AVIRIS 简介

AVIRIS 是指 机载可见光近红外成像光谱Airborne Visible InfraRed Imaging Spectrometer)。是由美国NASA下属的喷气动力实验室(JPL)开发和维护的光谱成像设备。现有两代产品:AVIRIS-ClassicAVIRIS-NG(AVIRIS Next Generation),其中AVIRIS-Classict从1986年开始服役,目前网站上提供从1992年开始至2020年采集高光谱图像数据,主要为地面辐亮度图像,少部分图像提供反射率图像。AVIRIS-NG则提供从2012年至2020年的高光谱图像数据。所有的图像均进行了几何矫正,具有真实的地理坐标信息。目前AVIRIS-Classic提供的数据主要位于美国本土,还有少量太平洋中海岛、以及加拿大和欧洲地区的数据。AVIRIS-NG则目前主要提供欧洲和印度区域数据。

1. AVIRIS-Classic

AVIRIS是地球遥感领域的先进设备。其具备一个独特的光学传感器,能够采集波长在400~2500nm范围内的上行的光谱辐亮度信息,并进行辐亮度矫正,最终生成具有224个连续光谱通道(波段)的高光谱图像。AVIRIS曾经搭载在4种不同的飞行平台上, 分别为:NASA 的ER-2 喷气式飞机,Twin Otter International 的涡轮螺旋桨飞机,Scaled Composites' Proteus(一种双翼高空长航时飞机)以及NASA的WB-57飞机。 ER-2飞机飞行高度约为海拔20km,航速为730km/h,Twin Otter的飞机飞行高度约为地面上4km,航速约为130km/h。 AVIRIS在主要在美国各地进行执行飞行任务,此外还在欧洲和加拿大执行任务1

AVIRIS-Classic 结构示意图 ↑
  • 设备基本参数
参数名称 参数值
数据码率 1994年:17Mbps
19952004年:20.4Mbps
2005
今:16Bit
数据量化 1994年:10bit
1995年~今:12bit
探测器类型 可见光波段:Si探测器
近红外波段(NIR):InGaAr
短波红外(SWIR):InSb
液氮(LN2)制冷探测器
成像方式 摆扫式(Whisk broom)
扫描速率 12Hz
光谱带宽 10nm标称波段宽度,经过矫正,误差±1nm
视场角(FOV) 34°,总计677个像素
单像素视场角(IFOV) 1 mrad
  • 数据下载门户网站
    • 从2006年至今的数据,可以从AVIRIS Data Product Portal网站下载:https://aviris.jpl.nasa.gov/dataportal/
    • 1992年至2005年的数据,需要从网站http://aviris.jpl.nasa.gov/locator_select.php首先搜索需要的飞行记录,然后填写AVIRIS Archive Data Request form 申请数据下载

2. AVIRIS-NG

AVIRIS-NG数据采集、处理和应用↑

AVIRIS-NG是用来采集太阳反射光谱范围内的高信噪比连续光谱图像,并希望能够接替从1986年开始服役AVIRIS-Classic设备。其数据成果可以广泛运用于生态环境、土壤地质、内陆湖泊、冰雪、生物质燃烧、大气、环境污染、农业等多种研究中。

AVIRIS-NG能够以5nm的光谱分辨率采集波长在3802510nm范围的连续光谱图像。目前该设备已经成功搭载在Twin Otter平台上,以0.3m4m的空间分辨率采集了光谱图像数据,单条扫描线包含600个像素。在不久的将来计划搭载在具有更高飞行高度的NASA ER-2平台上。 AVIRIS-NG的跨条带(Cross-track)光谱一致性优于95%,且光谱维IFOV一致性优于95%。2

The AVIRIS-NG 传感器结构↑
AVIRIS传感器实拍↑
  • 设备基本参数
Parameter Value
波长范围(Wavelength) 380 nm to 2510 nm
光谱分辨率 (FWHM, minimum) 5nm ± 0.5 nm
FOV(Field of View) 36 ± 2 degrees with 600 resolved elements
IFOV(Instantaneous Field of View) 1.0 1.4 mrad ± mrad
Spatial Sampling (maximum observed at resolved elements) 1.0 mrad ± 0.1 mrad
Spectral Distortion (smile) Uniformity > 97%
Spectral Distortion (keystone) Unformity >97%
空间和光谱分辨率(FPA) 480 (spectral direction) X 640 (cross track)
帧率(Frame Rate) 10 - 100 frames per second
Pixel Size 27 microns x 27 microns
Calibration On-board calibrator
数据量化(Data Resolution) 14 bits
Data Rate Up to 74 MB/s of throughput
Data Volume Up to 1.0 TB of raw data before disk swap
Physical Volume 83 cm (H) x 57 cm (Dia.) plus electronics boxes and racks
Mass 465kg
Vacuum Requirement 10-4 torr
Ambient Operating Temperature -40 to +50C
Maximum Altitude 18 km
Cool-Down Time < 48 hours
Operational Time / Mission 14 days
  • 数据下载门户网站

    • 2014年~2020年的数据可以从AVIRIS-NG Data Portal 网站下载:https://avirisng.jpl.nasa.gov/dataportal/
    AVIRIS-NG数据获取门户网站↑

参考文献


  1. AVIRIS-Classic门户,https://aviris.jpl.nasa.gov/index.html↩︎

  2. AVIRIS-NG门户,https://aviris-ng.jpl.nasa.gov/index.html↩︎