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第1章 光谱学原理1

1.1 光谱学定义1

1.2 成像光谱学4

1.3 大气透射率与遥感窗口4

1.4 反射和吸收过程5

1.4.1 反射和吸收5

1.4.2 矿物吸收光谱产生的过程6

1.4.3 其他物质的光谱13

1.5 光谱的变化形式17

1.5.1 散射过程的影响18

1.5.2 材料混合的影响18

1.5.3 粒度的影响20

1.5.4 背景的影响20

1.5.5 氧化铁、氢氧化铁和硫化铁光谱的复杂性21

1.6 光谱特征增强处理22

1.7 光谱库25

主要参考文献26

第2章 高光谱遥感研究概述30

2.1 国内外成像光谱仪研究30

2.1.1 高光谱遥感的起源和发展30

2.1.2 成像光谱仪简介31

2.2 高光谱遥感的主要应用领域43

2.2.1 国外主要应用领域43

2.2.2 国内主要应用领域44

2.2.3 国内应用面临的问题46

2.3 高光谱遥感图像分析软件47

2.4 高光谱数据处理软件开发48

主要参考文献49

第3章 地物光谱测试与高光谱图像获取51

3.1 研究区简介51

3.2 影响野外光谱的因素54

3.2.1 大气透射率的影响54

3.2.2 水蒸气的影响56

3.2.3 风的影响56

3.2.4 观测几何的影响56

3.3 光谱仪介绍58

3.3.1 光谱仪的主要参数及含义58

3.3.2 光谱仪的基本配置59

3.4 野外光谱测试60

3.4.1 光谱测试设计60

3.4.2 光源要求61

3.4.3 野外测量光谱流程及注意事项62

3.5 光谱数据统计分析64

3.6 光谱库研究与建立64

3.6.1 国际上常见光谱库65

3.6.2 矿物的多样性与光谱的复杂性66

3.6.3 光谱库建立的数据要求69

3.6.4 光谱库建立方法70

3.7 高光谱遥感飞行71

3.7.1 飞行前期工作71

3.7.2 高光谱遥感飞行74

3.7.3 图像质量评价75

主要参考文献77

第4章 高光谱图像预处理78

4.1 预处理技术流程78

4.2 图像波段排序和选择79

4.3 高光谱图像的辐射校正和去噪声方法81

4.3.1 辐射校正方法81

4.3.2 去噪声方法83

4.4 高光谱图像几何校正85

4.4.1 无惯导参数的几何校正85

4.4.2 利用惯导参数和DEM进行几何校正86

4.5 反射率反演96

4.6 光谱定标的后处理98

主要参考文献100

第5章 高光谱遥感图像分类及识别方法101

5.1 常规遥感图像分类方法101

5.1.1 常规分类方法101

5.1.2 图像特征及其选择104

5.2 高光谱图像常规分类识别预处理方法与流程104

5.3 高光谱图像常用的分类和识别方法109

5.4 模糊识别在高光谱图像分类中的应用119

5.4.1 高光谱图像模糊模式识别119

5.4.2 隶属函数120

5.5 分类结果统计和精度评价指标123

5.5.1 误差矩阵123

5.5.2 精度指标124

5.6 分类精度比较125

5.6.1 不同分类识别方法精度比较125

5.6.2 不同地区分类识别精度比较127

5.6.3 同一地区不同地物分类精度比较127

5.7 分类识别误差原因分析与提高精度的方法128

5.7.1 分类识别误差原因分析128

5.7.2 提高分类精度的措施129

5.7.3 高光谱遥感分类注意事项130

5.8 分类后处理——相关信息合并130

主要参考文献131

第6章 植被光谱研究132

6.1 植物光谱的基本特征133

6.1.1 基本特征133

6.1.2 植物光谱的特征参数134

6.2 植物光谱的影响因素137

6.2.1 生化组分137

6.2.2 水分142

6.2.3 覆盖度147

6.2.4 混合地物149

6.2.5 生长阶段150

6.3 植物光谱与生化组分反演方法150

6.3.1 绿色植物生化组分计算方法150

6.3.2 反演植被干物质成分方法152

6.4 植物光谱应用研究成果158

6.4.1 区分外来物种158

6.4.2 监测植物营养状态159

6.4.3 监测植物病虫害161

6.4.4 监测大气变化163

6.4.5 监测植物和土壤污染164

6.5 延河流域主要植物的光谱特征165

6.5.1 主要植物光谱特征165

6.5.2 延河流域优势植物光谱指数分析169

主要参考文献171

第7章 土壤光谱研究174

7.1 土壤组成及其矿物质光谱特征174

7.1.1 土壤矿物质174

7.1.2 土壤其他组分176

7.1.3 土壤的粒级和质地177

7.2 影响土壤光谱特征的因素178

7.3 延河流域主要土壤类型的光谱特征180

7.3.1 延河流域主要土壤类型180

7.3.2 延河流域土壤光谱特征182

7.4 国外高光谱土壤环境监测应用研究183

7.4.1 高光谱土壤环境监测研究183

7.4.2 土壤物质组分的反演方法184

主要参考文献189

第8章 环境监测光谱研究191

8.1 野外常见水体光谱形态191

8.2 探测水体土壤含量191

8.2.1 实验过程191

8.2.2 数据分析193

8.2.3 结论195

8.3 探测水体深度201

8.4 探测水体污染203

8.4.1 国外水体污染高光谱遥感研究203

8.4.2 西安市水体污染光谱研究204

8.4.3 靖边县城水体污染高光谱遥感研究205

8.5 探测粉尘污染强度208

8.5.1 粉尘污染危害和国内外研究简述208

8.5.2 研究区粉尘污染现状209

8.5.3 粉尘污染光谱室内模拟测试分析209

8.5.4 粉尘污染强度与植物光谱回归分析211

8.5.5 验证与结论214

主要参考文献217

第9章 地质应用光谱研究218

9.1 岩石矿物光谱分析方法218

9.2 高光谱遥感在地质领域的典型应用成果219

9.3 太原西山煤系地层主要岩层光谱特征221

9.4 汝箕沟煤田烧变岩岩性特征与光谱特征228

9.5 利用高光谱图像数据提取铁质矿物信息230

9.6 利用OMIS1热红外波段监测煤层自燃232

9.6.1 利用遥感图像提取煤火方法概述232

9.6.2 利用OMIS1热红外波段编制煤田火区等温线图234

9.7 秦始皇陵区高光谱遥感考古240

主要参考文献242

附录1 OMIS高光谱图像数据格式243

附录2 OMIS1波段参数表249

附录3 OMIS2波段参数表251

附录4 惯性导航系统输出数据格式252