USGS光谱库介绍01-总体介绍

本文基本翻译自USGS官方文档^[1]的摘要部分

USGS Spectral Library Version 7 是美国地质调查局（USGS）利用实验室内、野外地面和机载光谱仪采集的一系列光谱的集合形成的光谱库。从名字也可以看出，目前最新的是v7版本。该光谱库覆盖的光谱范围十分宽，波长覆盖从紫外到远红外光谱，具体数字来说，从0.2\(\mu m\) 到 200\(\mu m\)。实验室内测量的样品包括特定的矿物、植物、化学品混合物（chemical compounds）以及人造材料。在许多实验中，样品是被纯化过的，保证材料的特定光谱与其化学成分结构是相关的。这些测量可以形成有效的光谱-化学成分关系对(spectro-chemical links)，这种关系对对于解译野外（包括地面、机载或这航天平台）采集的遥感数据至关重要。这个光谱库还包含了物理混合后测量的光谱以及经过数学模拟计算后的混合光谱。

该光谱库的采集使用了4款不同的光谱仪：

1. Beckman 5270光谱仪，光谱覆盖范围为0.2~3\(\mu m\)；

2. Analytical Spectral Devices (ASD) 野外便携式光谱仪的标准(standard)、高分辨率(hi-res)、下一代高分辨率模块(hi-resNG)，光谱覆盖范围为0.35~2.5\(\mu m\)；

3. Nicolet 傅里叶变换红外干涉光谱仪，光谱覆盖范围为1.12~216\(\mu m\)；

4. NASA 机载可见光/近红外成像光谱仪（AVIRIS）,光谱覆盖范围为0.37~2.5\(\mu m\)；

测量环境如下：

1. 岩石、土壤以及各种材料的天然混合物实在实验室和野外设定下测量的
2. 植物成分和植物光谱曲线是在实验室条件下测量的，测试时包含了多种植被类型以及多种背景类型
3. 森林植被光谱曲线是使用机载光谱仪测量获得的（主要原因是森林中的植物太高大，无法使用地面光谱测量）

官方提供了文档说明，介绍了使用的设备、材料的组成、光谱元数据和样本的极少以及光谱测量的可能影像因素。

为了便于使用，通过卷积处理，将该光谱库重采样到指定光谱仪或高光谱相机的光谱采样间隔和带宽，以及重采样到指定的宽波段多光谱传感器。该光谱库的原生数据格式是SPECtrum Processing Routines（SPECPR）。官方的文档详细阐述了如何获得免费的软件用来读取SPECPR格式数据。为了便于该光谱库的广泛应用，官方还生产了使用文本文件记录元数据和光谱数据的通用格式数据产品。

该光谱库可以通过如下网址访问：https://speclab.cr.usgs.gov/spectral-lib.html

同时，一个这些数据的长期存档也存储于USGS ScienceBase data server(https://dx.doi.org/10.5066/F7RR1WDJ)

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1. Kokaly, R.F., Clark, R.N., Swayze, G.A., Livo, K.E., Hoefen, T.M., Pearson, N.C., Wise, R.A., Benzel, W.M., Lowers, H.A., Driscoll, R.L., and Klein, A.J., 2017, USGS Spectral Library Version 7: U.S. Geological Survey Data Series 1035, 61 p., https://doi.org/10.3133/ds1035. ↩︎