基于热红外遥感数据的西藏冈底斯东段岩性识别

ASTER数据包含有从太空测量来自地球表面的多光谱热红外辐射数据。通过对JHU光谱库中岩石矿物热红外光谱特征的分析,以及对ASTER影像TIR波段光谱特征进行分析,利用比值法和光谱角制图法SAM相结合进行石英、砂岩和硅酸盐岩类等造岩矿物识别并在西藏冈底斯东段泽当矿田应用,最后将遥感解译分析结果与该区已的地质资料进行比较。结果表明,ASTER影像TIR波段基本上能识别硅酸盐类造岩矿物,并且对于岩性识别具有很大的应用潜力。     

基于Hapke模型的矿物红外发射光谱随粒度与发射角的变异规律

矿物红外发射光谱随粒度与发射角的变异是热红外地质遥感中的基础性问题之一, 温度与发射率反演以及矿物信息提取均需要考虑发射光谱的变异.常规实验室矿物发射光谱测量技术难度较大, 限制了对矿物发射光谱变异规律的深入研究.利用Hapke岩矿辐射传输模型对石英、白云母和钙长石3种矿物的发射光谱进行了模拟, 将模拟结果与实测光谱进行了对比, 总结了矿物发射光谱随粒度、发射角的变异规律, 分析了Hapke发射率模型存在的问题.Hapke模型可较好地模拟矿物发射光谱整体谱形与主要光谱特征及其变异规律, 但在某些光谱细节上与实测光谱仍有一定差异, 其原因可能是模型中矿物介质中多次散射辐射为“各向同性”的假设所致; 随粒度增加, 吸收特征会增强, 且位置可能发生漂移; 随发射角增加, 发射率逐渐减小, 透射特征和吸收特征逐渐增强, 但光谱的整体形状和透射特征、吸收特征、克里斯琴森特征的位置与形态均基本保持不变.      

热红外高光谱技术在地质找矿中的应用综述

热红外高光谱技术（6~14μm）是一种新兴的绿色地质找矿技术,它通过分析矿物热红外光谱特征,开展矿物信息提取及填图应用研究,进而指导找矿勘查。比起发展相对成熟的短波红外（1.1~2.5μm）高光谱技术,它对于短波红外波段无法识别的石英、长石、石榴子石、橄榄石、辉石、碳酸盐矿物、黑云母、角闪石、磷灰石等矿物具有更加敏感的探测能力。目前,热红外在地质找矿中的研究尚处于初级阶段,很多科学问题尚待解决。矿物化学成分的变化是引起热红外波谱特征变化的最重要因素,这也是开展矿物识别与提取的理论基础,本文首次系统分析了不同波谱库及文献中的热红外波谱,总结了上述典型矿物的热红外波谱特征,揭示了矿物的诊断性波段与识别标志。而后将热红外高光谱技术分为地面热红外光谱数据分析技术与空中热红外图像处理技术两大方向,其中地面热红外技术主要基于岩芯或地表样品的波谱特征,开展矿物精细填图研究,建立矿床的找矿勘查模型;空中热红外技术基于图像处理与分析,提取区域矿物分布信息,为找矿指明方向。最后本文指出了未来热红外高光谱技术在地质找矿中的技术难点及热点,即高精度热红外高光谱仪器的研发、矿物热红外光谱的快速识别技术、热红外图像信息提取算法的优化。     

先进星载热发射和反射辐射仪（ASTER）——地质学家的最佳选择

航天遥感技术的发展为地质学家提供了大量可使用的遥感数据.在这些遥感数据中,ASTER具有从可见光到热红外的较宽的波谱范围,能满足对大多数矿物、岩石划分的需要.ASTER的多波段数据除了可以用传统的数据处理方法处理之外,还可以利用高光谱的岩矿信息识别与提取技术进行数据处理,得到更精确的矿物、岩石分类结果.利用GIS评价模型处理ASTER遥感解译的蚀变岩石信息,可以得到精确的遥感异常,从而指导找矿勘查工作.     

