王平平， 田淑芳

(中國地質大學(北京)地球科學與資源學院,北京 100083)

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基于WorldView2數據的巖性信息增強方法
——以內蒙古扎嘎烏蘇地區(qū)為例

王平平， 田淑芳

(中國地質大學(北京)地球科學與資源學院,北京 100083)

為了進一步探討巖性信息增強方法在巖性遙感解譯中的應用效果，選擇內蒙古索倫山扎嘎烏蘇地區(qū)進行巖性遙感信息增強方法研究。針對因異物同譜、同物異譜及表層淺覆蓋等因素導致的巖石影像特征復雜、色彩反差較弱及細節(jié)信息不夠豐富等一系列問題，對研究區(qū)巖石波譜曲線特征、WorldView2數據光譜特征及空間特征進行了綜合分析。在對WorldView2數據進行幾何糾正和圖像融合等預處理的基礎上，應用基于光譜特征和空間特征的一系列有效的巖性信息增強方法，對研究區(qū)進行巖性解譯。將解譯結果與研究區(qū)1： 50 000比例尺地質圖對比，劃分出了更多的巖性種類，提高了巖性解譯的精度，為更加精確的巖性識別提供了依據。

WorldView2數據； 巖石波譜特征； 遙感巖性信息增強； 光譜特征； 空間特征

0 引言

WorldView2衛(wèi)星提供的高分辨率遙感數據包括0.5 m空間分辨率的全色圖像和2 m空間分辨率的8波段多光譜圖像[1-2]。近年來，遙感地質調查技術在礦產資源勘查及區(qū)域地質調查中發(fā)揮著越來越重要的作用，遙感地質解譯是其重要內容。以往的遙感地質解譯工作大多以中、低分辨率遙感數據(如TM，ETM及ASTER等)為主，這類遙感數據因受光譜分辨率和空間分辨率的限制，在遙感巖性解譯中常常只能區(qū)分巖性大類，不能對巖性進行詳細劃分； 而WorldView2數據在設置有較多多光譜波段的同時，大幅度提高了空間分辨率，可以很好地彌補這一缺陷。遙感巖性信息增強對于遙感巖性解譯十分重要，它可以解決因異物同譜、同物異譜、表層淺覆蓋等因素引起的巖石影像特征復雜、色彩反差較弱及細節(jié)信息不夠豐富等一些列問題，從而提高巖性解譯的精度與準確度。

本文以“內蒙古自治區(qū)烏拉特中旗索倫山地區(qū)1∶5萬比例尺區(qū)域地質礦產調查”子項目為依托，以扎嘎烏蘇地區(qū)為研究區(qū)，進行了基于WorldView2數據的巖性信息增強方法研究，為開展進一步的巖性解譯工作奠定基礎。

1 研究區(qū)概況及數據處理

1.1 研究區(qū)概況

扎嘎烏蘇地區(qū)位于內蒙古自治區(qū)烏拉特中旗索倫山地區(qū)西部，北部與蒙古國接壤，在E108°00′～108°15′，N42°20′～42°30′之間。區(qū)內有EW向邊防公路橫貫全區(qū)，交通便利(圖1)。區(qū)內海拔高度在1 100～1 400 m，屬低山丘陵地貌。水系不發(fā)育，無永久性和季節(jié)性河流，稀少的溝谷均為干溝，零星分布的少量季節(jié)性湖泊也因連年干旱少雨而干涸。夏季干燥炎熱，春季和冬季風大寒冷，屬典型的大陸性氣候。植被以草本植物為主，零星分布有小叢灌木，植被覆蓋度較低。巖石風化和破碎嚴重[4]。

圖1 索倫山扎嘎烏蘇地區(qū)交通位置圖[3]

