随着现代遥感技术的快速发展, 遥感影像变换检测技术受到重视并被应用到地理国情检测、 土地调查、 生态系统监测、 食品安全保障和**侦察等领域。 高光谱影像所具有的更精细的光谱分辨率以及多时相高光谱影像所提供的更加丰富和更为详细的光谱变化信息为进一步精细判断地表的变化提供了可能。 然而高光谱影像高复杂度的数据结构、 高维度的数据特征、 高冗余信息, 以及不同时相光谱信息对环境的敏感性极大地增加了多时相高光谱变化检测的难度。 文章以变化检测过程中所涉及的技术手段为主线, 首先从六个方面对多时相高光谱影像变化检测的研究动态及现状进行分析, 包括: (1) 基于高光谱影像间广义相似度度量的传统高光谱影像变化检测方法, 该类方法主要沿用了高光谱影像出现之前多光谱变化检测的技术路线; (2) 基于降维的高光谱影像变化检测方法, 该类方法主要为克服高光谱影像所具有的高维度、 高冗余等特性给变化检测带来的不良影响而展开; (3) 基于统计建模的高光谱影像变化检测方法, 该类方法通过对高光谱影像的统计特性和多维度相关性进行挖掘和建模来确定各像元的变化属性; (4) 基于分类方法的高光谱影像变化检测方法, 该类方法将图像的分类策略引入到变化检测过程中为获得“from-to”类型的变化信息提供保障; (5) 基于光谱解混的高光谱影像变化检测方法, 该类方法主要面对高光谱影像低空间分辨率所带来的混合像元问题如何提取精细的变化信息而展开; (6) 基于深度学习的高光谱影像变化检测方法, 该类方法通过将深度学习技术应用于多时相高光谱变化检测中而产生的一类新兴而具有发展前景的变化检测技术。 进一步, 对目前多时相高光谱影像变化检测中面临的挑战性问题进行了提炼和分析展望。

潮间带潮滩由于受到潮汐周期性淹没的影响导致难以精准确定其空间分布, 因此, 迫切需要利用遥感技术了解潮滩受潮汐淹没的光谱变化特征, 构建潮滩提取指数, 对潮滩的精准解译提供方法及基础数据支持。 基于多时相Sentinel-2多光谱影像, 通过分析高、 低潮影像上不同地物的光谱反射率特征差异, 优选出能反映潮滩特征的波段, 构建一种海岸带潮滩提取指数。 在此基础上, 从三方面对已构建潮滩指数的可行性进行论证: (1)将潮滩提取指数应用到3个不同潮滩类型的研究区, 研究了潮滩指数的可分离性及对不同潮滩类型区域的适用性, 研究结果表明: 与其他地类相比, 构建的潮滩提取指数对潮滩具有较好的可分离性, 并且适用于砂质、 泥质不同种类的潮滩; (2)研究了潮滩提取指数对不同分类方法(包括最小距离法、 极大似然法、 支持向量机)的适用性, 研究表明: 采用所选取的三种分类方法进行潮滩解译时, 其总体精度均大于93%, Kappa系数均大于0.85, 潮滩提取指数对不同的分类方法均具有普适性, 且可有效提高潮滩的解译精准度; (3)研究了潮滩提取指数对不同数据源的适宜性, 采用“珠海一号”数据与本文Sentinel-2多光谱数据解译潮滩并对比结果, 研究显示: 构建的潮滩提取指数适用于不同数据源, 且取得了较好的潮滩分类精度。 该方法提高了海岸带潮滩遥感提取的准确度, 丰富了潮滩遥感解译理论, 对海岸带潮滩生态系统的科学管理与保护提供了理论指导与意义。

以广义惠更斯-菲涅耳原理为基础,推导高斯谢尔模型光束在生物组织中的光谱解析表达式,并利用归一化光谱和相对光谱移动,研究高斯谢尔模型光束在生物组织中传输时的光谱变化。结果表明:高斯谢尔模型光束在生物组织中传输时会出现光谱蓝移、红移及跃变,且与离轴距离、传输距离、生物组织类型(不同的折射率结构常数)及空间相关长度有关;随着传输距离增大,折射率结构常数增大,即生物组织湍流越强,空间相关长度越大,光谱跃变位置越远,跃变量越小,即光谱跃变现象越弱,光谱红移转变为蓝移的传输位置越远;折射率结构常数和空间相关长度越大,光谱跃变对应的离轴距离越大,即跃变的观察点到传输轴的距离越大。

