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        淺析高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)及其地質(zhì)應用

        2016-04-14 22:00:20范英霞
        地球 2016年7期
        關(guān)鍵詞:礦物光譜衛(wèi)星

        ■范英霞

        (新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊新疆烏魯木齊830013)

        淺析高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)及其地質(zhì)應用

        ■范英霞

        (新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊新疆烏魯木齊830013)

        近年來,高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)被廣泛的應用在地質(zhì)研究和環(huán)境調(diào)查中,并且為地質(zhì)應用的發(fā)展做出了較為突出的貢獻。因此,基于這種認識,本文對常見的一些高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)展開了分析,并且對其地質(zhì)應用情況展開了探討,從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

        高光譜 遙感衛(wèi)星技術(shù) 地質(zhì)應用

        0 引言

        自高光譜遙感概念出現(xiàn)以來,世界各國都在加強高光譜衛(wèi)星技術(shù)的研究,以便促進相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展。就目前來看,一些發(fā)達國家已經(jīng)形成了不同光譜波段和不同空間尺度的高光譜遙感技術(shù)體系,并且在各個領(lǐng)域中加強了相關(guān)技術(shù)的運用,從而使該技術(shù)在各個領(lǐng)域都取得了一定的突破。而從國內(nèi)來看,高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)則在地質(zhì)應用方面取得了一定的進展。因此,有必要對高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)及其地質(zhì)應用問題展開探討,從而更好的促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

        1 高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)

        1.1光譜微分技術(shù)

        在地質(zhì)應用領(lǐng)域,光譜微分技術(shù)是用來進行反射光譜數(shù)學模擬和不同階數(shù)微分值計算的一種技術(shù)。利用該技術(shù),可以對光譜彎曲點和最大最小反射率的波長位置進行確定,注重的是光譜微分曲線變化和壓縮均值的影響。使用該技術(shù),可以利用一階微分去除部分線性或接近線性的背景、噪聲光譜對目標光譜影響,所以可以更好的完成目標光譜的探測。

        1.2光譜匹配技術(shù)

        利用光譜匹配技術(shù),可以完成圖像光譜與參考光譜的匹配,并且能夠?qū)D像光譜與光譜庫相比較,從而了解二者之間的相似性和差異性。而使用交叉相關(guān)光譜匹配技術(shù),則能夠?qū)Χ咧g的相關(guān)顯著性標準、相關(guān)系數(shù)和偏度進行考慮。此外,在不同的光譜位置進行二者的交叉相關(guān)系數(shù)的計算,還能夠完成交叉相關(guān)曲線圖的繪制。

        1.3混合光譜分解技術(shù)

        利用混合光譜分解技術(shù),可以對同一像元內(nèi)不同成分所占的光譜數(shù)據(jù)比例進行分析,也可以用于進行已知端元組分中的其他組分的識別。在實際進行圖像拍攝的過程中,由于圖像分辨率有限,所以將有大量混合像元存在于圖像中。使用該技術(shù),可以進行像元中的不同地物類別豐度的提取,所以可以在地質(zhì)制圖中應用。此外,利用光譜吸收指數(shù),也可以進行光譜吸收特征的識別,并且完成高光譜遙感圖像的處理,因此也能夠使混合光譜得到有效分解。而使用光譜分類技術(shù),能夠利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡法、光譜制圖法和支持向量機法等方法進行像元的識別和制圖。

        1.4光譜特征提取技術(shù)

        所謂的特征,其實就是觀測對象的各種屬性和特點。利用光譜特征提取技術(shù),可以從原始空間中按照一定的準則進行子集的選取。實際上,就是對光譜的一個波段進行選擇。此外,利用該技術(shù)還能夠找到原始特征空間與新特征空間的映射關(guān)系,然后從新特征空間中進行子集的選擇。