研究區(qū)處于華北板塊北緣與西伯利亞板塊南緣的結合地帶，一級構造單元為天山―興蒙造山帶，二級構造單元為索倫山―西拉木倫結合帶和包爾汗圖―溫都爾廟弧盆系[5]。區(qū)內出露地層主要包括古元古界寶音圖群(Pt1B)、中元古界桑達來呼都格組(Pt2s)、奧陶系烏賓敖包組(O1-2w)、二疊系包特格組(P2b)和白堊系二連組(K2e)。主要巖類為沉積巖和變質巖。其中沉積巖主要包括長石石英砂巖、泥巖、硅質巖、灰?guī)r等； 變質巖主要包括板巖、紫紅色石英巖、大理巖和片巖。區(qū)內出露巖漿巖較少，主要為二長花崗巖和閃長巖。

1.2 數據源及預處理

本文使用的WorldView2多光譜圖像數據，在4個傳統(tǒng)波段(藍、綠、紅和近紅外1波段)的基礎上增加了4個新的波段(海岸、黃、紅邊和近紅外2波段)(表1)[6-7]。

表1 WorldView2多光譜圖像波段設置

在進行巖性信息增強處理前，對WorldView2數據進行了必要的預處理。本文利用地面控制點和DEM對WorldView2數據進行了幾何糾正[8]; 采用基于正交化算法的光譜銳化高保真影像融合方法(Gram-Schmidt,GS)對研究區(qū)WorldView2的多光譜數據(圖2(a))與其全色波段數據進行融合處理[9]。融合后的多光譜圖像(圖2(b))，影像分辨率得到提升，可解譯能力有了提高，紅圈區(qū)域內的細節(jié)信息得到明顯增強，可為后續(xù)的巖性信息增強及巖性解譯打下了基礎。

(a) WorldView2原始圖像 (b) GS融合效果

圖2 GS融合假彩色合成圖像

Fig.2 False color composition image with GS fusion

2 巖石波譜特征分析

地物波譜特征的差異是用遙感方法區(qū)分地物的主要依據[10]。由于巖石的成分和結構較為復雜，光譜特征變化復雜多樣，因此巖石本身的光譜特征不像單一礦物那樣具有特殊的可鑒定的光譜特征[11]，無法根據其光譜特征準確地確定具體巖性； 但巖石的光譜特征可以反映巖石基本組成的物質成分和結構特點，可用于區(qū)分巖性的大類。為了更好地了解研究區(qū)內的巖石波譜特征，選取研究區(qū)內的巖石波譜曲線進行對比分析，研究不同巖石的波譜特性及其規(guī)律性，為后續(xù)的巖性信息增強提供依據。觀察研究區(qū)內的泥巖、長石石英砂巖、板巖、紫紅色石英巖及白色大理巖的波譜曲線特征(圖3)。

分析圖3，可以得到如下規(guī)律：

1)對于研究區(qū)內的變質巖(即板巖、紫紅色石英巖及白色大理巖)，在0.4～1.04 μm波長范圍內，白色大理巖的反射率明顯高于板巖、紫紅色石英巖及沉積巖的反射率，這與大理巖的礦物成分有很大關系——大理巖主要由淺色礦物組成，淺色礦物的反射率較高，因此大理巖的反射率最大[12]，這一特性可以作為區(qū)分大理巖與其他巖石的重要標志。在0.74 μm附近，紫紅色石英巖出現(xiàn)反射峰，在0.875 μm附近存在反射率低谷，之后隨波長的增加反射率逐漸增大。在0.4～1.04 μm波長范圍內，板巖的反射率一直處于上升趨勢，并不斷趨近于長石石英砂巖。

圖3 研究區(qū)巖石波譜曲線與WorldView2圖像波段設置關系

2)對于研究區(qū)內的沉積巖(如泥巖和長石石英砂巖)，反射率總體較低。在0.45 μm附近，泥巖和長石石英砂巖出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，交叉點前后反射率的大小出現(xiàn)明顯變化； 并且隨著波長的增加，二者反射率差值不斷增大。

以上規(guī)律可為后續(xù)的巖性信息增強提供波譜特征方面的依據，特別是在B6和B7處存在的特征反射峰和吸收谷對巖性信息增強具有重要的指導意義。為了更好地解決因異物同譜、同物異譜、表層淺覆蓋等因素引起的巖石影像特征復雜、色彩反差較弱、細節(jié)信息不夠豐富等一些列問題，本文通過巖性信息增強處理，充分利用遙感影像的光譜特征和空間特征，增強不同巖性之間的差異，提取巖性界線，并結合巖石光譜特征及地質資料進行巖性解譯。

