基于高光谱数据的甘肃花西山金矿蚀变特征分析与找矿预测应用

利用地物光谱仪识别具有光谱诊断性吸收特征的蚀变矿物,并分析其空间分布及组合特征,是后续利用航空、航天高光谱遥感开展找矿预测的重要理论依据。本文以位于甘肃柳园地区花牛山矿集区的花西山金矿床为例,首先利用FieldSpecPro FR便携式光谱仪对采集样品进行光谱测量,通过The Spectral Geologist 8软件对获得的光谱数据进行分析解译,揭示了与矿化关系密切的地表蚀变矿物为绢云母（白云母和多硅白云母）+黄钾铁矾+赤铁矿+针铁矿,外围蚀变矿物主要为绢云母（钠云母）+绿帘石+绿泥石+蒙脱石+水铝石。基于这一认识,对矿区及周边开展CASI/SASI航空高光谱遥感蚀变矿物信息提取,综合地表及航空高光谱解译信息,建立了花西山式金矿床的高光谱遥感找矿预测模型,并基于该找矿预测模型在外围圈定了预测区1处,经野外查证,预测区内发现有明显金异常。研究结果表明,在分析和总结调查区成矿地质背景和蚀变特征的基础上,结合高光谱遥感信息可快速地、更有针对性地发现成矿有利区段,为矿产勘查部署提供重要参考资料。     

遥感和光谱地质进展及其对矿产勘查的实践应用

根据2009年Economic Geology出版的专辑Remote Sensing and Spectral Geology,近年来发表的相关文献以及研究和应用的实践,对遥感与光谱地质进行了综述.内容从测谱学、TM/ETM和ASTER宽波段遥感应用,到地面和航空高光谱遥感应用与热红外遥感.传统的信息填图主要是解译,现...     

Hyperspectral Remote Sensing of Forests: Technological advancements,Opportunities and Challenges

In real world what we are able to see is just because of light or energy reflected or emitted from the viewing object is falling upon retina of human eye. The variations in intensity of light reflected back from any object in different wavelengths are sensed and provide ability of discriminating different objects having similar size and shape. In the same way, in spectroscopy we sense the reflected light through artificial sensors and record as image (in airborne and satellite spectroscopy) or as spectrum (in field spectroscopy). In remote sensing discrimination of different object mainly depends on difference in reflection of energy in different wavelength region of light. Considering this behaviour of light, in hyperspectral remote sensing the reflected light coming from object is split into multiple continuous and small-small wavelength bands and are sensed in each wave band separately. Therefore we are having reflection response of object in multiple and narrow wavelength regions, which can be used in discrimination of different objects that are not separable in multispectral remote sensing due to less number of broad range wave bands. Collection of data is one aspect of the technology but as soon as these data are collected, a question arises how to and where to use this data? To answer where to use, a list of applications like discrimination, mapping and monitoring of different features and process of landforms in ecosystem have been reported, and forestry is one of them. And question of how to use these data in each applications involve converting the raw data into useful information using a multistep process of atmospheric, radiometric and geometric correction, removal of bad data and data redundancy, transformation and extraction of most useful data, data segmentation and extraction of useful information. For this purpose variety of data processing techniques, algorithms, concepts and schemes have been reported from time to time. In this review article we have summarized the available technical developments in hyperspectral remote sensing during the last three decades and tried to discuss the opportunities and challenges in hyperspectral remote sensing applications in the forestry sector.     

机载高光谱成像技术在长江经济带苏、皖、浙地区生态环境保护中的应用

机载高光谱成像是一种快速、无损的检测技术,具有光谱分辨率高、波段窄而多和图谱合一的特点。国内小型化的机载高光谱成像仪主要依赖进口,价格昂贵,且高性能的高光谱设备进口困难,限制了高光谱技术在国内的推广和普及。中国地质调查局南京地质调查中心在国家重大仪器开发专项和国家重点研发计划支持下,成功研制出以推扫式小型化成像光谱仪HMS400/1000为核心的轻型机载高光谱成像系统SSMap,建立了机载高光谱遥感综合调查技术方法和作业流程,形成了一套可靠的地物分类方法和水土污染光谱定量反演模型。本文在介绍机载高光谱成像技术基本原理和分析国内外研究现状的基础上,以自主研发的机载高光谱成像系统SSMap为例,结合长江经济带生态环境的需求,详细探讨了总面积4500余km²的航空高光谱遥感作业方法、信息提取与调查应用。通过长江经济带江苏、安徽、浙江等地区的生态环境地质调查应用示范,取得了高质量的机载遥感数据,获得了一批重要调查成果。研究表明,机载高光谱成像技术在生态环境调查、水体监测、土地利用和土地质量评价等方面具广阔应用前景。具有自主知识产权的国产化机载高光谱成像仪降低了采购成本,推动了机载高光谱技术普及,服务了国家重大区域发展战略,具有显著的经济和社会效益。     

