高光谱遥感技术在地质调查中的应用

1、 高光谱地质应用的历史 国内外高光谱地质应用技术与方法 国内外高光谱地质应用主要进展 高光谱地质应用的领域与实例 存在的主要问题高光谱地质应用的历史 从 20 世纪 70 年代末至 80 年代初美国提出高光谱遥感概念模型并研制成像光谱仪以来，世界各国进行高光谱遥感的应用。 80 年代以来，高光谱遥感被广泛地应用于地质、矿产资源及相关环境的调查中。 我国在20世纪80年代末开展了高(成像)光谱技术的研究,取得了极大的进展国内外高光谱地质应用技术与方法 光谱微分技术（spectral derivative） 光谱匹配技术 （spectral matching） 混合光谱分解技术（spectral

2、unmixing） 光谱分类技术(spectral classification) 光谱特征提取（spectral feature extraction） 模型方法（modeling）光谱微分技术 包括对反射光谱进行数学模拟和计算不同阶数的微分(差分)值，以确定光谱弯曲点和最大最小反射率的波长位置。 光谱微分强调曲线的变化和压缩均值影响。 一阶微分去除部分线性或接近线性的背景、噪声光谱对目标光谱（须为非线性的）的影响。光谱分类技术 主要的方法包括传统的最大似然方法、人工神经网络方法、支持向量机方法和光谱角制图方法（Spectral Angel Map-per, SAM）。国内外高光谱地质应用主

3、要进展 多层次的高光谱信息获取体系 基于高光谱数据的矿物精细识别 高光谱影像地质环境信息反演 基于高光谱遥感的行星地质探测多层次的高光谱信息获取体系地面光谱仪主要有澳大利亚的 PIMA，美国的 ASD、GER、热红外 FT-IR；机载成像光谱仪：美国的 VIRIS、 澳大利亚的 HyMap、加拿大的 CASI 系列等；中科院开发的机载 OMIS 系列、PHI、 干涉成像光谱仪。星载成像光谱仪美国的 Hyperion，德国的 EnMAP 和日本的 Hyper-X。在外星探测中，有火星探测 热红外高光谱仪等，中国和印度的探月计划中也将搭载高光谱仪。基于高光谱数据的矿物精细识别 利用高光谱遥感（含热

4、红外高光谱）进行矿物识别可分为 3 个层次： 矿物种类识别 矿物含量识别 矿物成分识别高光谱影像地质环境信息反演 在矿物识别和矿物精细识别的基础之上，根据矿物共生组合规律和矿物自身的地质意义指示作用，直观地反演各种地质因素之间的内在联系，可提高高光谱在地质应用中分析和解决地质问题的效能。基于高光谱遥感的行星地质探测 1996 年美国的火星探测器 Mars Global Sur-veyor 2003 欧空局的火星探测器 2007年中国发射的月球探测卫星嫦娥一号 2008年印度月船一号探月卫星 探测火星、月球的矿物种类及其分布、含量，研究水体的存在和演化高光谱地质应用的领域与实例 高光谱矿物识别与

5、矿物填图 高光谱地质成因信息探测研究 高光谱成矿预测研究 高光谱植被重金属污染探测 蚀变矿物与矿化带的探测 高光谱矿山环境分析研究 油气资源及灾害探测高光谱矿物识别与矿物填图遥感地质填图：其中矿物识别以及识别的种类和精度将关系到矿物填图的成败。矿物识别也是高光谱地质应用的基础和核心,从宏观和区域上为地质应用提供地物组成分布的物质信息,实现遥感地质应用由多光谱的定性描述向高光谱定量物质组成鉴别的飞跃。岩性填图矿物填图高光谱矿物识别与矿物填图 从利用一些标准库中矿物的光谱特征参与信息的识别与提取，在对大量岩石光谱特征进行分析、归纳。 基于高光谱数据岩矿信息识别与提取的方法主要有基于光谱波形参数、基

6、于光谱相似性测度、基于混合光谱模型、基于地质统计规律和基于光谱知识的智能识别等。高光谱地质成因信息探测研究 根据高光谱所识别出的矿物共生组合的关系进行地质成因环境分析 根据高光谱对矿物组成成分信息的探测来分析地质成因环境高光谱成矿预测研究 在岩体侵位以及地质构造等地质作用下,热液侵入、物质置换等使源于矿体的矿物质发生扩散作用，这些成分的变化在矿物光谱中有着或强或弱的表现，通过对这些细微的变化的探测，实现对地质作用演化信息的探测。高光谱成矿预测研究的步骤 可能存在的岩性及其演化信息探测 可能的岩体信息识别 矿物精细识别 成矿潜力综合分析高光谱植被重金属污染探测 植被在可见光波段（400685 n

7、m）的光谱主要受叶色素（叶绿素、叶黄素、胡萝卜素）的控制，其中以叶绿素的影响最大。在680750 nm 区间急剧上升形成一个发射陡坡，称为“红边”。 重金属改变或破坏叶细胞的结构，造成光谱红边的斜率和位置发生变化。叶绿素含量的减少会造成红边向短波方向位移，称为蓝移。 植被生物变异特征在谱学上重点表现为光谱红边的“红移”(健康,生长旺盛)和“蓝移”(不发育,中毒等)。 利用高光谱对植物光谱的“精细”结构和变异的探测和分析,可以定量、半定量地提取与估计植被生物物理和生物化学参数,快速且定量地评价冠层结构、状态或活力,冠层水文状态,估计冠层生物化学成分。蚀变矿物与矿化带的探测 通过蚀变带和蚀变矿物的识别， 并结合相关的地质资料，找寻潜在的矿产。 主要用于： 热液蚀变矿物组合探测与成矿分析 金矿矿区蚀变岩石信息提取 铜矿矿区识别与探测 铀矿矿区探测等高光谱矿山环境分析研究 利用高光谱的技术优势快速且有效地直接识别与提取出污染源的种类、类型，并分析其潜在的污染趋势。对矿山环境进行监测。 例如：