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高光谱卫星纵向对比

来源:本站   发布时间: 2022-07-28 14:40:26   浏览:765次  字号: [大] [中] [小]

高光谱卫星及其对应传感器、分辨率等参数加以汇总、对比,如表2所示。其中,由于不同高光谱传感器在不同波段对应光谱分辨率变化较大,因此表2未单独列出光谱分辨率。此外,其中还增添了由于相关信息较为缺少,而未在本文第2部分提及的EnMAP HSI、ALOS-3 HISUI资料。

由上述第2部分内容与表2可以看到,在高光谱卫星的基本参数层面,随着时代发展,成功升空的高光谱卫星数量逐渐增多,且在空间分辨率、波段范围与幅宽等方面不断取得突破;尤其是空间分辨率与波段数两个参数,整体发展、进步趋势最为良好。MODIS通过其较高的时间分辨率、较大的图像面积与波段范围,成为21世纪初至今观测地球重要的遥感信息来源之一;但其波段数量并不算充足。EO-1 Hyperion较之MODIS具有更多的波段数量,在21世纪初期便提供了高空间分辨率、多波段数的高光谱数据,极大方便相关科研人员开展研究工作,因此可以看到,基于Hyperion高光谱数据的预处理、反演模型建立等文献十分丰富;但其在图像覆盖范围方面存在一定劣势——图像幅宽仅7.7 km左右,整体呈现细长形态,相对不利于大面积、大尺度区域的高光谱遥感研究。随后,欧盟与中国等陆续发射多种高光谱卫星,并在光谱分辨率、波段数与幅宽等方面具有较之Hyperion同样或更加优秀的性能,尤其是在空间分辨率方面具有较大提升;可以通过较高空间分辨率、时间分辨率的观测方式对较大面积的研究区域加以实时观测。

在高光谱卫星的功能与作用方面,可以看到随着时间推移、相关科学技术进步,升空的高光谱卫星逐渐承担了更多观测任务——由一开始更多仅仅针对地表影像获取的高光谱发射目的,到我国商用卫星星座珠海一号对农业数据、水利建设的支持,再到目前我国高分五号对地表与大气协同观测、对地表环境要素实时监测的应用范围,可以看到高光谱遥感在环境、地表参数反演、农业、水利等各行各业的价值愈发明显,其数据支持、长期观测的遥感功能逐步在各项利于人类发展的工作中大显身手。

在高光谱卫星载荷方面,可以看到随着时代与科技的发展,越来越多不同原理、不同针对内容、不同波段的传感器随同搭载于高光谱卫星中,实现由单一的高光谱传感器观测向可见光、热红外、微波等多波段结合观测方向发展,进一步提升了对高光谱数据的挖掘能力。

在高光谱卫星研制与发射地区方面,可以看到在高光谱卫星研制初期,美国在相关技术、数量与性能方面遥遥领先;但随着时间的推移,欧盟、中国、印度、日本与部分欧洲独立国家等高光谱技术发展逐步加速,由原有“一超”局面逐步转变为“多强”局面。尤其是高分五号的升空,标志着我国高光谱技术的又一发展新阶段。

在高光谱卫星载荷的国家合作方面,可以看到美国、日本早期高光谱卫星载荷往往是多个国家共同合作研发,如美国EOS AM-1卫星、日本ADEOS-2卫星等,都具有不同国家或地区所研发的不同传感器;而随着时间的推移,这些国家更多开始发射由本国全部自主研制的高光谱卫星载荷;而对于中国,无论是稍早的HJ-1A卫星,还是最近的GF-5卫星,其不同传感器往往均具有我国自主知识产权。由此亦可以看到我国高光谱卫星发展后劲之大。

当然,在另一方面,高光谱卫星即使在目前依然具有一定局限。尽管随着时间的推移,高光谱遥感技术不断得到发展,但其空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率与影像幅宽等重要参数之间具有矛盾特性,即上述参数往往不可以同时明显提升,而是受到辐射能量等相关因素影响,相互制约。例如我们所熟知的,在提升空间分辨率同时,由于像元所代表实际大小变小,因此瞬时成像时所对应的瞬时视场角(IFOV)亦随之变小;视场角变小,进入传感器端口光线即变少,亦即进入的能量变小;而由于噪声依然存在,为使得信噪比不会因过小而导致无法正常成像,则必须加宽光谱波段所对应长度,从而间接降低光谱分辨率。再比如,有时为了提高成像的信噪比,需要适当提高探测器凝视时间;而这样无形中降低了卫星的时间分辨率。可以看到,尽管是技术十分前沿的高分五号,其同样具有上述这些难点。因此,如何解决上述这些问题——其中由于部分问题是能量平衡等不可改变的理论事实导致,因此亦可以说如何避免这些问题发生,个人认为或许可作为高光谱今后发展的研究方向之一。

 

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