高光譜圖像仿真與管理系統原理

自然界中的一切物體都會反射太陽輻射或發射自身熱輻射，地物之間的光譜特性（反射、發射）存在較大的差異，遙感成像探測就是利用地物之間光譜特性的差異來識別、探測地表的組成成份，如遙感探礦。

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地物的光譜特性是由本身物理化學屬性所決定的，在利用遙感成像技術對農作物進行監測，就是通過不同時期的遙感影像觀察植被光譜特征性的變化，計算農作物中葉綠素、水分含量的變化，從而獲得農作物成長情況與受害情況。而且在不同波段范圍內地物表現出的光譜特性是不盡相同的。

由于地物的這種光譜特性在波段之間的差異性，目前的遙感探測技術已經廣泛應用了高光譜遙感，在可見光或近紅外、遠紅外等波段處精確的反映地物的光譜特性，為地物的探測提供全面的數據。

遙感成像技術是研究如何探測場景中地物的反射和發射輻射，并將輻射能量通過電子系統轉換為圖像信號的科學技術。典型的遙感成像系統由探測系統、光學系統、掃描器和信號處理系統四大部分組成。

因此遙感成像技術的發展綜合了遙感探測器、光學系統、掃描技術以及信號處理等科技成果。遙感成像仿真及對地物輻射信號在大氣和傳感器中傳輸過程的模擬實現。遙感成像仿真是對場景輻射分布、在介質中的傳播和在探測器里能量轉換過程的模擬。

在整個光譜成像仿真中，需要綜合考慮場景中地物的幾何分布、地物的光譜輻射特性、成像時的大氣條件、傳感器光學系統、探測器、電子系統等對遙感成像的影像。遙感成像技術的成像過程設計的因素復雜，不同地物、大氣條件、觀測傳感器對獲取的結果影響很大。如何正確仿真這些復雜過程，是遙感成像仿真的關鍵所在。

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遙感成像仿真是基于遙感成像機理，模擬某種成像條件下（大氣條件、傳感器平臺）地物在成像系統中生成的遙感圖像，仿真圖像中既包含了地物的幾何特性也包含了地物的光譜特性。遙感圖像仿真包含以下幾個重要的過程：

（1）建立場景的三維模型，獲得場景的空間幾何結構和相應地物的光譜屬性；

（2）根據成像機理，將像元按照成像空間分變率劃分為不同地物屬性、不同法向量的三維場景面元；

（3）根據輻射理論，建立場景中每個面元的輻射模型，并根據像元中所有面元之間的三維幾何結構，計算像元內各面元之間的相互輻射；

（4）考慮遙感成像時的大氣條件，根據大氣的輻射傳輸特性，計算大氣對輻射傳輸的影響；

（5）模擬傳感器對地物輻射能量的響應，即每個通道內輻射能量的積分累加。