高光譜遙感在找礦中的應用

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1、高光譜遙感在找礦中的應用1001113309林良平摘要：高光譜遙感技術礦物光譜識別機理，較詳細地介紹了高光譜數(shù)據(jù)處理和分析技術及發(fā)展程度，并系統(tǒng)地闡述了國內(nèi)外高光譜遙感技術在礦產(chǎn)資源調(diào)查應用方面的發(fā)展概況，最后指出了高光譜在礦產(chǎn)資源調(diào)查領域中的應用及其發(fā)展方向。關鍵詞：高光譜遙感；數(shù)據(jù)處理技術；礦產(chǎn)資源調(diào)查ApplicationofHyperspectralRemoteSensingonMineralExploration1001113309LiangpingLinAbstract：Hyperspectralremotesensingtechnologymineralsp

2、ectrumrecognitionmechanism,thepaperintroducesindetailthehighspectraldataprocessingandanalysistechnologyanddevelopmentdegree,andsystematicallyelaboratedthehyperspectralremotesensingtechnologyathomeandabroadinmineralresourcesurveythegeneralsituationofthedevelopmentofapplication,andfinallypo

3、intsoutthehighspectruminthemineralresourcesinthefieldofinvestigationapplicationanddevelopmentdirection.Keywords：Hyperspectralremotesensing;Dataprocessingtechnology;Mineralresourcesurvey0引言所謂高光譜遙感，是在紫外到中紅外波段范圍內(nèi)，劃分成許多非常窄卻光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)來進行探測的影像數(shù)據(jù)技術，這項技術起源于20世紀80年代，由于高光譜數(shù)據(jù)是一個光譜圖像的立方體，其空間圖像維描述地表二維空

4、間特征，其光譜維揭示圖像每一像元的光譜曲線特征，由此實現(xiàn)了遙感數(shù)據(jù)圖像維與光譜維信息的有機融合。能夠提供更為豐富的地面信息，因此受到國內(nèi)外學者的廣泛關注[1][2]。礦物識別是高光譜最能發(fā)揮優(yōu)勢的領域之一，高光譜數(shù)據(jù)立方體蘊含著豐富的礦物學信息。一般而言，在巖體侵位以及地質(zhì)構造等地質(zhì)作用下，熱液侵入、物質(zhì)置換等使源于礦體的礦物質(zhì)發(fā)生擴散作用，使在“未蝕變”圍巖中產(chǎn)生用巖石學方法難以直接識別的細微成分的變化，而這些成分的變化卻在礦物光譜中有著或強或弱的表現(xiàn)，如富鋁云母與貧鋁云母在2000～2500nm光譜區(qū)間的最大吸收位置發(fā)生漂移。因此，利用高光譜遙感技術不僅可以實現(xiàn)礦物種

5、類的識別，也可以通過對這些細微的變化的探測，實現(xiàn)對地質(zhì)作用演化信息的探測。通過對礦物的識別、地質(zhì)成因信息等相關信息的提取與組合關系的分析，能夠探討礦床成生過程中的物源和動力過程等，直接判斷可能存在的礦化或礦床信息，進而在其它知識的輔助下，可以實現(xiàn)對礦化與成礦遠景區(qū)以及靶區(qū)的圈定[3]。1高光譜遙感礦物光譜識別1.1光譜機理任何物質(zhì)其光譜的產(chǎn)生均有著嚴格的物理機制。對于一個分子，其能量由電子能量、振動能量和轉(zhuǎn)動能量組成。根據(jù)分子振動能量級差的計算，其能量級差較小時，產(chǎn)生近紅外區(qū)的光譜；分子電子能級之間的能量差距一般較大，產(chǎn)生的光譜位于近紅外、可見光范圍內(nèi)。在0.4～1.3μ

6、m光譜范圍內(nèi)的光譜特征，主要取決于礦物晶格結構中存在著鐵等過渡性金屬元素；1.3～2.5μm光譜范圍內(nèi)的光譜特征是由礦物組成中的碳酸根離子、氫氧根離子及可能存在的水分子決定的；3～5μm光譜范圍內(nèi)的中遠紅外波段的光譜特征則由Si-O、Al-O等分子鍵的振動模式?jīng)Q定的[3]。1.2礦物光譜識別特征參數(shù)礦物光譜主要取決于物體內(nèi)電子與晶體場的相互作用，以及物體內(nèi)的分子振動。在晶體場作用中由于離子能級的躍遷會引起吸收特征的變化，但反射光譜主要還是由礦物的差異引起的，它與粒徑無關。電子從一個原子到另一個原子的轉(zhuǎn)移也會對光譜產(chǎn)生影響，例如Fe-O的電子轉(zhuǎn)移就會引起光譜吸收位置向紫外方

7、向移動。所以，礦物光譜吸收機理包括金屬陽離子在可見光區(qū)域的電子過程以及陰離子基團在近紅外區(qū)域的振動過程[4][5]。由于電子在各個不同能級間的躍遷而吸收或發(fā)射特定波長的電磁輻射，從而形成特定波長的光譜特征，因此，不同晶格結構的巖石礦物成分有其不同的光譜特征[1]。這是利用高光譜數(shù)據(jù)尋找?guī)r礦的物理前提[6]。高光譜地質(zhì)遙感主要是利用高光譜數(shù)據(jù)識別各種礦物成分、它們的豐度以及制圖(礦物成分空間分布)。其主要研究內(nèi)容包括從許多光譜參數(shù)中提取各種地質(zhì)礦物的定性、定量信息。光譜吸收特征包括吸收波段波長位置、深度、寬度、斜率、對稱度、面積