基于高光譜數據的礦物填圖航天高光譜遙感器系統：LEWIS，1997，美國NASAOrbview-4，2001，發射失敗，美國MODIS是EOS－AM1衛星（1999年12月發射）和EOS－PM1（2002年5月發射）上的主要探測儀器——中分辨率成像光譜儀，也是EOSTerra平臺上唯一進行直接廣播的對地觀測儀器。通過MODIS可以獲取0.4～14μm的36個波段的高光譜數據美國2000年7月發射的MightSat-II衛星上搭載的傅立葉變換高光譜成像儀（FourierTransformHyperspectralImager，FTHSI）是干涉成像光譜儀的成功典范。由于MightySatII出色的性能和成功運行，其研究組獲得了美國空軍研究實驗室（AFRL）的“司令杯團體獎”和“空間運載工具董事會年度團體獎”。2001年10月，歐空局（EuropeanSpaceAgency）成功發展了基于PROBA小衛星的緊湊型高分辨率成像光譜儀(CHRIS)并發射成功。CHRIS的地面采樣間隔為18m，為14×14Km。在400nm-1050nm之間光譜分辨率為11nm，波段數19－62。本次數據簡介Hyperion傳感器搭載于EO-1衛星平臺，EO-1(EarthObserving-1)是美國NASA面向21世紀為接替LandSat-7而研制的新型地球觀測衛星，于2000年11月發射升空，其衛星軌道參數與LandSat-7衛星的軌道參數接近，之所以設計相同軌道，目的是為了使EO-1和LandSat-7兩顆星的圖像每天至少有1~4景重疊，以便進行比對。Hyperion是第一個星載民用成像光譜儀，采用了譜像合一技術為使用者提供了242個波段，光譜范圍覆蓋355~2577nm（Hyperion數據的三位光譜剖面圖見圖4-1），傳感器空間分辨率30米。礦物的光譜特性在0.4～1.3μm的光譜特性主要取決于礦物晶格結構中存在的鐵、銅、鎳、錳等過渡性金屬元素的電子躍遷；1.3～2.5μm的光譜特性是由礦物組成中的碳酸根（CO32?）、羥基（OH?）及可能存在的水分子（H2O）決定的；3～5μm的光譜特性是由Si-O，Al-O等分子鍵的振動模式決定的。常見高光譜礦物填圖流程最大噪聲分離（MNF）變換成像光譜的光譜分辨率很高，波段多，數據海量，且波段之間的相關性很強，數據冗余度高，需要在端元選取和礦物識別之前對數據作減維，并弱化噪聲。最常用的方法是“最大噪聲組分變換”。MNF相當于所有波段噪聲方差都相等時的主成分分析，可分為兩步實現：第一步，先將圖像變換到一個新的坐標系統，使變換后圖像噪聲的協方差矩陣為單位陣；第二步，對變換后的圖像進行主成分變換。像元純度指數（PPI）分析基于上述MNF變換，排序低的MNF波段被暫時忽略，僅選擇高序次波段進一步處理。PPI設計指定光譜極值像元，對應為混合光譜端元。通過反復投影n維散點圖到隨機單元矢量來計算PPI。記錄每次投影的極值像元，注記每個像元被標定為極值的總次數。PPI圖像產生，其中，每個像元的DN值對應像元被記錄為極值的次數。這些圖像的直方圖顯示被PPI“擊中”（hit）的分布。從直方圖中選擇閾值，用于選擇最純的像元以保證被分析的像元數最小。這些像元被輸入到分離特定光譜端元的交互式可視化算法中。礦物識別高光譜礦物識別的基本原理是高光譜數據的重建光譜與礦物標準光譜或實測光譜的定量對比分析。由己知地物類型的反射波譜，通過波形或特征匹配比較來達到識別地物類型的目的。波譜匹配技術是礦物識別的關鍵技術，所謂波譜譜匹配，就是通過研究兩個波譜曲線的相似度來判斷地物的歸屬類別。常用的波譜匹配的算法有二值編碼匹配（BE）、波譜角度匹配（SAM）、波譜特征擬合（SFF）SAMSAM（SpectralAngleMapping），即光譜角制圖技術。光譜角技術通過計算一個測試光譜(像元光譜)與參考光譜(實驗室光譜等)之間的角度來估算兩者之間的相似度。假定圖像數據已轉換為暗輻射或路徑輻射偏差消除后的視反射率，光譜維數與波段數相等。MTMFMTMF(mixturetunedmatchedfiltering)，即混合協調匹配濾波。MTMF模型融合線性光譜分解和匹配濾波的技術優勢，避免單個方法的缺陷，匹配濾波技術具有突出目標，壓制背景的作用，線性光譜分解具有單元相加和正值的特征。該技術方法能探測其它技術不能探測到的微細礦物成分。光譜特征擬合光譜特征擬合又稱之為波段填圖算法。它是選擇包含目標礦物特定吸收譜帶的光譜區間，利用最小二乘擬合方法，比較像元光譜與目標光譜吸收特征的整體形態和吸收深度。線性光譜分解如果每個光子與像元中的單個端元(endmember)相互作用，則混合模型是線性的，否則為非線性的。非線性混合模型最終要轉化為線性模式計算。線性混合模型算法如下：DNb是指定像元在波段b的強度，Fi是端元i的豐度分量，DNib是端元i在波段b的強度，N是端元數，Eb是波段擬合誤差白云母族礦物白云母族礦物的光譜診斷特征是在波長2200nm附近出現有Al-OH的吸收帶。隨著白云母中Al含量的減少，Al-OH的譜帶位置逐漸向長波方向移動，從2190mn逐漸變化到2225mn。鈉云母(富Al、含Na)Al-OH譜帶位于2190mn，多硅白云母(貧Al、富Mg或Fe)位于2225nm。根據這一特征，不僅可以識別不同種類的白