热红外高光谱

一、内容概述

发射光谱率可提供对可见光-近红外到短波红外（VNIR-SWIR）光谱具有补充作用的信息，几种关键的成岩/成壤矿物（石英、长石、橄榄石和辉石）在VNIR-SWIR波长范围内没有明显的光谱特征，而在热红外波长范围内拥有可诊断的吸收特征。热红外（8～14μm）和中红外（3～5 μm）区间对地质遥感研究极具潜力，但很少被研究，其可能原因有：①物理性质复杂，如热红外区间的体散射效应，中红外区间的发射率与温度干扰等；②缺少野外/实验室光谱测量仪与（机载/星载）高光谱数据。20世纪90年代初，Mike Abrams曾经演示过热红外与短波红外观察相结合的优点。依据热红外多波谱扫描数据，Simon Hook与其合作者发现可揭示有关信息的类型。对岩石/矿物热红外光谱学的研究与John Salisbury及其研究小组关于中波红外光谱学的研究，都促进了红外遥感的发展。John Salisbury的基础研究展示了该领域（尤其在发射率测量方面）的潜力，当然也发现了其物理上的复杂性。此项工作的许多数据被收录在发射率光谱数据库（ASTER光谱数据库）中。

有几项卫星任务（mission）目前可获取热红外区间的图像数据，它们分别具有不同的空间分辨率与时间分辨率，包括ASTER（空间分辨率90m，每16d重访一次）、MODIS（中分辨率成像分光辐射计，空间分辨率1km，每日重访一次）、SEVIRI/MSG（旋转增强型可见光-红外成像仪，空间分辨率3km，每15min重访一次）及AVHRR-3/METOP（改进型超高分辨率辐射计，空间分辨率1.1km，每日重访一次）。尽管这些传感器可获取陆地表面温度信息，但由于其空间分辨率与光谱分辨率过低，故不能精确测量发射率。此外，还有许多计划中的卫星任务，例如美国宇航局（NASA）的HyspIRI（空间分辨率60m，每周重访一次）、搭载在欧洲航天局（ESA）的“哨兵-3”（SENTINEL-3）上面的SLSTR（海洋与陆地表面温度辐射计，分辨率500～1000m），以及多个可能部署的机载传感器，如AHS（机载高光谱扫描仪）、ITRES Sasi-600、Specim AISA Owl、SEBASS（空间增强型波段阵列光谱系统）等。

二、应用范围及应用实例

机载/星载热红外高光谱数据源较少，因此在一般地质应用中不多见。目前多见于火星地质研究。在地质填图中应用的热红外数据主要来源于SEBASS。而火星热红外矿物填图研究使用的是“火星全球勘测者（MGS）”任务上的热发射光谱仪（TES）。

三、资料来源

van der Meer F D，van der Werff H M A，van Ruitenbeek F J A et al.2012.Multi⁃and hyperspectral geologic remote sensing：A review.International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation，14（1）：112～128