黑河流域遥感—地面观测同步试验：科学目标与试验方案

介绍了黑河流域遥感-地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置.总体目标是,开展航空-卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例.以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法.由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究--模拟平台和数据平台建设组成.拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开.布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据.     

新疆吉木萨尔地区油气渗漏与盐碱化相关性的航空高光谱遥感探测研究

笔者在新疆吉木萨尔地区开展航空高光谱遥感油气探测示范研究的过程中,发现油气渗漏地区往往有盐碱化现象。据此,利用航空高光谱成像系统在该区取得的可见光-近红外和短波红外遥感数据,采用自主开发的波段分类填图方法,对吉木萨尔农田、荒地和戈壁地区的油气渗漏异常信息进行了提取,经野外验证和化学分析,圈定了7处油气渗漏异常区。同时,构建了盐碱化的高光谱识别模型,利用该模型进行了盐碱化信息填图,并对吉木萨尔同一覆盖区的盐碱化异常进行了提取,圈定了盐碱化异常区。通过对油气渗漏异常区与盐碱化异常区的叠置聚焦分析,发现二者空间位置有高度的重合性。笔者认为这一高光谱遥感探测发现,不仅具有探索的理论意义,而且具有实用价值。其实用价值主要体现在高光谱遥感油气探测中,通过烃碱信息的相互印证,可以减少油气信息的漏判,提高油气渗漏信息识别的准确性。同时,在缺少航空高光谱遥感数据的情况下,还可以利用卫星多光谱遥感数据源,通过提取盐碱化异常和圈定盐碱化异常区的途径,帮助缩小找油气的目标区,为油气资源的调查、评价和选区提供新的信息和依据。上述研究同时表明,自然界的盐碱化可能并非全是由"干旱蒸发"形成,很可能还存在与油气有关的盐碱化,在油气勘查中如何区分这两种类型的盐碱化,特别是应用高光谱遥感技术将二者区分开来,是值得深入探讨的科学问题。     

Remote sensing and petroleum seepage: a review and case study

When reservoirs leak, varying quantities of oil and gas migrate to the surface as macroseeps, which are visible, and microseeps, which are invisible. This review article describes the mechanisms of seepage and the resulting surface manifestations in relation to optical high-resolution remote sensing data. Oil pools and tar deposits (macroseeps) often can be detected directly by remote sensing. Microseeps are more difficult to study using remote sensing, but they give rise to vegetation stress, and cause geochemical alterations in soil and rocks, which can be studied indirectly using hyperspectral sensors. An integrated methodology is presented to combine various geoscience and remote sensing datasets for seepage detection. A combination of red-edge modelling algorithms and spectral matching tools is identified that provides a validated technique for onshore microseepage detection. These remote sensing tools are not only important for petroleum exploration, but also have environmental implications because seeps emit greenhouse gases. A statistical data integration approach was developed based on Bayesian assumptions, which can be used to integrate hyperspectral remote sensing data, other satellite remote sensing data, and ancillary field geological and geochemical datasets, for modelling microseepage. In a case study from the Ventura basin (Santa Barbara) in Southern California, Probe-1 data from the 1998 Geosat Group Shoot are integrated with field and subsurface geological and geochemical data to predict possible sites of hydrocarbon microseepage.     

