本成果属于高光谱图像信息处理技术，为高光谱遥感图像分类方法。首先对高维高光谱图像提取第一主成分特征图，并利用结构元素对主成分特征图进行多维的空间结构特征提取，结合提取的形态学特征与原始光谱特征，利用联合稀疏表示算法将同一空间区域中的像元联合进行稀疏系数矩阵的求解，最终通过最小残差判断准则确定像元类别。这种方法有效地并且充分的挖掘了高光谱遥感图像中的空间信息、形态信息和光谱信息。考虑到稀疏表示方法在迭代求解稀疏向量时的耗时性与对非线性数据的不可分性，进一步提出了基于差分形态学核协同表示的高光谱遥感图像分类算法。该成果方法通过核化的协同表示分类算法避免了优化求解的耗时性，同时克服了高维特征空间下数据的线性不可分性。算法首先通过差分形态学方法在高光谱遥感图像的主成分分析图上进行空间特征提取，并通过核变换方法将新特征字典投影到高维的线性核特征空间，最后利用核化协同表示算法的高效性对高光谱图像进行分类。 主要技术指标 University of Pavia 通过 ROSIS-03 传感器记录，该图像捕获了意大利帕维亚的帕维亚大学周围的市区。图像尺寸为 610×340×103，空间分辨率为 1.3 m / 像素，光谱覆盖范围为 0.43 至 0.86μm。该图像考虑了九个类别。其具有 42776 个标记样本。每类取 50 个有标记样本共 450 个样本作为训练样本。 请参阅表 1，本方法提出的高光谱图像分类方法，相比于传统分类器 SVM，OA 提高了约 18%；相比于 JSRC，OA 提高了约 5%；同时参阅表 2，展示了本成果方法的时间运行效率与相关方法的比较。该成果无需使用 GPU 资源在保证精度的同时有效提升了分类的精度和效果。 表 1 PaviaU 数据集上对比实验结果 表 2 不同数据集上时间运行对比实验结果

中阶梯光栅的刻划： ICP光谱仪的分光核心部件主要是中阶梯光栅，中阶梯光栅的二维分光系统，具备更高的分辨能力，使光谱仪具有分析精准、多元素同时检测以及检测速度快等优点。 √ 分辨力高 √ 制作难度大

该系统实现利用多种遥感数据源(TM、环境卫星、 SPOT5 等)进行小麦长势监测，建立小麦长势的反演模型，实现植被指数自动计算与分类以及关系分析，可及时有效地提供小麦长势信息。

首次提出基于Savart偏光镜的图像、光谱、偏振态多维信息一体化获取技术；研制了星载原理样机，开展了模拟星载探测实验

一、先进遥感仪器—成像光谱仪具有自主知识产权；国际上首台 偏振干涉成像光谱仪（机载、星载、地面），参加了 国家“十一五”重大科技成就展。成果：国家 863 项目 2 项；国家自然基金 2 项；获授权发明专利 3 项；发表 SCI 论文 80 余篇；出版专著 1 部。地面样机机载样机星载样机二、先进遥感仪器—偏振成像光谱仪研发成果：首次提出基于 Savart 偏光镜的图像、光谱、偏振态多维信息一体化获取技术；研制了星载原理样机，开展了模拟星载探测实验。成果：获国家 863 计划 1 项；国家自然科学基金 2 项；发表 SCI 论文 20 余篇；获授权发明专 5 项。-- 38 --西安交通大学国家技术转移中心三、偏振成像光谱仪仪器特性：高空间/高光谱分辨率 NISP、短波/中波红外波段 NISP（高科技，具有相机、光谱仪、偏振仪全部功能、具有地理信息导航及时间、气象信息；具备精确定位功能，并与仪器有机结合、适合于农业、工业、环保、军事、民用探测要求。具备鲁棒性、成本低，小型轻量，结构紧凑，结实，易维护、维修，抗振抗冲击，抗高低温，自动控制，可编程，可联网、适合于大力推广。应用领域可用于农

先进遥感仪器—成像光谱仪研发成果：自行研发，具有自主知识产权；国际上首台偏振干涉成像光谱仪（机载、星载、地面），参加了 国家“十一五”重大科技成就展。国家863项目 2 项；国家自然基金 2 项；获授权发明专利 3项；发表SCI论文 80 余篇；出版专著 1 部先进遥感仪器—偏振成像光谱仪研发成果：首次提出 基于Savart偏光镜的图像、光谱、偏振态多维信息一体化获取技术；研制了 星载原理样机，开展了模拟星载探测实验。成果：获国家863计划 1 项；国家自然科学基金 2 项；发表SCI论文20余篇；获授权发明专5项。

