论文摘要
高光谱遥感系统可以同时获取地物的空间和光谱信息,正是由于这些优势使得高光谱遥感在植被研究、地质调查、大气环境遥感、海洋遥感、城市遥感以及军事侦查方面等很多领域应用越来越广泛。建立高光谱遥感系统的仿真模型,可以为研究者提供一个更好的了解高光谱遥感系统成像过程的方法,帮助研究者找到影响成像结果的关键性因素以设计更好的高光谱传感器;可以为高光谱遥感数据后处理算法的开发人员提供大量经济、有效的实验数据,降低成本,推进高光谱遥感数据后处理算法的研究;可以为高光谱传感器的选用者提供一个虚拟平台,帮助选用者找到满足其使用需求的传感器设计参数。为了后续高光谱遥感场景仿真方法研究的顺利进行,论文首先介绍了高光谱遥感的基本概念、高光谱遥感系统的结构以及高光谱遥感场景模型的分类方法,此外还给出了植被、土壤和人工建筑物等典型地物的光谱特征。其次,研究了一个新的简单高光谱遥感场景的仿真方法。该方法适用于仿真可以将地表简化看成非均匀的郎伯体的高光谱遥感场景。该方法将高光谱遥感场景分为地面场景和大气场景两部分别进行仿真。在仿真地面场景中的反射率时,主要考虑反射率的空间相关性和光谱相关性。在仿真大气场景时,则主要考虑了直接目标象元辐射、程辐射和邻近效应的影响。最后,研究了一个新的复杂林地高光谱遥感场景的仿真方法。该方法用于仿真周围存在着高大建筑物的林地高光谱遥感场景。该方法将FCR模型和混合象元理论组合用于仿真林地混合象元在任意入射角及任意观察角下的双向反射率(BRDF)。同时将一种基于非均匀、非郎伯面地表的大气模型进行了改进(加入了建筑物墙壁二次入射作用的影响),进而用于大气场景仿真。将以上两个部分耦合就可得到完整的林地复杂高光谱遥感场景模型。本论文从介绍高光谱遥感的基本理论出发,针对不同的应用情况,研究了两个高光谱遥感场景的仿真方法,并进行了性能分析和实验评价。通过对仿真结果的分析,说明本文针对不同的场景建立的仿真模型能够真实地反映场景中地物的光谱特性。