基于航空高光谱遥感的沉积变质型铁矿找矿预测—以北祁连镜铁山地区为例

沉积变质型铁矿是北祁连山西段重要的矿床类型,一直以来都是该地区矿产勘查的重要对象,区内产有知名的镜铁山铁矿床。由于北祁连山地区山势陡峻、交通不便,地质工作程度相对较低,开展传统的地质调查工作难度较大。航空高光谱遥感具有高空间分辨率和高光谱分辨率特点,其在矿物信息识别上较多光谱遥感有了质的提升,同时在该地区开展航空高光谱遥感调查是发挥遥感技术的高效性和先行性优势所在。本文基于调查区内沉积变质型铁矿床地质特征,利用航空高光谱遥感数据提取的赤铁矿、菱铁矿信息开展针对沉积变质型铁矿找矿预测。结果表明,提取的赤铁矿信息或直接指示铁（化）体产出位置,或指示含赤铁矿地层产出信息,这为直接或间接寻找铁矿床提供了重要信息;菱铁矿信息同样可作为寻找铁矿床的重要依据,分布范围较大的菱铁矿信息可直接指示富菱铁矿的铁（化）体产出位置。     

矿产资源评价与矿山环境监测中高光谱遥感技术方法应用的实例

近20年来,高光谱遥感技术（Hyperspectral Remote Sensing）发展迅速,已成为遥感技术的前沿,而矿产资源评价与矿山环境监测是高光谱遥感应用中最成功的领域。高光谱遥感技术具有分辨率高的特点,通过对矿物种类、丰度和成分的识别,特别是对与成矿作用、矿山污染源密切相关的蚀变矿物的识别,可以有效地圈定热液矿化蚀变带,定量或半定量地估计相对蚀变强度和蚀变矿物含量,从而进行岩石矿物的分类和填图,并为矿产资源评价与矿山环境监测提供靶区,指导进一步找矿勘探和环境监测工作的开展。介绍了高光谱遥感技术在矿产资源评价与矿山环境监测中的应用原理和成像光谱学的逐步完善,并详细列举了高光谱遥感技术在斑岩铜矿、热液型金矿、地浸砂岩型铀矿、油气、金刚石等矿种的找矿方面,以及在矿山废弃物中生成酸和缓冲酸分布的监测等方面的具体案例,以期为中国矿产资源评价与矿山环境监测中高光谱遥感技术的应用提供借鉴。     

基于光谱特征参数组合的高光谱数据矿物填图方法

受大气环境等因素的影响, 高光谱遥感矿物识别难以达到较高的精度.为解决该问题, 根据光谱吸收特征参数在大气变化中能保持相对稳定的特点, 提出一种基于光谱特征参数组合的高光谱矿物类型识别方法.文中计算了多种光谱特征参数, 通过最佳指数因子(optimum index factor, OIF)优选特征参数组合, 选定最佳特征参数组合, 利用模式识别方法实现矿物识别.利用机载可见/红外成像光谱仪(airborne visible infrared imaging spectrometer, AVIRIS)高光谱数据, 在美国内华达州Cuprite矿区进行了该方法的应用试验研究, 并与前人矿物填图结果做了对比.结果表明: 吸收波谷位置-吸收面积-吸收右肩位置(P-A-S₂)光谱特征参数组合的矿物识别效果最优, 整体精度达到74.68%.      

植被覆盖地区的高光谱油气勘探技术研究现状

高光谱遥感油气勘探技术利用油气微渗漏所致的地表蚀变矿物异常和地植物异常在光谱上的异常表现提取油气微渗漏信息, 是油气勘探的辅助手段。针对高光谱遥感油气勘探技术在植被覆盖区应用中存在的植被遮挡地表真实情况的问题开展研究, 总结相关领域的国内外研究现状, 指出其存在的问题, 提出了与植被反射率相关的指数作为油气微渗漏的指示标志, 确定了适用于植被覆盖区的高光谱遥感油气微渗漏信息大面积普查的工作流程, 研究成果可为建立更加广泛、适用的高光谱遥感油气勘探模式提供新的参考依据。      

遥感变化检测技术发展综述

卫星遥感的复轨能力，稳定一致的传感器参数和系列运行计划，连续记录了地表的显著变化信息。对遥感观测到的变化信息，还需要区分是地表物理生物要素变化引起的变化，还是辐射传输路径上其它干扰因素造成的变化信息，需要从各种变化信息组分中区分目标变化信息。因此，遥感变化检测是遥感信息科学、地球系统科学、统计学和计算机技术等学科技术交叉后新的增长点，代表了当前遥感数据处理技术发展方向。为了促进遥感变化检测技术在我国的发展，收集阅读了近几年国外主要遥感刊物发表的论文、专著，综合了我国遥感变化检测技术发展现状以及大量的网络资料。     

