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成像光譜儀的設計如其名字，既要“成像”，也要“光譜”，是一種很有特點的光學系統。
最早的成像光譜儀誕生在美國。1982年，美國航空航天局研制出世界上第一臺方案實驗性成像光譜儀（AIS），并在飛行試驗中成功采集到成像光譜數據，初步體現出它在礦物識別，植被分類等方面的優越性。1987年，美國又研制出實用性記載可見紅外成像光譜儀（AVIRIS），給遙感應用部門提供了高質量的成像光譜數據。
剛才，我們說到成像光譜儀的目的是既要成像也要光譜，它得到的效果就是這樣：
這一套數據的特點是圖像的每一點都能提取出一套光譜數據。由于我們知道，物質的光譜是有特征的，不同的物質有不同的光譜。因此，通過分析這套光譜成像數據，就可以從分析出圖中物體的類型。這種技術對于環境監測，軍事探查，農業監測，資源勘探都有很大的作用。
而高光譜成像光譜儀的這個高字，也是很有說法。這個高，主要是對應以前的一種叫多光譜成像光譜儀的儀器，從思路來說，其實高光譜和多光譜沒什么區別，都是一脈相承要得到一個光譜成像數據立方。但是這個高字，還是會體現在更多的數據豐富程度上，如光譜范圍更寬，譜段更多，光譜分辨率更高等等。在高光譜之后，還有超光譜成像，即在高光譜的基礎上，更進一步豐富了數據量。
一般來說，高光譜成像光譜儀主要有三種，棱鏡分光，光柵分光和傅里葉變換型。其中，棱鏡分光和光柵分光可以看成一類，即色散型成像光譜儀。目前國際上研制和運行的高光譜成像光譜儀，除了強力星2號上的FTHSI采用傅里葉變換成像光譜儀以外，其他的高光譜成像儀均采用色散分光的方式。
這三種分光應該說是各有優劣：
棱鏡分光相對光柵分光來說，主要區別在于，1、能量利用率較高，2、光譜維只能校正到近似線性，3、光譜分辨率低，4、體積質量略高。
傅里葉變換分光相對光柵分光來說，1、地面分辨率低，2、定標難度高，3、不能進行實時監測，4、數據量較大