3 巖性信息增強

3.1 最佳波段組合法

波段組合的優(yōu)化是一種增強不同地物類別之間差異、增強目視解譯效果的方法。選取最佳的波段組合，可以更加充分地體現(xiàn)地物之間的差異，使不同地物之間的差異最大化，從而達到區(qū)分不同地物的目的[13]。選取最佳波段組合時，通常綜合考慮3個方面： ①波段組合內的波段信息量較大； ②波段組合內波段間的相關性較?。?③該波段組合的彩色圖像中，研究區(qū)內所關注地物類型之間的光譜差異要大、可分性要好[14]。

3.1.1 研究區(qū)WorldView2數據統(tǒng)計特征

數據統(tǒng)計特征可以反映數據的信息量、離散程度和相關性等。波段信息量的大小可通過標準差反映，波段的標準差越大，說明該波段像元灰度值之間的離散程度越大，像元灰度值分布的動態(tài)范圍越大，圖像反差越明顯，不同地物之間差異越大，所包含的信息量越大； 而波段的標準差越小，圖像反差就越低，不同地物之間的差異也隨之減弱，不利于不同地物類別之間的區(qū)分，所包含的信息量也越少。波段間的相關系數反映了波段間的相關性，相關系數越大，相關性越大，波段間信息冗余度越大； 相關系數越小，相關性越低，波段間信息冗余度越小[15-16]。

本文對內蒙古索倫山地區(qū)扎嘎烏蘇幅WorldView2數據進行統(tǒng)計特征分析的結果表明： ①B7的標準差最大，所含信息量最大(表2)； ②8個波段間的相關性總體上都較大； ③相鄰波段間相關性較大，特別是B1,B2,B3之間的相關性最大，但B1與其他波段的相關性低于與B2,B3的相關性(表3)。因此，在進行波段組合時，應選取B1； 而B4,B5,B6之間相關性較大，可選取其中的1個波段； B7,B8之間相關性較大，選取其中的1個波段。

表2 研究區(qū)光譜信息統(tǒng)計

表3 相關系數統(tǒng)計

3.1.2 最佳波段因子法選取波段組合

目前，較為常用的選取最佳波段組合的方法為最佳波段因子法(optimum index facter,OIF),這是一種選擇最優(yōu)RGB假彩色合成方案的方法，它基于波段組合內波段的標準差及波段間的相關系數選取最佳波段組合[10]，即

(1)

式中：Si為第i波段的標準差；Rij為3個波段中任意2個波段間的相關性[17]。OIF越大，波段組合內波段的標準差越大，波段間的相關性越小，這樣的波段組合形成的圖像具有較大的信息量和較小的相關性，目視效果較好。

對于不同的地區(qū)，應該從其實際情況出發(fā)，綜合考慮該區(qū)圖像各波段的標準差、波段之間的相關系數以及巖石波譜特征分析結果來確定最佳波段組合。根據本文研究區(qū)WorldView2數據統(tǒng)計特征結果，將8個波段分為3組： ①B1； ②B4,B5,B6； ③B7,B8。分別計算其OIF，并由大到小排列，結果如表4所示。

表4 波段組合及OIF

由研究區(qū)巖石波譜特征分析結果(表2)及WorldView2數據統(tǒng)計特征分析結果(表3)可知，B6和B7對區(qū)分巖性具有重要作用； 再結合各種波段組合圖像的目視效果對比分析，發(fā)現(xiàn)B6,B7,B1(圖4(a))和B4,B7,B1(圖4(b))組合圖像包含的信息量最大，巖性差異最明顯，可作為最佳波段組合圖像用于巖性解譯。但總體來看巖性間的差異還比較弱，且由于受到異物同譜、同物異譜、表層淺覆蓋等因素影響，需要進一步加以區(qū)分。

