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成像光谱仪的设计如其名字，既要“成像”，也要“光谱”，是一种很有特点的光学系统。
最早的成像光谱仪诞生在美国。1982年，美国航空航天局研制出世界上第一台方案实验性成像光谱仪（AIS），并在飞行试验中成功采集到成像光谱数据，初步体现出它在矿物识别，植被分类等方面的优越性。1987年，美国又研制出实用性记载可见红外成像光谱仪（AVIRIS），给遥感应用部门提供了高质量的成像光谱数据。
刚才，我们说到成像光谱仪的目的是既要成像也要光谱，它得到的效果就是这样：
这一套数据的特点是图像的每一点都能提取出一套光谱数据。由于我们知道，物质的光谱是有特征的，不同的物质有不同的光谱。因此，通过分析这套光谱成像数据，就可以从分析出图中物体的类型。这种技术对于环境监测，军事探查，农业监测，资源勘探都有很大的作用。
而高光谱成像光谱仪的这个高字，也是很有说法。这个高，主要是对应以前的一种叫多光谱成像光谱仪的仪器，从思路来说，其实高光谱和多光谱没什么区别，都是一脉相承要得到一个光谱成像数据立方。但是这个高字，还是会体现在更多的数据丰富程度上，如光谱范围更宽，谱段更多，光谱分辨率更高等等。在高光谱之后，还有超光谱成像，即在高光谱的基础上，更进一步丰富了数据量。
一般来说，高光谱成像光谱仪主要有三种，棱镜分光，光栅分光和傅里叶变换型。其中，棱镜分光和光栅分光可以看成一类，即色散型成像光谱仪。目前国际上研制和运行的高光谱成像光谱仪，除了强力星2号上的FTHSI采用傅里叶变换成像光谱仪以外，其他的高光谱成像仪均采用色散分光的方式。
这三种分光应该说是各有优劣：
棱镜分光相对光栅分光来说，主要区别在于，1、能量利用率较高，2、光谱维只能校正到近似线性，3、光谱分辨率低，4、体积质量略高。
傅里叶变换分光相对光栅分光来说，1、地面分辨率低，2、定标难度高，3、不能进行实时监测，4、数据量较大
