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-Classic 和AVIRIS-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 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 结构简图

• 设备基本参数

参数名称	参数值
数据码率	1994年：17Mbps<br />1995~2004年：20.4Mbps<br />2005~今：16Bit
数据量化	1994年：10bit<br />1995年~今：12bit
探测器类型	可见光波段：Si探测器<br />近红外波段（NIR）：InGaAr<br />短波红外（SWIR）：InSb<br />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 Next Generation 数据采集和分析过程

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380~2510nm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0.3m~4m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]

AVIRIS Next Generation 内部结构示意图 AVIRIS Next Generation设备实拍图片

• 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 Next Generation 数据访问门户网站

参考文献

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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 ↩