(a) B6(R)B7(G)B1(B)組合 (b) B4(R)B7(G)B1(B)組合

圖4 最佳波段組合假彩色合成圖像

Fig.4 False color images composed with optimum band combinations

3.2 比值法

在巖性信息增強中，通過選擇2個亮度差異較大的波段進行比值運算，可以突出地物并增大地物之間的差異。由圖3可以看出，紫紅色石英巖在波長0.74 μm附近出現(xiàn)反射峰，在波長0.875 μm附近存在反射率低谷，即反射峰出現(xiàn)在B6，吸收谷出現(xiàn)在B7。因此本文利用這2個波段的反射率差異進行比值運算(B6/B7)，并將比值結果作為1個波段與其他波段進行假彩色合成，取得了較好的巖性信息增強效果(圖5)。

(a) B6(R)B7(G)B1(B)組合 (b) B4(R)B7(G)B6/B7(B)組合

圖5 比值法增強假彩色合成圖像

Fig.5 False color composition images after ratio method enhancement

圖5(b)中，經過比值增強后，紫紅石英巖(紅色調影像)較為突出，與其他巖性之間的差異更加明顯(黃藍色調的影像為灰白色大理巖)。

3.3 HSV變換

本文對B4(R)B7(G)B1(B)假彩色合成圖像(圖6(a))進行色度-飽和度-亮度(hue saturation value,HSV)變換； 在HSV彩色空間中對S進行反差擴展； 然后再反變換到RGB空間，得到增強后的圖像[18-20](圖6(b))。

(a) B4(R)B7(G)B1(B)組合(b) HSV變換+S反差擴展

圖6 HSV變換增強假彩色合成圖像

Fig.6 False color composition images after HSV transformation enhancement

從圖6可以看出，經HSV變換處理后，不同巖性之間的色調差異得到顯著增強，巖性界線更加清晰明顯，可用于準確地圈定巖性界線，提高了巖性的目視解譯效果。

3.4 主成分分析

根據表3中的統(tǒng)計結果可知，各波段間的相關性較大，冗余度較高，對巖性識別造成了一定的影響。因此，可通過主成分分析法[21-24]對WorldView2圖像的8個波段數據進行處理，將信息壓縮到少數幾個不相關的主成分中，減弱波段間的相關性。對研究區(qū)的WorldView2數據進行主成分分析的結果表明，信息主要集中在前4個主成分中，其他成分主要包含大量噪聲。PC1主要包含大量的地貌、構造信息[12]，巖性信息主要集中在PC3，最終選擇了B6(R)PC3(G)B8(B)假彩色合成方案(圖7(b))。

(a) B6(R)B7(G)B1(B)組合 (b) B6(R)PC3(G)B8(B)組合

圖7 主成分分析增強假彩色合成圖像

Fig.7 False color composition images after principal components analysis enhancement

由圖7(b)可以看出，主成分分析處理后，巖性之間的色調差異得到了很好的增強，青灰色長石石英砂巖與灰白色塊狀大理巖之間的界線更加清晰。結合地質資料可知，粉紅色調影像為青灰色長石石英砂巖，綠色調影像為灰白色塊狀大理巖。

4 基于空間特征的巖性信息增強

紋理信息對于巖性的識別至關重要，它可以宏觀地反映大面積出露的某一種地物，是解譯細小地物(特別是巖性、植被)的重要標志[12]。巖石的紋理信息不受其表面色調的影響，它反映的是巖石表面結構及其粗細程度，能夠反映出如地質構造、巖性界線等特征。遙感技術對于巖性的識別主要依據對影像光譜信息的分析，但如果僅用光譜特征進行識別，因異物同譜、同物異譜及表層淺覆蓋等因素引起的巖石影像特征復雜、色彩反差較弱、細節(jié)信息不夠豐富等一系列問題就難以解決，解譯結果的準確性也會受到很大影響。為了解決這類問題，提高解譯結果的可信度，還需對影像紋理信息進行分析[25]。