高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用

高光谱热红外遥感技术用于地质找矿,目前国内外都在探索,由于热红外发射光谱的混合为线性混合,利用线性解混技术可以对硅酸盐类矿物,如石英进行识别和提取。这是其优于可见光—近红外和短波红外之处。大多数金属矿床与石英脉—硅化带的关系密切。另外,石英脉与硅化带的控矿作用又有差异。因此,利用高光谱遥感技术提取石英脉—硅化带,并将二者区分开来,对于金属矿的找矿具有极其重要的意义。航空高光谱热红外遥感技术由于可以获取高空间分辨率(亚米级)的高光谱热红外数据,可以进行热红外矿物精细填图,提取规模小的石英脉或硅化带,从而更具地质找矿价值。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空热红外成像系统(TASI),在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取了高空间分辨率的高光谱热红外遥感数据,从开展实用化热红外大气校正与光谱重建技术入手,探索了石英脉—硅化带提取与区分,解决了地质找矿中石英脉—硅化带的提取与区分这一具普遍性的关键技术难题,并通过示范应用,取得了明显的找矿效果。     

航空高光谱遥感矿物信息提取技术及其应用进展——以中国西部成矿带调查为例

为推进航空高光谱遥感矿物信息提取技术及其在地质工程化中的应用,2010—2015年,以我国西部成矿带为调查区,使用CASI/SASI/TASI航空高光谱数据,在进行矿物光谱特征分析、高光谱影像数据预处理、矿物信息提取、蚀变异常信息筛选及区域找矿预测基础上,编制了矿物种类分布图、单矿物丰度分布图和找矿预测图等高光谱地质调查系列专题图件; 建立了一套高光谱遥感矿物填图技术体系,解决了高光谱数据预处理与矿物提取等方面的技术问题,推进了地质填图向精细化和微观化方向发展。该研究为高光谱技术在地质工程化中的应用奠定了基础,丰富了地质填图的产品类型和内容,并服务于地质找矿等地质工作。     

CASI/SASI航空高光谱遥感矿物技术研究——以甘肃北山柳园地区为例

能源勘查、岩石矿物识别、矿物丰度制图以及成矿远景区圈定是高光谱技术发展和应用的主要方向。CASI/SASI航空高光谱数据可以在同一平台下同时获取覆盖可见光-近红外-短波红外光谱段的光谱信息, 且光谱分辨率和空间分辨率远远优于多光谱及星载高光谱数据, 所以在矿物蚀变信息提取中具有广泛的应用前景。以柳园研究区为研究对象, 对CASI/SASI航空高光谱遥感矿物过程中的关键技术进行了实验研究, 确定出航空高光谱矿物蚀变信息提取流程, 并对研究区蚀变矿物进行识别、填图。通过与研究区地质资料和前人实地勘探资料对比得出, 研究区CASI/SASI航空高光谱遥感蚀变异常结果与现实状况相当吻合。      

秘鲁南部斑岩铜矿典型蚀变带矿物信息提取及找矿远景区圈定

不同斑岩铜矿的构造地质、成矿时代和控矿因素具有其特殊性, 所以需要针对具体的矿区开展地质调查以获取矿区标志性蚀变矿物组合信息, 从而利用遥感技术手段提取矿区蚀变信息, 确定找矿远景区.通过综合分析秘鲁南部斑岩铜矿地质特征、控矿因素, 确立了以泥化-绢英岩化和青磐岩化组合蚀变矿物带为遥感找矿指示标志, 并以ASTER数据为遥感数据源开展蚀变矿物信息提取技术研究, 结合已有矿区地质资料、高光谱影像和实地勘查结果, 验证了典型蚀变带矿物信息提取结果的可靠性, 另圈定了2处找矿远景区.在综合分析、梳理已有研究基础上, 构建了多光谱遥感找矿模式, 并在智利、阿根廷等其他多个斑岩铜矿区取得了较好的应用效果.      

