析了PHI ( P u s h b r o o m H y p e r s p e e t r a l I m a g e r ) 仪器 及 其海 洋遥 感应 用. 关 键词 超 光谱 ,超 光谱成 像仪 , 海 洋遥感 . PUS HBRooM HYPERS PECTRAL I M AGER AND I TS , POTENTI AL APPLI CATI ON TO O CEANOGRAPHI C REM oTE S ENS I NG L I H o n g ・ ・ B o S HU R o n g XU E Y o n g ・ ・ Q i ( S h a n g h a i I n s t i t u t e o f T e c h n i c a l P h y s i c s ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,S h a n g h a i

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8 3 ,C h i n a ) Abs t r a c t P u s h b r o o m Hy p e r s p e e t r a l I ma g e r ( PHI )i s a n e w a n d s p e c i a l t o p i c o f s p e c t r a l i ma g i n g t e e h n i g u e f ie l d.I t u s e s h i g h r e s o l u t i o n CC D F P A t o g e t h u n d r e d s o f i ma g e d a t a o f s p e c t r a l b a n d s ,w hi l e k e e p i n g a h i g h s p a t i a l r e s o l u t i o n a n d h i g h SNR. The PHI,i t s oc e a ni c r e mo t e s en s i ng a p pl i c a t i on s a nd i t s pe r p e et s a r e a na l y s e d. Ke y W o r ds hy p e r s pe c t r a,hy p e r s r e et r a l i ma g e r,o c ea n i c r e mo t e s e ns i n g. 引言随着各种光谱 区域 焦平面探测器 制造 技术 的发 展,尤其是 可见光 、 近红 外光 谱范围的硅 C C D的商 品化 , 推动 了凝视 型推帚成像 光电遥 感器的发展 . 仪器利用探测器 的固体 自扫描 特性 , 使得 系统 以其 高 光谱 分辨力 、 高灵敏度 和 无机 械运 动部 件等 特点 而成为新 一代的推帚成像 系统. 目前 , 推帚式成像 光谱 技术 不论 在星载平 台或 者机载平台都是首 先考 虑的 技术 方案 , 可 以认 为 高光谱 遥感 一方面正在 由实 验 研究 阶段 逐步转 向实 际应用 阶段 , 而在技 术 发展 方 面则 由以航 空系统 为主开始 转 向于航空 和航 天高光 谱分 辨率 遥感系统 相结 合 的阶段 , 我 国早在 二十 世 纪九 十年代 中期在超光谱成 像仪 的研制方 面已经取 得 了令人 瞩 目的成 就,PHI.I(PushbroomHyperspec.tralIma g e r ) 、 P HI -

1 1相继研制成功 , 它们 工作在可见、近红外波段 , 在 植被 生长 状态 、 湿地 生态 环境调 查,地物精细光谱分 析,环境监 测和城市规划等方 面 国家

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0 9 一l0) 资助项 目稿件收 到 日期

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1 7, 修 改稿 收到 日期

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2 3 已经发挥 了和正在发挥着 重要 的作 用. 在海洋水质监测应用方面 , 用光谱能够观测水下 状况的只有可 见光 , 其 中穿透性 最强 的波 长范 围为

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6 1 x m( 蓝 光至黄光 ) , 被称 为 海洋 窗口 , 利 用成像 光谱技术可 以观测到海洋 中沉 积性悬浮物 、 浮 游生物 、 叶绿素 的分布等海况 , 例 如用于 估值 海洋沉 淀物和叶绿素含量 , 而叶绿素含量 的估值可 以用 于监 视海藻的生长和推 断水产研究 中浮游生物 的分布 和 鱼群位置. 对我 国而言 , 随着沿海地 区的工业化 、 城市 化的发展 , 海洋环境污染 日趋严重海洋 污染 给国家造 成 了巨大 的经济损失. 利用 P H I 成像光谱遥感技术不 但能够快速确定海洋 污染源 的位 置和运动 的大空 间 尺寸及高 的覆盖频率 , 而且还能够通过分析 获得 的光 谱图像直接识别海洋污染物 的类型 , 从 而为海洋环境 的治理提供快速有效 的科学依据.