本文使用的WorldView2數據多光譜波段的空間分辨率為2 m，擁有豐富的細節(jié)信息，可充分利用這一特點來增強巖性的紋理及邊緣信息。本文通過對B4(R)B7(G)B1(B)假彩色合成圖像(圖8(a))進行高通濾波處理[25-26]，在保持圖像高頻信息的同時，消除了圖像中的低頻成分，從而增強了紋理和邊緣等信息。通過紋理的一致性及規(guī)律性可以有效地排除由異物同譜、同物異譜、風化因素及地表覆蓋物對影像色彩的干擾，將不同的巖性區(qū)域歸并，準確圈定巖性界線(圖8(b))。

(a) Band4(R)7(G)1(B)組合 (b) 高通濾波紋理增強

圖8 高通濾波增強假彩色合成圖像

Fig.8 False color composition images after high-pass filtering enhancement

從圖8可以看出，經高通濾波處理后，不同巖性之間的紋理及邊界信息差異更加明顯(其中灰白色鈣質板巖夾青灰色泥巖、石英巖的紋理呈點狀分布，灰白色塊狀大理巖的紋理呈線狀分布)，對識別巖性起到重要作用。

5 巖性解譯結果

采用上述方法對研究區(qū)WorldView2圖像進行1∶25 000比例尺的巖性解譯，結果如圖9(a)所示。

(a) 1∶25 000比例尺巖性解譯圖 (b) 1∶50 000比例尺地質圖

圖9 研究區(qū)局部巖性解譯圖與地質圖對比

與研究區(qū)相同區(qū)域的地質圖(圖9(b))對比可以看出，通過巖性信息增強處理，巖性得到了細分，劃分出了更多的巖性類別； 而以往的地質填圖工作常常受到野外工作條件的限制，只能對巖性單元進行粗略的劃分。從圖9(a)可以看出，通過巖性解譯劃分出了Pt1B(大理巖)、Pt1B(大理巖、構造角礫巖)、O1-2w(青灰色板巖、粉砂巖夾泥巖)、K2e(磚紅、棕紅色泥巖、泥質砂巖、泥質砂礫巖)和Qhl(粉砂、泥、細砂)； 而在相同區(qū)域的1∶50 000比例尺的地質圖(圖9(b))中，只劃分出了Pt1B(大理巖)、O1-2w(青灰色板巖、粉砂巖夾泥巖)和K2e(磚紅、棕紅色泥巖、泥質砂巖、泥質砂礫巖)。因此，巖性信息增強在巖性解譯中有著至關重要的作用。

6 結論

本文選擇內蒙古烏索倫山扎嘎烏蘇地區(qū)進行巖性遙感信息增強方法研究。在對研究區(qū)巖石波譜曲線特征、WorldView2數據光譜特征及空間特征進行分析的基礎上，應用了一系列的巖性信息增強方法，較好地解決了因異物同譜、同物異譜、表層淺覆蓋等導致的巖石影像特征復雜、色彩反差較弱、細節(jié)信息不夠豐富等一系列問題，從而降低了巖性識別的難度，使巖性界線得到更準確圈定，巖性種類得到細分，巖性解譯的精度得到提高。得出以下結論：

1)巖性色調對于識別巖性具有重要作用。本研究基于WorldView2數據的光譜特征和研究區(qū)典型巖石波譜特征，分別采用波段組合法、比值法、HSV變換和主成分分析方法對研究區(qū)進行了巖性信息增強。這些方法在不同程度上增強了不同巖性之間的色調差異，有利于準確圈定巖性界線，識別出更多的巖性種類，提高了巖性解譯的精度。

2)紋理信息對于巖性識別同樣有著不可忽視的作用，特別是對于WorldView2數據，其空間分辨率較高，可突出地物的細節(jié)信息。本研究采用高通濾波的方法對巖性的紋理信息進行增強，突出了巖性的細節(jié)特征，有助于對巖性進行更好的識別。

3)巖性信息增強在巖性解譯中起到了重要作用，但是，這些方法容易因研究區(qū)的改變而對增強變換后的結果產生影響，因此，在今后的工作中應著重加強這方面的研究。

[1] 唐煥麗,劉凱,艾彬,等.WorldView-2遙感影像融合方法對比研究[J].北京測繪,2013(5):1-7. Tang H L,Liu K,Ai B,et al.Comparison analysis between different fusion methods for the case of WorldView-2 images[J].Beijing Surveying and Mapping,2013(5):1-7.