（1）该项工作的意义 随着农村生活水平的提升，农业生产中的秸秆已经不被人们作为燃料所使用，而且由于农民环保意识欠缺、缺少劳动力、管理体制不健全、综合利用技术条件差等因素的影响，很多农民选择在收获农作物的时候直接就地焚烧秸秆，而秸秆露天焚烧会造成大量烟雾的现象，一方面影响到公路和航空运输，降低运输效率；另一方面，秸秆露天焚烧过程中释放的大量氮氧化物、二氧化碳和颗粒等污染物，是我国大气污染的来源之一，威胁着居民的身体健康。每年在作物收割季节，是秸秆焚烧最严重的时节，此时对秸秆焚烧现象的监管尤其重要。但禁烧令的执行存在一定的难度，究其原因，一是由于焚烧火点具有分散性，实地人工逐点排查需要耗费大量的人力物力；二是由于焚烧火点具有随时性，如果没有掌握一定的证据很难查处进行过秸秆焚烧的农民，使得农民往往存在侥幸心理；三是由于暂时没有研究出有效的措施进行秸秆转化，而且随着农村家庭劳动力的减少，农民迫于下季作物种植的压力，常常会选择秸秆直接焚烧。因此，本文提出利用多源遥感影像预测火点监测的重点区域，提高火点监测的准确性和自动化，同时进行监测区域秸秆量的估算，提高秸秆转化的效率，利用多种手段提高禁烧令的实施效果，减少秸秆焚烧对环境的污染。 （2）算法介绍 卫星遥感具有实时、动态、高分辨率、大范围覆盖等特点，将卫星遥感技术应用到秸秆焚烧监测上使重点区域作物信息提取和火点快速监测成为可能。卫星火点监测一般采用波长范围在3~5μm的中红外波段遥感影像，中红外波段对火灾、火点、活火山等高温目标的识别十分敏感，常用于捕捉高温信息，特别是对森林火灾，能够清楚显示火点、火线形状、大小和位置，而且对很小的隐火、残火也有很强的识别能力。在红外影像上，火点区与背景地物的亮度值具有明显差异，火点区温度高，图像灰度值高，呈现亮白色，背景地物则相对偏暗。利用背景辐射和森林燃烧时的辐射差异在红外图像上灰度值的不同，就可以从卫星遥感信息中及时发现火情，并监测它们的燃烧状态和蔓延趋势。火点监测的方法主要有固定阈值法、临近像元分析法、亮温与植被指数结合法等。固定阈值法是利用红外通道计算亮温，根据火点区域背景区的差异，对亮温设置一定的阈值提取火点区；临近像元分析法是对火点像元与临近像元的亮温差异设置一定的判别阈值，差异大于阈值的判为火点区；亮温与植被指数结合法是在亮温固定阈值的基础上，加上植被指数阈值作为判别条件。 （3）应用系统开发 秸秆焚烧监测系统由一个中心、两个子系统及两个终端系统组成，即：监测控制中心、火点提取子系统、数据管理子系统、监测服务平台以及野外调查app。监测控制中心主要负责对遥感数据的采集、预处理，并提供秸秆焚烧的火点信息与数据管理功能。火点提取子系统主要负责对预处理后的数据进行秸秆焚烧信息的提取工作，并反馈给控制中心。数据管理子系统基于底层数据库提供对遥感数据、火点信息数据、野外调查数据的管理功能以及为服务平台提供基础数据服务。监测服务平台主要是提供火点信息的展示与发布工作。野外调查app主要负责火点信息的接收、野外核实以及核实结果反馈工作，以确保秸秆焚烧的火点信息准确无误。

研究团队十余年来致力于光谱检测与分析领域，研发了数件产品，持有多项发明专利，发表了多篇高水平论文。例如， 1）采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，直径仅50 mm，能耗低，可在野外无人值守环境工作。2）采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测，分辨率高，稳定性高。目前，探头正在三峡库区进行测试。3）建立一系列基于表面增强拉曼光谱效应的新型光学免疫检测方法，发展了相关纳米光学探针和微通道芯片器件，实现了血液、唾液等体外复杂环境中肿瘤标志物（包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、肿瘤来源外泌体表面受体分子及内含miRNA分子等）的高灵敏、高通量和快速检测。

光栅光谱仪重叠光谱分级器是一台在光谱仪的光源和光探测狭缝之间安装光谱分级器件，在高度方向上将不同级次的光分离达到分离重叠光谱的目的仪器。该仪器不但以消除光栅光谱仪高级次重叠光谱，而且克服现有技术在分析不同波长的光谱时都要重新安装和选用滤光片的麻烦。 现在国内外的光谱仪器都能在紫外到红外之间进行分光和探测。由于光栅具有独特的分光特性，光栅光谱仪的应用日益广泛，且具有取代干涉光谱仪和棱镜光谱仪等的趋势。光栅光谱仪入射光源被分光器件分光以后，由光栅方程可知，一级光谱的某些谱线可能和二级、三级、四级……光谱的谱线重叠。光栅光谱仪器高级次重叠光谱常给光谱分析带来误判。以使用光栅一级光谱，工作波长在300—1000nm的光栅光谱仪为列，它在600—1000nm就叠加了300—500nm波段光的二级谱。传统的方法是就在这个叠加光谱区增加一个500nm前截止滤光片，阻止300—500nm波段的光谱信号来获得600—1000nm的光谱信号。这种方法虽然可行，但是在分析不同波长的光谱时都要重新安装和选用滤光片，相当繁琐。 而此光栅光谱仪重叠光谱分级器，由于在光谱仪光源和光探测狭缝之间增加了分光结构，在光入射到光谱仪光 深测狭缝之前将其在高度方向上分开，实现光谱重级谱线的分离。该仪器结构简单使用方便，通用便捷，与光栅光谱仪器集成使用，不需要临时拆装，可以有效消除光栅光谱仪高级次重叠光谱。