四川省矿山遥感监测主要成果与进展

针对四川省矿产资源分布特征,开展了矿山遥感监测工作,构建了“遥感数据源选取—遥感数字图像处理—遥感信息提取—野外验证—图件制作”相对完整且较为成熟的矿山开发遥感监测技术方法体系。以卫星光学遥感数据为主、航空光学遥感数据和雷达数据为辅,并采用无人机遥感图像; 在正射纠正、几何配准、数据融合等图像预处理基础上,结合有关资料建立矿山开采面、矿山建筑、排土场、尾矿库、选矿厂、滑坡和泥石流的遥感解译标志; 采取以目视解译为主、计算机自动提取与目视解译相结合、辅以野外验证的方法进行遥感解译; 建立以遥感调查数据为主要数据源的矿山地质环境评价指标体系与GIS定量评价方法,实现矿山地质环境评价; 采用矿山遥感监测与传统地质环境调查技术相结合方法,开展矿山环境综合治理区划研究。取得的成果与进展包括: ①首次建立了省域矿产资源开发环境本底数据库,为实现矿山开发环境动态监测和国土资源空间数字化管理提供了基础数据; ②监测成果已在矿产卫片执法、矿山环境治理和矿产资源规划等国土资源管理工作中发挥了重要作用,成为了四川省矿政管理的重要参考依据; ③开展了矿山遥感监测技术方法研究与探索,形成了适应川西南山区的矿山遥感监测技术方法体系。     

高光谱遥感技术在基岩区区域地质调查填图中的应用

高光谱遥感以其超高的光谱维数据优势,使对地物的精细识别和区分能力较传统多光谱遥感数据有质的提升。以HyM ap高光谱数据和高分五号高光谱数据为数据源,选择中国西部基岩区区域开展了高光谱遥感岩性-构造解译工作。通过图像增强处理后,对研究区地层单元、岩体/脉、构造等进行了遥感地质解译。对比已有的地质调查结果,发现高光谱遥感数据相较多光谱/高分数据对岩性-构造信息的展布情况显示得更加清晰和直观,同时其对不同岩性段、不同岩相带,以及细小构造等区分能力突出,表现出明显的技术优势。研究认为,高光谱遥感可为基岩区区域地质填图提供更加客观、真实的地质体、构造展布情况,能提高地质调查填图的效率和质量。     

油气勘探中遥感方法新进展与趋向

:文中介绍了遥感在油气勘探中的最新应用 :( 1)以遥感为主线的油气勘探集成技术应用 ,包括油气遥感直接勘探研究与应用、小型及隐蔽油气藏遥感间接勘探应用和钻探靶区的遥感、物探和化探综合评价 3个阶段的应用层次。 ( 2 )以高分辨率遥感数据与GIS技术相结合进行储层裂缝识别与有利含油气区块评价。未来几年的遥感技术将有更大的突破 ,表现在 :( 1)超光谱卫星遥感与直接探测地表油气微渗漏蚀变矿物 ;( 2 )热遥感成像资料等在油气直接勘探中的应用 ;( 3)卫星雷达干涉测量技术与重力资料相结合的油气勘探应用。     

多角度高光谱CHRIS/Proba植被模式数据大气校正

遥感数据大气校正是进行定量遥感的前提,大气校正的好坏直接影响到后期的定量分析、信息提取和遥感应用.选择长白山地区2008年8月30日的多角度高光谱CHRIS/Proba数据为研究对象,根据多角度高光谱CHRIS数据植被模式的特点,利用滤波进行条带噪声去除;根据MODTRAN模型原理进行多角度高光谱CHRIS/Proba...     

