第頁高光譜遙感一、課程說明課程編號：010425Z10課程名稱（中/英文）：高光譜遙感/HyperspectralRemoteSensing課程類別：必修課學時/學分：32/2（其中實驗學時：10）先修課程：遙感原理與方法、科學計算與Matlab語言適用專業(yè)：遙感科學與技術(shù)教材、教學參考書：《高光譜遙感》，張良培等編著，測繪出版社，2011《高光譜遙感――原理、技術(shù)與應(yīng)用》，童慶禧等編著，高等教育出版社，2006《高光譜遙感及其應(yīng)用》，浦瑞良等編著，高等教育出版社，2001《高光譜遙感應(yīng)用研究》，萬余慶等編著，科學出版社，2006二、課程設(shè)置的目的意義高光譜遙感是以先進探測技術(shù)發(fā)展、譜像合一的信息處理與分析、多學科多領(lǐng)域的定量化應(yīng)用為特征的遙感技術(shù)，該課程主要介紹高光譜遙感的基本概念、信息獲取方法、信息處理方法及主要應(yīng)用領(lǐng)域，是遙感科學與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課。課程目的在于通過系統(tǒng)講授高光譜遙感的基本概念、信息獲取方法、信息處理方法、主要應(yīng)用領(lǐng)域與方法等方面的知識，使學生掌握高光譜遙感的基本知識，掌握高光譜遙感信息處理方法，能應(yīng)用高光譜遙感解決生態(tài)、地質(zhì)、城市等不同領(lǐng)域的應(yīng)用問題，并與其它課程形成系統(tǒng)、互補的知識體系。三、課程的基本要求學生在完成課程學習后，要對高光譜遙感的基本理論知識和技能達到如下要求：1．掌握高光譜遙感科學的基礎(chǔ)理論，了解高光譜遙感的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀；2．熟悉地物光譜測量方法，掌握高光譜遙感成像機理；3．基本掌握高光譜影像預處理技術(shù)流程及具體方法；4．掌握光譜特征分析的內(nèi)容與具體方法；5．基本掌握高光譜影像分類、混合像元分解等基本知識；6．了解高光譜遙感在生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)調(diào)查、城市等不同領(lǐng)域應(yīng)用的實現(xiàn)方法。四、教學內(nèi)容、重點難點及教學設(shè)計章節(jié)教學內(nèi)容總學時學時分配教學重點教學難點教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）講課(含研討)實踐第1章概論220高光譜遙感的發(fā)展、研究現(xiàn)狀與應(yīng)用高光譜遙感的發(fā)展、研究現(xiàn)狀與應(yīng)用多媒體講授、隨堂習題第2章地物光譜數(shù)據(jù)的獲取與分析220光譜產(chǎn)生機理與電磁輻射；地物光譜特征；高光譜遙感成像原理地物光譜特征；高光譜遙感成像原理多媒體講授、隨堂習題第3章地物光譜數(shù)據(jù)重建220成像光譜儀定標；高光譜遙感大氣校正與其他輻射誤差校正高光譜遙感大氣校正多媒體講授、隨堂習題第4章高光譜影像特征選擇與提取422高光譜數(shù)據(jù)降維與可分性準則；高光譜特征選擇與提取；高光譜特征參量化高光譜特征選擇與提取多媒體講授、隨堂習題，多媒體實驗指導、上機實驗第5章光譜匹配與光譜微分422光譜匹配與光譜微分的原理與方法光譜匹配原理與方法多媒體講授、隨堂習題，多媒體實驗指導、上機實驗第6章高光譜影像混合像元分解422像元混合光譜模型；線性光譜解混線性光譜解混多媒體講授、隨堂習題，多媒體實驗指導、上機實驗第7章高光譜影像分類642監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類；硬分類與模糊分類；基于像元與面向?qū)ο蟮姆诸惐O(jiān)督分類與非監(jiān)督分類多媒體講授、隨堂習題，多媒體實驗指導、上機實驗第8章高光譜影像目標探測與多源遙感影像融合420高光譜影像目標探測與多源遙感影像融合高光譜影像目標探測多媒體講授、隨堂習題，多媒體實驗指導、上機實驗第9章高光譜影像變化檢測222高光譜影像變化檢測基本原理與方法高光譜影像變化檢測基本原理與方法多媒體講授、隨堂習題第10章高光譜定量遙感220高光譜地物反演指數(shù)高光譜地物反演指數(shù)多媒體講授、隨堂習題注：實踐包括實驗、上機等課堂教學內(nèi)容和基本要求第一章概論（2課時）1.1