岩矿高光谱遥感及其在青藏高原的应用前景

高光谱成像作为目前遥感领域最先进的技术,在地质应用中取得了巨大成功。岩石和矿物由于电子过程和分子振动可以产生特征的光谱吸收,因此可以利用高光谱技术进行岩矿填图,快速且准确地获取区域内岩石和矿物的分布情况,进而圈定有潜力的找矿靶区。岩矿高光谱通过对岩矿信息的提取可获得矿物类别和矿物丰度分布甚至矿物化学成分的填图结果,识别方法包括光谱匹配、模式识别和人工智能方法 3大类。GF-5卫星上搭载的高光谱成像仪覆盖度宽、光谱分辨率和信噪比高,满足矿物精细识别和大比例尺、大面积岩性填图的要求,应用前景广阔。青藏高原地区矿产资源丰富、岩体裸露但地势偏远,有利于高光谱遥感蚀变矿物填图,开展区域找矿工作。同时,高光谱遥感凭借其空间尺度优势,可以方便快捷地获取区域整体信息,结合地球化学的时间信息,可为青藏高原关键地质科学问题的解决提供新的视角。提升岩矿高光谱遥感的定量化和智能化水平,将传统地质学方法获得的地下深部资料与遥感手段获取的地表数据结合,是促进地质遥感和地球系统科学发展的重要途径。     

利用遥感光谱特征提取岩性信息的基础和技术研究

地物光谱特征的研究是遥感技术的基础研究工作之一．从光谱遥感发展与地质应用的趋势出发。从光谱遥感岩矿识别基础与识别技术方法两方面阐述了光谱遥感的研究进展．在技术方法方面，主要从多光谱与成像光谱以及遥感与航空放射性信息集成3个层次上，分析利用光谱特征进行岩石矿物识别的研究进展及其潜力与可行性，并简单阐述了遥感与航空放射性信息的复合这一遥感岩性信息识别研究的发展趋势．     

基于地物光谱特征的成像光谱遥感矿物识别方法

成像光谱技术是遥感技术发展的前沿技术之一 ,它是在可见光、近红外及短波红外上 ,集图像、光谱于一体的具有高光谱分辨率的纳米遥感技术。文中从岩矿光谱特性的研究入手 ,通过光谱特征识别准则 ,利用机载的可见光、近红外及短波红外成像光谱 (HyMap)数据 ,开展成像光谱遥感矿物识别的试验研究。试验识别的矿物有绿泥石、绿帘石、橄榄石、绢云母、滑石、石膏及黑云母等。试验结果表明 ,通过矿物光谱特征分析与其识别原则进行成像光谱遥感矿物识别获得了很好的效果。因此 ,基于地物光谱特征进行成像光谱矿物直接识别确实可行 ,有利于矿产资源评价中成矿物源和矿化蚀变信息分析。     

遥感技术在陆面过程研究中的应用进展

探讨了当前陆面过程 (LSP)研究的特点 ,指出遥感在陆面过程研究中的应用以及陆面过程国际合作实验是突出的特点 ,进而对遥感技术的陆面参数获取、地表能量通量的计算以及与 LSP模式的结合研究及进展进行了综述。根据不同特征的地表参数选择光学遥感或微波遥感已成共识 ,而综合利用不同遥感数据获取同一种地表参数也已成为研究热点 ,当前及今后发射的携载多种遥感仪器的众多遥感卫星为此项研究提供了条件 ;遥感与 LSP模式的结合研究是遥感在陆面过程研究中深入应用的一个方面 ,国际陆面过程合作实验是这项研究的重要保证。     

遥感岩石学的研究及其进展

结合近几年来的研究实践以及国内外大量研究成果的分析，提出了遥感地质学中的一个重要分支科学－－“遥感岩石学”的概念及定义，介绍了遥感岩石学的三个重要研究内容：（１）岩石，矿物的光谱特征研究；（２）机载遥感数据的岩石信息提取与识别；（３）星载遥感数据的岩石信息提取与识别，并对遥感岩石学的未来发展作了展望。     

