excel高光谱数据处理(高光谱数据应用)

1. 高光谱数据应用

高光谱业务卫星的主要特点是采用了高分辨率成像光谱仪。目前，这类卫星大多为军方发射，民用类较少，主要用于大气、海洋和陆地探测等。

通过所搭载的两台相机，5米光学业务卫星可有效获取115公里幅宽的9谱段多光谱数据，以及60公里幅宽的166谱段高光谱数据。

其中，全色谱段分辨率可达2.5米、多光谱为10米、高光谱优于30米，高光谱载荷可见近红外和短波红外光谱分辨率分别达到10纳米和20纳米。

2. 高光谱数据应用范围

高光谱分辨率遥感在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术（Lillesand & Kiefer 2000）。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。

多光谱分辨率遥感，是利用具有两个以上波谱通道的传感器对地物进行同步成像的一种遥感技术，它将物体反射辐射的电磁波信息分成若干波谱段进行接收和记录。

主要是波段数量的区别，其他应用方面高光谱的应用会更广

3. 高光谱数据分析

　　荧光光谱 ： 　　通过激发态粒子与其他粒子的碰撞，而把激发能转变为热能（称为无辐射跃迁）；但是，在某些情况下，这些激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低的激发态，然后再以辐射跃迁形式过渡到基态，或都直接以辐射跃迁形式过渡到基态，通过这种方式获得的光谱，即称为荧光光谱。

实际上是发射光谱的一种（二次发射）。　　喇曼光谱：处于基态中较高振动能级的分子，返回至比原来稍高或稍低的能级（振动能级），在此场合不仅辐射的方向发生变化，而且辐射频率亦发生变化，这种散射称为喇曼散射，所得光谱称为喇曼光谱。　　三、 发射光谱、吸收光谱和荧光光谱 　　预先供给原子、离子或分子以能量，使其由低能态或基态过度到较高能态（激发），当其返回低能态或基态时，就发射出相应的光谱（辐射跃迁）。　　物质的原子光谱和分子光谱，依其获得方式的不同可分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱等。　　发射光谱：因物质的原子、离子或分子由较高能态向较低能态或基态跃迁而产生的光谱，称为发射光谱。当原子、离子及分子处于气态时，相应的发射光谱才具有线光谱，或分子带光谱的特征。因此，原子、离子或分子处于气态，是得到它们特征发射光谱的必要条件之一。　　吸收光谱：物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态过渡到较高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱，称为吸收光谱。　　电子光谱——紫外、可见区（Ee、E及Er均改变）。　　振动光谱——近红外、中红外区（E及Er改变）。　　转动光谱——远红外、微波区（仅E改变）。　　因此，用红外辐射照射物质，只能得到分子的振动和转动光谱；用紫外及可见辐射照射物质，可以得到分子的电子光谱。因为分子的电子能级改变的同时，总是伴随着振动能级和转动能级的改变，因此分子的电子光谱是由许多光谱聚集在一起的带光谱组成的，其跃迁形

4. 高光谱数据应用领域

光谱调制是近几十年发展起来的一种新型的技术。

光谱调制实际是统计学中的称重设计在光学中的应用，理论模型是法国数学家Hadamard提出的一种n阶矩阵方程。

如今，哈达玛变换已经广泛地用于光谱数据的获取、目标识别及分类、弱信号探测等领域。

哈达玛变换成像光谱仪是以哈达玛变换为基础的一种光谱成像仪，是多通道探测技术在光学中的应用。

它在摄取图像二维信息的同时，对图像的光谱信息进行编码，可以通过逆变换的方法复原出光谱信息。

由于光谱仪中CCD器件各探测器单元光谱响应的不一致性，使得采集的编码图像中叠加了因探测器像元响应非均匀性而产生的固定噪声信号。

5. 高光谱数据的处理和分析

1、打开txt文件，找到data point这一栏会看到基于你三维荧光测试时设定的EX/EM范围的数字矩阵，矩阵中的数字代表每一点的z值。

2、全选矩阵后转置粘贴在excel表格中，目的是为了行与列的转换。让横坐标变成EM，纵坐标变成EX。

3、转置完成后打开origin，上方工具栏按照file-new-matrix的路径新建矩阵表格。

4、上方工具栏按照matrix-set dimension labels，修改你的column×row（列数×行数，在excel表里看一下刚刚复制过的数字矩阵有多少行列），在xy mapping中设定你的x、y轴的起始点，也就是EM和EX的起始nm值。在x labels和y labels中设定你的横轴纵轴名称及单位。

5、复制粘贴excel中转置好的数字矩阵到origin刚刚设置好的Mbook表格中，左右上下拉一下检查你的数字是否全部粘贴完。

6、上方工具栏按照plot-contour-color fill得到需要的荧光图，双击图面设置图例稠密程度，点击level调出set levels对话框，调节increment为250得到阶梯明显的光谱图。

6. 常用的高光谱影像数据

1)波段多，波段宽度窄。成像光谱仪在可见光和近红外光谱区内有数十甚至数百个波段。与传统的遥感相比，高光谱分辨率的成像光谱仪为每一个成像象元提供很窄的(一般<10nm)成像波段，波段数与多光谱遥感相比大大增多，在可见光和近红外波段可达几十到几百个，且在某个光谱区间是连续分布的，这不只是简单的数量的增加，而是有关地物光谱空间信息量的增加。中国仪器网

　　(2)光谱响应范围广，光谱分辨率高。成像光谱仪响应的电磁波长从可见光延伸到近红外，甚至到中红外。成像光谱仪采样的间隔小，光谱分辨率达到纳米级，一般为10nm左右。精细的光谱分辨率反映了地物光谱的细微特征。

　　(3)可提供空间域信息和光谱域信息，即“谱像合一”，并且由成像光谱仪得到的光谱曲线可以与地面实测的同类地物光谱曲线相类比。在成像高光谱遥感中，以波长为横轴，灰度值为纵轴建立坐标系，可以使高光谱图像中的每一个像元在各通道的灰度值都能产生1条完整、连续的光谱曲线，即所谓的“谱像合一”。

　　(4)数据量大，信息冗余多。高光谱数据的波段众多，其数据量巨大，而且由于相邻波段的相关性高，信息冗余度增加。

　　(5)数据描述模型多，分析更加灵活。高光谱影像通常有三种描述模型：图像模型、光谱模型与特征模型

7. 高光谱数据库

答：光谱层OPUS光谱软件版本好用，OPUS光谱软件包含了多种功能，可用于各种测量、数据处理和评估。 此外，布鲁克还提供专用软件包，比如高级的谱库检索与识别，以及强大的多元定量分析。此外，还有用于储存评估结果、光谱文件和测量参数的数据库功能可供选择。