高光譜遙感的發(fā)展1.2高光譜遙感的研究現(xiàn)狀1.3高光譜遙感的應(yīng)用第二章地物光譜數(shù)據(jù)的獲取與分析（2課時）2.1高光譜產(chǎn)生機理與電磁輻射2.2地物光譜特征2.3高光譜遙感成像原理第三章地物光譜數(shù)據(jù)重建（2課時）3.1成像光譜儀定標3.2高光譜遙感大氣校正3.3其他輻射誤差校正第四章高光譜影像特征選擇與提取（2課時）4.1高光譜數(shù)據(jù)降維與可分性準則4.2高光譜特征選擇與特征提取4.3高光譜特征參量化第五章光譜匹配與光譜微分（2課時）5.1光譜匹配原理與方法5.2光譜微分原理與方法第六章高光譜影像混合像元分解（2課時）6.1像元混合光譜模型6.2線性光譜解混第七章高光譜影像分類（4課時）7.1監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類7.2硬分類與模糊分類7.3基于像元的分類與面向?qū)ο蟮姆诸惖诎苏赂吖庾V影像目標探測與多源遙感影像融合（2課時）8.1高光譜影像目標探測8.2多源遙感影像融合第九章高光譜影像變化檢測（2課時）9.1高光譜影像變化檢測概述9.2經(jīng)典變化檢測算法9.3變化檢測精度評定第十章高光譜定量遙感（2課時）10.1高光譜定量遙感概述10.2大氣輻射傳輸建模10.3高光譜植被反演五、實踐教學內(nèi)容和基本要求實驗1高光譜影像特征提取教學內(nèi)容：利用matlab編程，實現(xiàn).mat數(shù)據(jù)可視化；利用ENVI軟件，實現(xiàn)影像多波段顯示、基于主成分變換的影像特征轉(zhuǎn)換并比較轉(zhuǎn)換前后的影像光譜特征、輸出特征提取結(jié)果；回顧基于主成分變換的影像特征轉(zhuǎn)換基本思想與實施步驟。基本要求：實驗報告內(nèi)容包括：.mat數(shù)據(jù)可視化截圖，影像多波段顯示截圖，基于主成分變換的影像特征轉(zhuǎn)換與提取結(jié)果截圖；思考：1、基于主成分變換的影像特征轉(zhuǎn)換前后的影像波段（及波段組合）是否一致？2、該現(xiàn)象（一致/不一致）造成的原因。實驗2光譜匹配教學內(nèi)容：利用matlab編程，實現(xiàn)給定案例的二值編碼光譜匹配。基本要求：實驗報告內(nèi)容包括：matlab代碼，運行成功的界面截圖，生成.txt匹配文件；思考：不同的光譜匹配方法，結(jié)果是否一定一致？為什么？如果不一致，試說明不同方法的適用情況。實驗3線性光譜分解教學內(nèi)容：利用ENVI軟件，實現(xiàn)MNF高光譜影像變換；利用matlab編程，變換后影像輸入與數(shù)據(jù)初始化、N-FINDR端元分解、無約束端元豐度估計并輸出各端元豐度圖。基本要求：實驗報告內(nèi)容包括：matlab代碼，各端元豐度影像輸出結(jié)果；思考：1、如何解決NFINDR端元提取算法的不完備最大體積單形體問題(如圖)？2、如何解決無約束端元豐度估計結(jié)果中，豐度<0與各端元豐度之和不為1的情況？實驗4高光譜影像分類教學內(nèi)容：利用ENVI軟件，實現(xiàn)高光譜遙感影像訓練樣本選擇、監(jiān)督/非監(jiān)督分類、測試樣本選擇與精度評定。基本要求：實驗報告內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)說明、實驗步驟與中間結(jié)果、定性與定量精度分析；思考：當非監(jiān)督分類結(jié)果無法與樣本類別一一對應(yīng)時，如何實現(xiàn)光譜類別與地物類別的對應(yīng)？實驗5高光譜影像變化檢測教學內(nèi)容：利用matlab編程，實現(xiàn)高光譜遙感影像的變化向量分析。基本要求：實驗報告內(nèi)容包括：matlab代碼，運行成功的界面截圖，生成變化強度、變化方向圖；思考：如何根據(jù)變化強度圖確定影像變化區(qū)域，并根據(jù)變化方向圖確定多種變化類別？六、考核方式及成績評定根據(jù)課程類型、課程性質(zhì)、課程內(nèi)容及特點，確定適合的考核內(nèi)容、考核方式及成績評定。考核內(nèi)容重點考核學生獲取知識的能力、應(yīng)用所學知識分析問題和解決問題能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用多種形式（筆試、口試、答辯、測驗、論文等）、多個階段（平時測試、作業(yè)測評、課外閱讀、社會實踐、期末考核等）、多種類型（作