采用数值模拟方法研究了受到高斯光阑限制的啁啾高斯脉冲在色散介质中的光谱特性。建立了色散介质中受高斯光阑限制的啁啾高斯脉冲模型，推导出了脉冲功率谱表达式。以功率谱表达式为基础，仿真分析了高斯光阑半径、啁啾参数、传输距离和离轴半径等因素对光谱特性的影响。结果表明，啁啾参数对光谱的影响只取决于其绝对值，啁啾参数使近场光谱偏离高斯分布，高斯光阑的限制可有效抑制这种偏离。啁啾参数绝对值越大，远场光谱在传输方向上衰减越慢，在离轴方向上衰减越快，能量越向光轴集中。相比无高斯光阑限制，带高斯光阑限制时，光谱在传输方向上衰减更快，在离轴方向上衰减更慢，且在离轴方向上，红移量和谱宽压缩量均明显减小。随着传输距离增大，轴上光谱蓝移，且在远场趋近于高斯分布，中心频率趋近于一个渐进值。

光波经介质散射后的远场光学特性，包括光谱强度、光谱相干度以及光谱偏振度等，与散射介质的结构特征密切相关。近年来，光波弱散射现象的研究取得了较大进展，一方面，研究人员将散射体推广到各种介质，包括各向异性介质、半软边介质、椭球形介质等；另一方面，研究人员将入射光波推广到各种常见的光束，如随机电磁光波、平面波脉冲光束、非匀幅光束等。介绍了关于光波弱散射问题的主要研究成果，包括光波散射过程中的光谱变化现象、相干性变化现象、等价理论、互易关系以及光波散射逆问题等。

运用部分相干光基础理论和广义衍射理论, 从理论上主要研究了多色部分相干光经过多缝系统后的光谱变化和光谱开关现象。讨论了多色完全空间相干光经菲涅耳波带片衍射后, 光学奇点附近的光谱变化和光谱开关现象, 并且运用Mathcad数值计算软件对光谱变化和光谱开关现象在不同参数下进行研究。根据以上理论和实验研究结果, 描述了光谱变化和光谱开关在信息编码和传输中的潜在应用。

基于非Kolmogorov谱模型，利用广义惠更斯-菲涅耳原理，推导出了高斯谢尔模型（GSM）光束在非Kolmogonov大气湍流中光谱的解析表达式，并用其研究了非Kolmogorov大气湍流对GSM光束光谱变化的影响。结果表明，GSM光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时有光谱移动（蓝移和红移）和光谱跃变发生。光谱跃变的发生与离轴距离r、广义指数参量[α]、广义结构常量[C2n]、湍流内尺度l0、湍流外尺度L0和传输距离z有关。随着广义指数参量[α]的增大、湍流内尺度l0的增大及广义结构常量[C2n]的减小，光谱跃变量[Δ]减小，光谱跃变临界位置zc增大。该研究工作可为自由空间光通信等实际应用提供理论模型和计算依据。

从部分相干光束的传输定律出发，得到了部分相干光束刀边衍射时的远场光谱的表达式。根据该表达式对衍射场中的光谱进行了理论研究。研究的结果表明：衍射场中的光谱将随着观察点位置而改变，并且对于固定观察点，其光谱将随着相对空间相干度以及光束透过率的变化而变化。

在光传播空间中引入的光阑会对光谱的传播产生影响。以一个常用的光谱测量系统为模型，对系统中的光阑对光谱变化的影响进行了深入的研究。研究结果表明，狭缝的衍射和透镜的色差以及光源的空间相干度的变化都有可能使衍射场中观察点的光谱出现变化，并且这种变化与观察点的空间位置有关。这种相关诱导光谱变化会对光谱的精确测量产生影响。

从部分相干光的传输理论出发,研究了高斯-谢尔模型(GSM)光束通过光阑像散透镜传输轴上的光谱变化规律.结果表明,与光源光谱相比,高斯-谢尔模型(GSM)光束通过光阑像散透镜传输轴上光谱发生了中心频率的移动,这种现象被称为光谱位移.详细分析了透镜的像散、光束的空间相关性和光阑的截断参量对光谱变化的影响.数值计算表明,这些参量会对光谱移动产生比较大的作用.