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机载高光谱将成像技术和光谱技术结合在一起，在探测物体空间特征，同时对每个空间像元色散形成几十个到上百个波段带宽为10纳米左右的连续光谱覆盖，由光学系统、信号前端处理盒、数据采集记录系统三部分组成，数据的回放及预处理，通过软件在高性能的微机上完成。传感器在可见光和近红外区域可达数百个波段，而且测量结果以图像方式表达出来，每一个像元均由光谱曲线组成，可以更为准确地获取目的物的反射光谱。
焦平面探测器推扫成像原理，地面物体的反射光通过物镜成像在狭缝平面，地面目标物的辐射能通过指向镜，由物镜收集并通过狭缝增强准直照射到色散元件上，经色散元件在垂直条带方向按光谱色散，用会聚镜会聚成像在传感器，使用的二维面阵列探测元件被分布在光谱仪的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狭缝，机载高光谱每一行水平光敏元上是地物条带一个光谱波段的像，焦平面的垂直方向是色散方向，每一列光敏元上是地物。
由于高光谱成像所获得的高光谱图像对图像中的每个像素都能提供一条几乎连续的光谱曲线，其在待测物上获得空间信息的同时又能获得比多光谱更为丰富光谱数据信息，这些数据信息可用来生成复杂模型，来进行判别、分类、识别图像中的材料。
机载高光谱通过高光谱成像获取待测物的高光谱图像，包含了待测物的丰富的空间、光谱和辐射三重信息。这些信息不仅表现了地物空间分布的影像特征，同时也可能以其中某一像元或像元组为目标获取它们的辐射强度以及光谱特征。辐射、影像与光谱是高光谱图像中的3个重要特征，机载高光谱这3个特征的有机结合就是高光谱图像。