方解石-白云石-菱镁矿的中远红外光谱学特征研究

利用拉曼光谱和红外光谱研究了方解石、白云石和菱镁矿的光谱学特征,探究了影响三种矿物红外辐射性能的因素。三种矿物的拉曼光谱(Raman)、中红外吸收光谱(MIR)、远红外吸收光谱(FIR)显示随着矿物中镁含量的增大将会影响CO₃^2-的面外弯曲振动(ν₂)、反对称伸缩振动(ν₃)和平面内弯曲振动(ν₄),使各光谱特征峰均向高频端迁移。基于黑体辐射定律以及在80 ℃、400~2 000 cm^-1矿物的辐射能量谱,结果显示方解石、白云石、菱镁矿的发射率依次减少(0.951,0.938,0.895)。三种矿物的红外吸收光谱和发射光谱中的振动位置均受CO₃^2-基频的显著影响,在1 300~1 650 cm^-1均产生宽的低吸收带,该吸收带与CO₃^2-的反对称伸缩振动相关,且吸收带范围(202,236,272 cm^-1)与发射率之间呈负相关关系。因此,当最强化学键的振动出现在发射光谱窄的吸收带范围内会产生相对较高的辐射能和发射率。此外,矿物的晶体结构也会影响发射率,大的离子半径、键长和晶胞体积将降低辐射过程中能量的吸收,增强辐射特性。综上研究结果,方解石、白云石和菱镁矿的拉曼光谱和红外光谱揭示了金属原子的相对质量对光谱学特征的显著影响,其发射率可能受到C—O键的反伸缩振动范围、最强吸收带控制的最低发射率以及矿物晶体结构的共同影响。这项研究呈现了必要的光谱信息和热发射率数据以识别特定的碳酸盐矿物,为类似矿物的光谱特征研究奠定了基础;同时为进一步认识地壳中大量的碳酸盐矿物提供了研究方法,也为地外勘探的深入研究给予相关的理论基础。     

新疆西准噶尔包古图斑岩铜矿蚀变岩石的光谱特征及其意义

地物的光谱特征是遥感识别地物的主要依据,不同地物的反射光谱具有其特定的吸收特征谱带。利用ASD和PIMA反射光谱测试仪对新疆西准噶尔包古图斑岩铜矿Ⅱ号、Ⅴ号斑岩铜矿岩体的蚀变围岩(地表采样与钻井采样)进行测试,并对结果进行分析总结。根据反射光谱特征谱带获得蚀变矿物的种类,确定了岩体的蚀变矿物组合,得到反射光谱的吸收谷在ASTER数据中所处的波段;对反射光谱曲线进行数学积分,获得ASTER数据中的强吸收波段。将以上2种分析得到的吸收性波段组合应用于蚀变遥感异常信息提取,结果表明蚀变遥感异常与野外地质特征吻合程度较高。反射光谱分析表明确定岩石矿物的反射光谱特征谱带是进行遥感信息提取工作的前提,波段组合选取对提取蚀变遥感异常信息非常重要。     

青海北祁连成矿带遥感异常提取效果分析

遥感异常提取是一种正在兴起、前景不可估量的遥感找矿方法。通过在青海省北祁连成矿带利用美国Landsat-7卫星ETM 数据进行遥感异常提取的应用研究,认为采用"去干扰-主成分分析-阈值处理技术"(DPT技术)为主要方法提取遥感异常效果较佳,并客观地评价了该技术的应用效果,同时也分析了遥感异常提取与应用中一些不足,指出了信息提取的局限性与遥感异常存在多解性等问题。     

高光谱遥感岩矿端元提取与分析方法研究

端元提取是高光谱遥感信息提取与分析的基础,也是解决高光谱图像混合像元分解的关键.本文针对研究区高光谱遥感数据特点,进行了辐射校正、最小噪声分离变换(MNF)及纯净像元指数(PPI)处理,在此基础上,应用二维散点图和三维散点图分别提取了端元波谱,并开展了端元属性的判别研究.岩矿端元的提取与分析为后续岩矿种类识别奠定了基础,直接影响最终成果的准确度.     

生物多样性遥感研究进展

随着遥感技术和新型传感器的发展,遥感已成为目前区域或全球生物多样性研究的重要方法。综述了目前国内外生物多样性遥感研究的最新进展;分析了遥感生物多样性研究的主要理论基础,包括光谱变异假说、生产力假说和种—面积关系理论等;总结了利用高空间和高光谱分辨率遥感数据直接监测生物物种及其多样性的进展与局限性;基于遥感反演的不同环境变量进行生物多样性模拟和预测是目前最常用的方法,对其进行了较详细的分析,并介绍了相关模型的发展。最后,总结了该方法在我国的应用局限,指出增进学科合作、将遥感方法与生态学理论和模型相结合、重视地面验证数据的使用将是生物多样性遥感研究的发展趋势。