在 ENVI 中使用 WorldView-3 短波红外数据与新视野号拍摄的冥王星影像
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在 ENVI 中使用 WorldView-3 短波红外数据与新视野号拍摄的冥王星影像
利用短波红外数据
匿名作者 星期四，2015年7月16日
多年来，DigitalGlobe 一直在不断突破商用卫星影像的界限，而 WorldView-3 传感器加入其卫星星座更是让影像科学家兴奋不已。尽管 WorldView-3 在此刻（发射日期为2014年8月13日）已在天上运行近一年，但网络上关于其短波红外（SWIR）波段使用的信息并不多，我们希望在此加以补充说明。
短波红外（SWIR）延伸至电磁波谱的近红外区域之外，指的是波长大约在1400纳米到3000纳米之间的不可见光。在这些波长下收集反射率数据的好处很多，包括提高大气透射率、区分冰雪、穿透烟雾以及识别人造材料。在本博客中，我们将重点介绍短波红外数据如何让分析人员轻松区别人造材料，在本例中，就是用于屋顶的材料。
当您查看真彩色影像时，您看到的是人眼从飞机或直升机上看到的情景，这对于空间背景非常有用。然而，通常定义某种材料的吸收特征只在电磁波谱的短波红外区域才明显，您在真彩色影像中无法看到这些差异，但采集可见光范围之外数据的传感器可以探测到这些差异。
下图是使用 DigitalGlobe 提供的加州富勒顿地区的多光谱影像真彩色合成图创建的。从多光谱影像（MSI）来看，我们的两个屋顶似乎是由相同的白色材料制成的。即使我们显示这两个屋顶的光谱剖面，从多光谱影像来看，像素似乎只是在亮度上有所不同，并且具有相似的吸收特征。要是我们能扩展x轴的范围以包含更多的电磁波谱就好了……
下图是通过将短波红外波段2（1570纳米）显示为红色、短波红外波段1（1210纳米）显示为蓝色、短波红外波段8（2330纳米）显示为绿色，在与上图相同的范围上创建而成。与多光谱数据相比，短波红外数据的像素尺寸更大，但短波红外数据增加的电磁波谱覆盖范围弥补了像素尺寸的不足。下图中的第一个明显差异是，这两个屋顶的颜色明显不同，这是由于在当前显示的短波红外波段中反射率值不同所致。右侧的屋顶呈现紫色，是因为该区域的像素在显示为蓝色和红色的波段（本例中为短波红外波段1和波段2）中具有高反射率值。左侧的屋顶呈现黄色，是因为该区域的像素在显示为红色和绿色的波段（本例中为短波红外波段2和波段8）中具有高反射率值。短波红外波段1和短波红外波段8中反射率值的差异，使我们能够查看这些屋顶材料类型的差异。如果没有能收集1400纳米以外反射率数据的传感器，我们将难以识别这些材料的差异。从这两个屋顶的光谱图可以很容易地看出它们是截然不同的材料。如果我们只有多光谱数据，就无法获得相同的光谱细节，从而在区别人造材料方面的能力就会受到更多限制。
短波红外数据可以让您看到人眼无法看到的东西。通常情况下，一个物体或特征在多光谱影像中看起来是同质的，但在短波红外影像中，其特征却明显不同。通过拥有覆盖更多电磁波谱的数据来增强您的结果的能力，只会帮助您在未来创造出更好的产品，而 ENVI 系列工具将有助于利用这些附加信息。
为了让这一点更具现实意义，我们即将看到的由 NASA 新视野号任务收集的冥王星及其卫星的许多影像，都将在电磁波谱的短波红外范围内采集。事实上，发布的第一张详细影像就是由短波红外波段创建的假彩色合成图，它有助于显示冥王星表面存在大型甲烷冰沉积。有关此任务的更多信息，以及红外影像如何引领确定冥王星及其卫星化学成分的方式，请访问 约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室网站上的新视野号页面。
上图由 NASA-JHUAPL-SwRI 提供