第33卷，第2期 2013年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.33,No.2,pp513-516 February，2013
光谱参数对基于光谱重构的高光谱数据模拟的影响
鹏1.2
刘绥华1.2，晏磊1.2.，杨
彬12，付
1.北京大学遥感与地理信息系统研究所，北京100871
2.北京大学空闻信息集成与3S工程应用北京市重点实验室，北京100871
摘要遥感数据模拟已广泛应用于遥感研究中，遥感模拟对于新型传感器的设计，新算法的检测等都有积极的意义。然面传感器系统参数的变化会影响数据模拟的精度。实验采用卷积宽视场多光谱成像仪蓝，绿、红和近红外四个波段的光谱响应函数，基于光谱重构的方法对多光谱数据进行了高光谱的数据模拟。研究分析了多光谱数据中心波长和带宽的变化对高光谱重构精度的影响。结果表明，中心波长和带宽的变化对于光谱重构精度有一定的影响，但总体来说模拟结果有很好的精度。中心波长的变化所引起的RMSE小于0.025，带宽变化引起的RMSE小于0.012。因而基于中心波长和带宽变化的高光谱数据重构有助于用户更好的了解高光谱成像系统，找到系统性能的主要影响者，以便更好的模拟高光谱数据，扩展巡感数据的应用范围。
关键词高光谱；数据模拟；光谱响应函数；光谱重构；中心波长；带宽
中图分类号：P237
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j.issn. 10000593(2013)02-0513-04
1方法
高光谱成像系统能同时获得光谱和空间两种信息(}，因而高光谱数据的模拟也越来越受到重视。高光谱遥感数据的模拟对于各种任务：如系统设计，图像形成过程的理解，以及数据处理算法的开发和验证是一个非常有用的工具"，尤其是在缺乏地面真实数据和地面知识不完整的情况下，高光谱图像的模拟数据更是具有不可替代的作用。近年来传感器和处理系统的设计变得越来越复杂，需要了解各种系统参数对性能的影响也随之增加。而高光谱遥感数据模拟能在复杂性降低的前提下，忠实地描述整个成像过程。它可以帮助系统用户更好的了解高光谱成像系统，找到系统性能的主要影响者。从面为设计出更先进的高光谱传感器和优化系统参数提供理论基础(")且模拟产生的大量的高效率和低成本的数据，也可以为高光谱数据处理算法作验证。利用遥感模拟技术，虽然很难精确地表示被模拟对象，但是高光谱模拟建立在一些简化的前提条件下，能够在一定程度上模拟所需数据，为研究提供数据参考，缓解数据缺失造成的研究限制，使研究能够继续得以开展[}。
研究的方法是利用本次实验的宽视场多光谱仪蓝、绿、红、近红外四个波段的光谱响应函数(SRF)，分别变换四个波段光谱响应函数的中心波长，光谱带宽，用其与地面实测光谱进行卷积。卷积获取的光谱利用高光谱重构的方法根据实验中高光谱传感器的参数进行模拟，获得模拟的高光谱数据。对模拟的高光谱数据与实测的光谱数据进行对比，分析多光谱数据的中心波长和带宽对重构模拟的高光谱数据误差影响。
1.1光谱卷积
实验采用ASD光谱仪（光谱范图350～2500nm，在 ASD采集数据时，光谱仪最后将数据重采样为1nm）垂直测量地物光谐反射率，测量时采用白板定标(5]。再根据式(1)模拟不同波段多光谱反射率。实验中测量了39种健康植被光谱，分别建立模拟多光谱数据集。
P=/o
P()S,()da/
S,(A)dx
(1)
Ja,co
Ja,e
其中，P表示模拟的多光谱数据，P 收稿日期：2012-05-20，修订日期：2012-09-01
基金项目：国家自然科学基金项目(11174017)和国家高技术发展研究计划项目(2008AA121806)资助作者简介：刘绥华，1977年生，北京大学遥感与地理信息系统研究所博士研究生
e-mail; lsh23h@gmail.com
*通讯联系人email：lyan@pkuedu.cn
方方数据