1.高光譜識(shí)遙感別巖礦光譜的機(jī)理

根據(jù)物質(zhì)的電磁波理論，任何物質(zhì)其光譜的產(chǎn)生均有著嚴(yán)格的物理機(jī)制。而巖礦光譜特征的產(chǎn)生主要是由于組成物質(zhì)內(nèi)部離子與基團(tuán)的晶體場(chǎng)效應(yīng)與基團(tuán)振動(dòng)的結(jié)果。由于各種礦物晶體結(jié)構(gòu)各不相同，因此由晶格振動(dòng)而產(chǎn)生的各種礦物光譜特性是不一樣的。

礦物晶格中存在著鐵等過渡性金屬元素決定了0.4～1.3μm波譜范圍內(nèi)的光譜特征;1.3～2.5μm波譜范圍內(nèi)的光譜特征是由礦物組成中的碳酸根、羥基及可能存在的水分子決定的;3～5μm的紅外波段的光譜特征則由Si—O、Al—O等分子鍵的振動(dòng)模式?jīng)Q定。由于電子在各個(gè)不同能級(jí)間的躍遷而吸收或發(fā)射特定波長(zhǎng)的電磁輻射,從而形成特定波長(zhǎng)的光譜特征,因此,不同晶格結(jié)構(gòu)的巖石礦物成分有其不同的光譜特征。這是利用高光譜數(shù)據(jù)尋找?guī)r礦的物理前提。

高光譜地質(zhì)遙感主要是利用高光譜數(shù)據(jù)識(shí)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?jī)?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(zhǎng)位置、深度、寬度、斜率、對(duì)稱度、面積和光譜絕對(duì)反射值等參數(shù)。

2.高光譜遙感在地質(zhì)方面的應(yīng)用

高光譜影像包含了豐富的地表空間、光譜和輻射的三重信息，它同時(shí)表現(xiàn)了地物的空間分布并獲得了以像元為目標(biāo)的地物光譜信息。隨著成像光譜儀的光譜分辨率和空間分辨率的不斷提高，高光譜遙感廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查、植被研究、海洋遙感、農(nóng)業(yè)遙感、大氣及環(huán)境遙感等領(lǐng)域中，并發(fā)揮越來越重要的作用，其中地質(zhì)是高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用最成功的一個(gè)領(lǐng)域。高光譜遙感通過搭載于航空或航天平臺(tái)上的成像光譜儀測(cè)量巖石、礦物等地物的光譜特性、獲取圖譜合一的信息來識(shí)別地物、探測(cè)環(huán)境,即獲取光譜數(shù)據(jù)的空間模式。地物的光譜特性是高光譜遙感的基礎(chǔ)。

3.高光譜遙感巖礦識(shí)別

巖石光譜識(shí)別是指通過對(duì)巖石礦物光譜和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的參考光譜進(jìn)行匹配或巖石礦物光譜與參考光譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較,求出它們之間的相似或差異性,從而直接識(shí)別礦物、提取巖性、蝕變、礦化等信息。高光譜遙感的最大優(yōu)勢(shì)在于利用有限細(xì)分的光譜波段,去再現(xiàn)象元對(duì)應(yīng)物的波譜曲線。利用整個(gè)光譜曲線進(jìn)行巖石、礦物識(shí)別,可以在一定程度上改善單個(gè)波形的不確定影響如光譜漂移、變異等,提高識(shí)別精度?；谡麄€(gè)波形的識(shí)別技術(shù)方法關(guān)鍵是合理選擇一定函數(shù)來測(cè)定實(shí)測(cè)光譜與參考光譜數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的光譜的相似性。

對(duì)做過預(yù)處理(輻射校正、幾何校正、大氣校正)的高光譜遙感圖像,依據(jù)對(duì)譜形特征研究角度的不同,可以分為基于特征譜帶(單個(gè)譜形特征)的礦物識(shí)別方法和基于完全波形特征(整個(gè)譜形特征)的礦物識(shí)別方法(如圖1所示)。

4.結(jié)論

高光譜分辨率遙感應(yīng)用于地質(zhì)是光學(xué)、結(jié)品學(xué)、光譜學(xué)、傳感器技術(shù)和圖像處理技術(shù)等學(xué)科共同發(fā)展的結(jié)果。由于它具有將高光譜分辨率的圖像與光譜合二為一的特點(diǎn),不僅能有效地直接識(shí)別地表物質(zhì),而且還能更深入地研究地表物質(zhì)的成分及結(jié)構(gòu)。基于礦物診斷性光譜特性,高光譜遙感技術(shù)普遍應(yīng)用于地表巖石、礦物的精細(xì)識(shí)別。在航空成像光譜儀將繼續(xù)為科研和應(yīng)用提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)的同同時(shí),隨著星載高光譜衛(wèi)星的發(fā)射成功,高光譜遙感在地質(zhì)上的應(yīng)用將得到更好發(fā)展。

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審核編輯：湯梓紅