论文标题：Design, Performance, and Applications of AMMIS: A Novel Airborne Multimodular Imaging Spectrometer for High-Resolution Earth Observations

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.11.001

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近日，中国科学院空间主动光电技术重点实验室王跃明研究团队在中国工程院院刊《Engineering》发表最新成果，详细介绍了全谱段多模态机载成像光谱仪（AMMIS），其在仪器设计、性能测试及高空间分辨率对地观测应用方面成果显著，引领相关领域新发展。

高光谱成像技术在地球观测领域应用广泛，但传统推帚式高光谱成像仪存在局限。AMMIS 应运而生，光谱探测覆盖紫外、可见光近红外、短波红外和热红外波段，是我国高分专项航空观测重要部分，服务民用领域，也为未来星载高光谱载荷技术验证提供支撑。

在系统设计上，AMMIS 采用模块化设计，集成多个模块，实现宽光谱探测。每个模块含三个光谱仪，利用视场拼接技术，将视场角拓宽至 40°，大幅提升作业效率。各模块光学系统设计精妙，像紫外模块独特的波长分割设计，既缓解色差校正难题，又确保光谱覆盖；热红外（TIR）模块采用低温光学技术，保障系统稳定运行。电子控制模块负责仪器多项关键功能，热控系统为仪器稳定工作创造适宜环境，还适配多种飞机平台，保障其应用灵活性。

图1. (a) AMMIS 实物图和(b)飞行平台。

性能测试方面，AMMIS 通过实验室定标和飞行定标等方式，保障数据高质量。实验室定标涵盖光谱、辐射等多方面，飞行定标则进一步校准光谱和辐射精度。几何校正和大气校正让图像更精准反映地面信息。经测试，AMMIS 多项性能指标出色，部分超设计预期。AMMIS 的光谱数据覆盖超过 1400 个波段，紫外、可见光近红外、短波红外和热红外的光谱采样间隔分别为 0.1 nm、2.4 nm、3 nm 和 32 nm，瞬时视场角分别为 0.5、0.25、0.5 和 1 mrad。其中，可见光近红外模块在高分辨率模式下瞬时视场角可以达到 0.125 mrad。

图2. 雄安郊区：(a)高光谱数据集和(b)参考标签图。

实际应用中，AMMIS 成绩斐然。它获取大量高光谱数据，生成多个高光谱数据集，在土地覆盖分类和超分辨率重建等研究里作用重大。深度学习算法基于这些数据集进行分类实验，准确率超 90%。在气体检测领域，紫外高光谱成像能精准识别二氧化氮排放源，TIR 模块可精确检测多种有害气体。此外，在矿物探测、工程监测、水深测量等方面也有卓越表现，为众多领域提供关键数据支持。

AMMIS 优势显著，但也面临成本高、数据预处理精度待提升等挑战。未来，研究团队计划开展更多飞行试验，提升仪器性能，探索与卫星同步观测新应用，研发全波长成像系统，推动高光谱成像技术持续进步。

文章信息：

Design, Performance, and Applications of AMMIS: A Novel Airborne Multimodular Imaging Spectrometer for High-Resolution Earth Observations

全谱段多模态机载成像光谱仪AMMIS：仪器设计、性能测试和高空间分辨率对地观测应用

作者：

贾建鑫, 王跃明*, 郑潇柔, 袁立银, 李春来, 岑奕, 司福祺, 吕刚, 王崇儒, 王晟玮, 张长兴, 张东, 何道刚, 庄晓琼, 韩贵丞, 张明阳, Juha Hyyppä, 王建宇

引用信息：

Jianxin Jia, Yueming Wang, Xiaorou Zheng, Liyin Yuan, Chunlai Li, Yi Cen, Fuqi Si, Gang Lv, Chongru Wang, Shengwei Wang, Changxing Zhang, Dong Zhang, Daogang He, Xiaoqiong Zhuang, Guicheng Han, Mingyang Zhang, Juha Hyyppä, Jianyu Wang. Design, Performance, and Applications of AMMIS: A Novel Airborne Multi-Modular Imaging Spectrometer for High-Resolution Earth Observations. Engineering.

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https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.11.001

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