[2] 王曉鵬,楊志強,康高峰,等.WorldView-2高分辨率衛(wèi)星數據在西昆侖塔什庫爾干地區(qū)遙感地質調查中的應用[J].地質找礦論叢,2014,29(3):428-432. Wang X P,Yang Z Q,Kang G F,et al.Application of WorldView-2 data to remote sensing geological survey in Tashkurgan area at west Kunlun[J].Contributions to Geology and Mineral Resources Research,2014,29(3):428-432.

[3] 李鋼柱,羅文華,侯萬榮,等.內蒙古自治區(qū)烏拉特中旗索倫山地區(qū)扎嘎烏蘇、浩仁呼都格、哈日格那、索倫、沙布特、烏珠爾少布特(K49E010001、K49E010002、K49E010003、K49E010004、K49E010005、K49E010006)幅1∶5萬區(qū)域地質礦產調查項目總體設計書[R].北京:中國人民武裝警察部隊黃金指揮部,2013. Li G Z,Luo W H,Hou W R,et al.The Overall Design about the 1∶50 000 Regional Geology and Mineral Resources Survey Project in Zhagawusu,Haorenhuduge,Harigena,Suolun,Shabute and Wuzhuershabute of the Wulate Middle Banner Sauron Mountain Areas in Inner Mongolia Autonomous Region[R].Beijing:Chinese People’s Armed Police Force Gold Headquarters,2013.

[4] 李朋武,高銳,管燁,等.內蒙古中部索倫-林西縫合帶封閉時代的古地磁分析[J].吉林大學學報:地球科學版,2006,36(5):744-758. Li P W,Gao R,Guan Y,et al.Palaeomagnetic constraints on the final closure time of Solonker-Linxi suture[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2006,36(5):744-758.

[5] 陶繼雄,蘇茂榮,寶音烏力吉,等.內蒙古達爾罕茂明安聯(lián)合旗滿都拉地區(qū)索倫山蛇綠混雜巖的特征及構造意義[J].地質通報,2004,23(12):1238-1242. Tao J X,Su M R,Baoyin W L J,et al.Characteristics and tectonic significance of the Solon Mountain ophiolitic melange in the Mandula area,Darhan Muminggan,Inner Mongolia[J].Geological Bulletin of China,2004,23(12):1238-1242.

[6] 任夢依,陳建平.ASTER與WorldView-2結合提取巖性信息流程——以西藏物瑪地區(qū)為例[J].地質學刊,2013,37(4):585-592. Ren M Y,Chen J P.On process of lithologic information extraction by ASTER and WorldView-2 data:A case study of Wuma area in Tibet[J].Journal of Geology,2013,37(4):585-592.

[7] 金謀順,王輝,張微,等.高分辨率遙感數據鐵染異常提取方法及其應用[J].國土資源遙感,2015,27(3):122-127.doi:10.6046/gtzyyg.2015.03.20. Jin M S,Wang H,Zhang W,et al.Method for extraction of ferric contamination anomaly from high-resolution remote sensing data and its applications[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(3):122-127.doi:10.6046/gtzyyg.2015.03.20.

[8] 趙英時.遙感應用分析原理與方法[M].北京:科學出版社,2003. Zhao Y S.Analysis Principle and Method of Remote Sensing Applications[M].Beijing:Science Press,2003.

[9] 劉新星,陳建平,曾敏,等.基于多源遙感數據的西藏羌多地區(qū)地質構造解譯[J].國土資源遙感,2015,27(3):154-160.doi:10.6046/gtzyyg.2015.03.24. Liu X X,Chen J P,Zeng M,et al.Geological structural interpretation of Qiangduo area in Tibet based on multi-source remote sensing data[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(3):154-160.doi:10.6046/gtzyyg.2015.03.24.

