短波红外成像光谱仪系统在岩矿识别的应用.PDF

短波红外成像光谱仪系统在岩矿 识别的应用 张红明， 张立福，吴太夏 中国科学院遥感与数字地球研究所 北京市朝阳区大屯路甲 20 号北，100101 zhanghm@radi.ac.cn 关键词：短波红外, 棱镜-光栅-棱镜,成像光谱，岩矿识别 摘 要：本文描述了基于棱镜-光栅-棱镜 （PGP）组合分光方式的、推扫式航空地面 两用型短波红外成像光谱仪系统，并简要介绍在岩矿识别中的应用。系统覆盖的光 谱范围为 1000-2500nm,光谱分辨率约为 8-12nm，视场角约为 20°，256 个波段，320 个空间像素点。本文最后给出了短波红外成像光谱仪系统在室内室外针对岩矿的不 同应用结果。 1、背景概述 成像光谱仪图谱合一的特点极大地增强了遥感对地观测的能力，为定量遥感理 论的建立奠定了技术基础。通常成像光谱仪具有很高的光谱分辨率 （10-2λ 量级）， 在一定光谱区域进行光谱成像时相邻光谱波段具有光谱重叠区域，也就是可以对一 定光谱区域进行连续光谱成像。成像光谱仪系统的发展使得遥感对地观测从单一对 1 图像进行解析到结合光谱曲线和图像特征一起确定地物的组成 ，并在一个遥感视场 单元内确定各种物质的相对丰度。 2 仪器介绍 基于棱镜或者光栅分光方式的推扫型成像光谱仪系统出现较早，技术比较成熟， 2 绝大多数的航天和航空的成像光谱仪均采用了此种成像方式 。系统在光谱仪分光器 件前端安装有平面镜，通过镜面的来回摆扫实现对视场内样品的光谱成像。如图 1 所示为系统的结构图以及实物图。 图 1 短波红外成像光谱仪系统原理和实物图 图 1 展示了短波红外成像光谱仪系统在地面使用时的原理结构图，地物样品的 漫反射光信号通过前置摆扫镜的反射进入到物镜，通过物镜的收集并聚焦到 PGP 分 光器件前端的狭缝处，狭缝阻挡了地物样品扫描线以外的光信号，并与分光器件和 探测器一起最终决定了系统的光谱分辨率。 3 数据获取 图4 室内对多种岩矿光谱测量 图 4 所示为在室内使用短波红外成像光谱仪系统对几种典型岩矿进行了光谱测 量。岩矿光谱曲线与 PSR 测量结果对比，波形形状和吸收峰位置都基本吻合，验证 了研发的短波红外成像光谱仪性能。 5 结论 结合PGP型色散器件与碲镉汞探测器，研究小组研发了基于摆镜的扫描式地面航 空两用型推扫式短波红外成像光谱仪系统，并在室内室外对几种典型岩矿的光谱进 行了测量，光谱结果显示，研发系统所测量的光谱曲线与PSR商用光谱仪实测结果在 吸收峰位置和波形形状都有着较好的吻合。 个人学术简介： 张红明，中国科学院遥感与数字地球研究所助理研究员，主要研究方向为成像光谱 仪系统集成和应用。目前发表SCI 2篇，第一作者1篇。授权发明专利3项，实用新型 3项。