高光谱遥感水文地质应用新进展

高光谱遥感是一种利用成像光谱仪同时获取地物目标辐射、光谱和空间等多重信息遥感的技术,水文地质是高光谱遥感重要的应用领域之一,通过高光谱遥感图像分析,能够提取大区域包气带及含水系统的水文地质信息,可为水文地质环境的识别及实时监测、地下水资源高效管理、地下水数值模型构建等提供科学数据。通过调研凝练了高光谱遥感基本原理方法及其在水文地质方面的应用研究,重点总结了地下水环境污染和水文信息反演方面的高光谱遥感应用研究进展,分析了高光谱遥感水文地质应用所面临的挑战,并展望了高光谱遥感水文地质应用研究的发展趋势,主要包括:通过土壤和植被的光谱信息实现对研究区包气带土壤重金属污染状况的大面积、短周期连续快速监测;在高光谱图像中提取构造、地层岩性等地质和水文地质特征,以环境指示因子（如植被）为有效补充,获取饱和带地下水环境信息;通过高光谱图像识别植被类型、计算植被覆盖度、分析叶片反射光谱特征并建立模型反演土壤含水量和地下水位,为研究和保护缺水地区生态环境提供数据支撑。     

遥感技术在植物物候研究中的应用综述

通过遥感技术研究植物物候现象的机理分析,认为植被指数可反映植被各物候期的特征。国内外在探测植物生长季始末日期、花期变化、净第一性生产力变化、全球碳收支等方面的研究促进了植物物候的发展;同样物候研究也可提高遥感影像植物分类和作物估产的精度,同时可促进高光谱遥感的发展。通过我国物候研究从传统的农林业应用转向注重遥感探测、生态学应用的现状分析,展望了我国物候发展方向：关注植物生长季始末时间的时空分布规律;遥感监测植物季相变化;遥感监测植物花期;注重探讨植物生理和生态特征;植物高光谱遥感物候研究;重视物候科普普及工作。     

航空高光谱CASI-SASI数据蚀变矿物信息提取与应用 ——以甘肃省敦煌市小金窝子地区为例

航空高光谱遥感数据具有“空谱合一”的优势,深入挖掘并应用高光谱数据中蕴含的蚀变矿物地质信息具有重要意义。本文应用航空高光谱CASI-SASI数据,建立了基于“整体谱形-特征参量协同”的蚀变矿物信息提取流程,并在甘肃省敦煌市小金窝子地区开展了蚀变矿物信息提取、地质涵义分析和野外查证。基于高光谱CASI-SASI数据成功提取了褐铁矿、绿泥石、绿帘石、短波云母、中短波云母、中长波云母、长波云母共7种蚀变矿物。高光谱CASI-SASI数据提取的大面积区域性分布的蚀变矿物多为区域热液作用产物,小范围定向分布的蚀变矿物与断裂、岩脉等成矿热液活动关系密切,局部产出且具定向性的中短波云母与断裂构造及酸性脉体关系密切,基于野外地质调查和ASD光谱实测的蚀变矿物野外查证工作证实蚀变矿物提取结果可信。褐铁矿+中短波云母的蚀变矿物组合具有金矿化指示意义,为基础地质调查和矿产资源勘查提供了重要的遥感信息。     

高光谱遥感地空综合预测方法在新疆卡拉塔格地区铜金矿床找矿中的应用

新疆卡拉塔格地区位于东天山成矿带,地质矿产资源丰富,铜金及多金属矿床集中,找矿潜力较大。铜金矿床地表矿化蚀变现象明显,发育的褐铁矿化+黄钾铁矾化+绢云母化形成地物反射光谱特征,为高光谱遥感地空综合预测方法用于探测铜金矿化蚀变信息成为可能,并成为寻找铜金矿床的有效技术方法。本文在卡拉塔格地区开展了航空高光谱和地面高光谱在铜金多金属矿床找矿研究,分别采用Hy Map航空成像光谱仪和Field Spec Pro FR光谱仪,获取了研究区Hy Map航空高光谱数据、地面准同步定标数据、地面高光谱数据,提取并筛选了基于Hy Map航空高光谱影像的成矿有利蚀变信息,在此基础上对该区红山铜金矿床航空-地面高光谱提取的蚀变信息进行了综合剖析,并结合矿区地质背景,建立了红山铜金矿床高光谱遥感地空综合找矿模型,经对比分析在该区圈定了2处找矿预测区。说明高光谱遥感地空综合预测方法在该区得到了很好的应用效果。