[10]吳德文,朱谷昌,吳健生,等.青海芒崖地區(qū)巖石光譜特征分析及應用[J].國土資源遙感,2001,13(4):28-34.doi:10.6046/gtzyyg.2001.04.05. Wu D W,Zhu G C,Wu J S,et al.The analysis and application of spectral characteristics of rock samples from Mangya area,Qinghai province[J].Remote Sensing for Land and Resources,2001,13(4):28-34.doi:10.6046/gtzyyg.2001.04.05.

[11]余健,張志,李閔佳,等.基于ASTER遙感影像的西昆侖巖性信息提取方法研究[J].國土資源遙感,2012,24(1):22-27.doi:10.6046/gtzyyg.2012.01.05. Yu J,Zhang Z,Li M J,et al.The Methodology of lithologic information extraction by using ASTER data in West Kunlun Mountains[J].Remote Sensing for Land and Resources,2012,24(1):22-27.doi:10.6046/gtzyyg.2012.01.05.

[12]田淑芳,詹騫.遙感地質學[M].2版.北京:地質出版社,2013. Tian S F,Zhan Q.Remote Sensing of Geology[M].2nd ed.Beijing:Geological Publishing House,2013.

[13]俞樂.多源遙感信息快速處理與巖性信息自動提取方法研究[D].杭州:浙江大學,2010. Yu L.Towards Multi-Source Remote Sensing Information Fast Processing and Automatic Lithological Information Extraction[D].Hangzhou:Zhejiang University,2010.

[14]劉建平,趙英時.高光譜遙感數據解譯的最佳波段選擇方法研究[J].中國科學院研究生院學報,1999,16(2):153-161. Liu J P,Zhao Y S.Methods on optimal bands selection in hyperspectral remote sensing data interpretation[J].Journal of the Graduate School,Academia Sinica,1999,16(2):153-161.

[15]焦?jié)櫝?秦彥平,張淑云,等.WorldView-2數據在沉積巖地區(qū)的遙感巖性增強方法初探——以新疆喀什阿爾塔什地區(qū)為例[J].西北地質,2014,47(4):277-283. Jiao R C,Qin Y P,Zhang S Y,et al.A preliminary exploration of methods to enhance remote sensing lithology with WorldView-2 data in sedimentary rocks area:A case study in Kashi Altas district of Xinjiang[J].Northwestern Geology,2014,47(4):277-283.

[16]陳玲,梁樹能,周艷,等.國產高分衛(wèi)星數據在高海拔地區(qū)地質調查中的應用潛力分析[J].國土資源遙感,2015,27(1):140-145.doi:10.6046/gtzyyg.2015.01.22. Chen L,Liang S N,Zhou Y,et al.Potential of applying domestic high-resolution remote sensing data to geological survey in high altitudes[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(1):140-145.doi:10.6046/gtzyyg.2015.01.22.

[17]Pournamdari M,Hashim M,Pour A B.Spectral transformation of ASTER and Landsat TM bands for lithological mapping of Soghan ophiolite complex,south Iran[J].Advances in Space Research,2014,54(4):694-709.

[18]周云,符思濤.遙感圖像色彩增強處理方法探討[J].測繪與空間地理信息,2010,33(4):153-156. Zhou Y,Fu S T.Discussion on the processing method of color enhancement on remote sensing image[J].Geomatics & Spatial Information Technology,2010,33(4):153-156.

[19]曹建芳,陳俊杰,趙青杉.一種改進的HSV顏色空間量化方法及其應用[J].南京師范大學學報:工程技術版,2014,14(2):68-73. Cao J F,Chen J J,Zhao Q S.An improved method on color space quantization and application[J].Journal of Nanjing Normal University:Engineering and Technology Edition,2014,14(2):68-73.[20]焦竹青,徐保國.HSV變換和同態(tài)濾波的彩色圖像光照補償[J].計算機工程與應用,2010,46(30):142-144. Jiao Z Q,Xu B G.Color image illumination compensation based on HSV transform and homomorphic filtering[J].Computer Engineering and Applications,2010,46(30):142-144.