        2 高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)的地質(zhì)應用

        2.1在礦物識別與填圖上的應用

        從礦物的光譜特征角度出發(fā),利用高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)可以對大量的巖石光譜特征展開分析和歸納。在此基礎(chǔ)上,可以對光學輻射傳輸模型進行深入分析和理解,從而對礦物光譜進行精確的判斷。使用有關(guān)的光譜分析技術(shù),可以從標準庫中進行礦物光譜特征的直接識別和提取,所以能夠為找礦工作的開展提供便利。此外,使用高光譜礦物填圖技術(shù),也可以實現(xiàn)由巖性填圖到礦物填圖的轉(zhuǎn)變。通過精確識別礦物的種類,就可以確保礦物填圖的準確性[1]。而通過礦物填圖,則能為地質(zhì)應用提供地物組成分布的物質(zhì)信息,從而更好的為地質(zhì)工作的開展提供便利。

        2.2在地質(zhì)成因探測上的應用

        利用高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù),也可以進行地質(zhì)成因探測。首先,利用高光譜進行礦物共生物組合關(guān)系的識別,就可以更好的進行地質(zhì)成因環(huán)境的分析。其次,根據(jù)高光譜提供的礦物組成成分信息,也能夠更好的完成地質(zhì)成因的分析。例如,利用高光譜可以輕易完成礦物光譜隨著Ca、Al等特定元素含量增加發(fā)生的漂移現(xiàn)象的檢測[2]。同時,也可以利用該種特征光譜進行礦物組成元素發(fā)生類質(zhì)同象置換現(xiàn)象的分析,從而對地質(zhì)生成環(huán)境展開分析。

        2.3在成礦預測上的應用

        由于可以進行礦物的識別,所以利用高光譜遙感技術(shù)能夠獲得豐富的礦物學信息。在地質(zhì)構(gòu)造和巖體侵位等地質(zhì)作用下,礦體的礦物質(zhì)將產(chǎn)生擴散。而利用產(chǎn)生用巖石學方法,基本較難進行這些細微成分變化的識別。使用高光譜微信遙感技術(shù),則可以在礦物光譜中發(fā)現(xiàn)這些成分的微弱變化,所以能夠更好的進行地質(zhì)作用演化信息的探測。而根據(jù)地質(zhì)成因信息、礦物識別信息等多種信息,并且通過進行這些信息的組合關(guān)系分析和提取,則能夠?qū)ΦV床成床過程中的動力過程和物源進行分析,從而對存在的礦化或礦床信息進行直接判斷。在此基礎(chǔ)上,則能夠?qū)ΦV化和成礦遠景區(qū)進行確定。

        2.4在植被地理信息探測上的應用

        實際上,在土壤和巖石引起的地球化學異常作用下,植物的金屬含量將隨之增高,甚至會直接出現(xiàn)中毒現(xiàn)象,從而導致植物的光譜特征強度和位置出現(xiàn)變化。同時,植物的光譜特征變化,也會引起藍邊和紅邊斜率的位置偏移。而利用高光譜衛(wèi)星遙感技術(shù)對植物光譜結(jié)構(gòu)和變異的分析,則能夠?qū)χ参锷镂锢砗蜕锘瘜W參數(shù)進行定量和半定量的提取,從而實現(xiàn)對冠層結(jié)構(gòu)、活力、生物化學成分和水文狀態(tài)等多項內(nèi)容的定量評價[3]。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合生物地球化學分析,則能夠?qū)Νh(huán)境污染程度進行分析,并且為礦產(chǎn)資源的探測提供依據(jù)。

        3 結(jié)論

        總而言之,隨著高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展,該技術(shù)的應用領(lǐng)域也在不斷增加。而在地質(zhì)應用研究中,應用高光譜遙感衛(wèi)星技術(shù)則能完成礦物識別、礦物填圖、成礦預測和植被地理信息探測等多項工作,所以能夠取得較好的應用效果。

        [1]王潤生,熊盛青,聶洪峰等.遙感地質(zhì)勘查技術(shù)與應用研究 [J].地質(zhì)學報,2011,11: 1699-1743.

        [2]劉德長,葉發(fā)旺,趙英俊等.航空高光譜遙感金礦床定位模型及找礦應用--以甘肅北山柳園-方山口地區(qū)為例 [J].地球信息科學學報,2015,12:1545-1553.

        [3]任廣利,楊軍錄,楊敏等.高光譜遙感異常提取在甘肅北山金灘子-明金溝地區(qū)成礦預測中的應用 [J].大地構(gòu)造與成礦學,2013,04:765-776.

        P2文獻碼]B

        1000-405X(2016)-7-186-1

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