[21]Yang J,Cheng Q M.A comparative study of independent component analysis with principal component analysis in geological objects identification,Part I:Simulations[J].Journal of Geochemical Exploration,2015,149:127-135.

[22]Yang J,Cheng Q M.A comparative study of independent component analysis with principal component analysis in geological objects identification.Part II:A case study of Pinghe District,Fujian,China[J].Journal of Geochemical Exploration,2015,149:136-146.

[23]衛(wèi)亞星,王莉雯.遙感圖像增強方法分析[J].測繪與空間地理信息,2006,29(2):4-7. Wei Y X,Wang L W.Analysis of enhancement methods about satellite images[J].Geomatics & Spatial Information Technology,2006,29(2):4-7.

[24]鄧書斌.ENVI遙感圖像處理方法[M].北京:科學出版社,2010. Deng S B.ENVI Remote Sensing Image Processing Methods[M].Beijing:Science Press,2010.

[25]金劍,田淑芳,焦?jié)櫝?等.基于地物光譜分析的WorldView-2數據巖性識別——以新疆烏魯克薩依地區(qū)為例[J].現(xiàn)代地質,2013,27(2):489-496. Jin J,Tian S F,Jiao R C,et al.Lithology identification with WorldView-2 data based on spectral analysis of surface features:A case study of Wulukesayi District in Xinjiang[J].Geoscience,2013,27(2):489-496.

[26]金劍.多元數據在策勒縣玉龍地區(qū)遙感成礦預測中的應用[D].北京:中國地質大學(北京),2013. Jin J.Application of Multivariate Data in Remote Sensing Metallogenic Prediction in the Yulong Region of Cele[D].Beijing:China University of Geosciences(Beijing),2013.

(責任編輯： 邢宇)

Research on lithological information enhancement method based on WorldView2 data： A case study of Zhagawusu district in Inner Mongolia

WANG Pingping， TIAN Shufang

(SchoolofEarthSciencesandResources，ChinaUniversityofGeosciences(Beijing)，Beijing100083，China)

In order to further explore and discuss the application of lithologic information enhancement method in the lithologic remote sensing interpretation, the authors selected the Zhagawusu district of Sauron Mountain in Inner Mongolia as the research area for studying lithologic remote sensing information enhancement method. To tackle the problems such as complex rock image characteristics, weak color contrast and a few details caused by the factor of the same spectra with different objects, the same object with different spectra, and the coverage of the surface of the rock, the authors analyzed the rock spectral curve features, the WorldView2 spectral features and spatial features in the study area. On the basis of geometric correction and image fusion of WorldView2 data preprocessing, the authors used a series of effective methods for the remote sensing lithologic information enhancement based on spectral characteristics and spatial characteristics. Based on these methods, the authors made the lithologic interpretation of the study area. Comparing the results of interpretation with 1∶50 000 geological map in the study area shows that the results of interpretation have more lithologic types, improve the accuracy of the lithologic interpretation and thus provide the basis for a more accurate remote sensing lithologic identification.

WorldView2 data； rock spectral characteristic； remote sensing lithological information enhancement； spectral characteristic； spatial characteristics

10.6046/gtzyyg.2016.04.27

王平平，田淑芳.基于WorldView2數據的巖性信息增強方法——以內蒙古扎嘎烏蘇地區(qū)為例[J].國土資源遙感,2016,28(4)：176-184.(Wang P P,Tian S F.Research on lithological information enhancement method based on WorldView2 data：A case study of Zhagawusu district in Inner Mongolia[J].Remote Sensing for Land and Resources,2016,28(4)：176-184.)

2015-05-15；

2015-06-21

中國地質調查局地質調查項目“西部重點地區(qū)地質礦產調查評價”(編號： 12120113071800)資助。

TP 753; P 627

A

1001-070X(2016)04-0176-09

王平平(1990-),女,碩士研究生,主要研究方向為遙感地質應用。Email： 770697872@qq.com。

田淑芳(1963-),女,副教授,主要從事遙感和GIS方面的教學和科研工作。Email： sftian@cugb.edu.cn。