高光谱遥感地质灾害信息提取系统设计与实现

凭借图谱合一优势,高光谱遥感技术应用日益广泛,基于高光谱遥感技术的地质灾害信息提取系统研发也显得十分迫切。论文在借鉴现有地质灾害遥感监测系统基础上,结合高光谱遥感的关键技术与数据处理方法特点,设计并实现了高光谱遥感地质灾害信息提取系统。该系统选用主流操作系统Windows7与Microsoft Visual C++2010集成开发环境,充分利用GDAL、Open CV等开源组件库,基于插件式开发框架进行设计与实现。系统拥有数据读取、光谱操作、图像处理、灾害识别、分析统计、制图输出等主要模块,模块之间采用插件式松散耦合方式设计,即相互独立又有流程导向,是个一体化自动化的灾害信息提取系统。系统在减灾应用示范中得到验证,可提高地质灾害解译效率与准确性,节约工程调查成本,为减灾防灾决策提供科学数据与技术支持。     

植被覆盖区高光谱蚀变矿物信息提取

在植被覆盖严重地区,基于综合光谱信息模型,开展了高光谱遥感典型蚀变矿物信息提取研究.以河北省承德市大营子地区为例,利用Hyperion数据,在植被覆盖度大于70%的地区,根据蚀变矿物与背景地物波谱特征的差异,提取了该区绿泥石、斜绿泥石、方解石和白云石蚀变矿物分布信息,与已知地质矿产资料及野外检查结果一致.最后依据蚀变矿...     

植被覆盖区卫星高光谱遥感岩性分类

植被高覆盖区岩石和土壤在遥感图像上表现为弱信息、小目标,如何利用卫星高光谱遥感提取岩性弱信息是目前遥感地质应用中的最大挑战之一。以黑龙江呼玛地区为例,选择美国EO-1卫星Hyperion高光谱数据。由于植被与下伏岩石-土壤的光谱混合,分别计算研究区含土壤因子和不含土壤因子的植被指数,并对两类不同的植被指数进行主成分分析,以此分离植被和岩石-土壤组分。在含土壤因子植被指数主成分分析的二维组分散点图上,明显区分出背景植被与异常岩石-土壤组分,证实了植被与岩石-土壤组分经主成分分析分离的效果。同时在不添加土壤因子植被指数的分析中,明显区分出植被覆盖信息。通过对实验区典型岩石进行野外光谱测试,然后对光谱进行连续统去除处理,将其作为参考光谱,与分离后的岩石-土壤光谱进行光谱特征拟合（SFF）,从而成功地识别出研究区内不同岩石类型,特别是玄武岩、流纹岩、砂砾岩、安山质凝灰岩、大理岩和石英片岩识别效果较好。根据研究区内不同岩石地层单元内岩石组合特征,通过分离后的组分合成图像,成功地实现了岩性分类。与已知地质图叠加,证实通过卫星高光谱数据提取的不同岩石类型颜色边界与地质图岩性界线吻合较好。结果表明：通过植被与岩石-土壤光谱组分分离,结合高光谱遥感的光谱特征拟合,能够识别不同的岩石类型,实现植被覆盖区岩性分类。     

高光谱遥感油气探测信息提取软件设计与实现

基于烃微渗漏机理实现高光谱油气资源探测, 从数据处理和信息提取角度, 利用IDL设计并实现了高光谱油气探测信息提取软件模块。软件具备波段剔除、坏线修复等预处理功能, 以及波谱特征分析和信息异常填图等功能; 同时, 能够处理GB量级数据。研究成果可为高光谱油气资源探测信息提取提供参考。      

高光谱遥感在斑岩矿床蚀变信息提取中的应用

高光谱遥感将传统图像的空间维与光谱维信息融合为一体,用很多窄而连续的光谱通道获取地物的遥感影像,使得本来在宽波段多光谱遥感图像中不可探测的地物在高光谱遥感中能够被探测和区分(张良培等,2005)。地质是高光谱遥感应用最成功的领域之一,高光谱矿物识别和     

基于光谱特征空间的苏必利尔湖型铁矿高光谱遥感蚀变信息提取方法

由于境外铁矿床位置偏远, 现场研究困难, 旨在探讨苏必利尔湖型铁矿的高光谱遥感蚀变信息提取方法, 为境外找矿提供依据.鉴于传统蚀变信息提取方法的局限性, 研究了在二维光谱特征空间中提取蚀变信息的方法.高光谱影像经主成分变换后, 包含较多地物信息的两个主成分的二维光谱特征空间体现了各向异性的特点, 不同地物的聚类常呈类似椭圆分布.在蚀变信息的聚类椭圆中圈定散点, 并应用波谱特征拟合, 将异常散点的平均光谱与美国地质调查局(United States Geological Survey, USGS)光谱库中的矿物光谱匹配, 确定蚀变矿物类型.以苏必利尔湖型铁矿——巴西Aguas Claras铁矿区为例, 提取了赤铁矿、绿泥石等蚀变矿物, 结果表明矿物的类型和分布与该区地质概况吻合.      

高光谱分辨率遥感在植被监测中的应用综述

高光谱分辨率遥感技术是近20年来人类在对地观测方面所取得的重大技术突破之一,也是当前及未来几十年内的遥感前沿技术。由于其具有光谱分辨率高,数据丰富等独特性能,因而在环境保护、地质找矿、植物生长监测等许多方面有着广泛的应用。高光谱分辨率遥感在植被监测中有两个方面的应用：（1）叶面积指数（LAI）和“红边”光学参数的计算。（2）利用导数光谱技术消除植被环境前景影响。     

高光谱遥感定量反演成矿元素含量的研究进展

随着遥感技术的不断发展,高光谱遥感也相应取得了较大的进步,而其应用于找矿方面也越来越广阔。在有土壤覆盖物的多金属矿区,遥感土壤地球化学方法也相应地取得了较大的发展。多金属矿区土壤覆盖物的重金属元素含量测量是判断矿区成矿元素地球化学异常的标志,同时为找矿预测打下基础。使用遥感手段定量化的提取矿区表层覆盖物（土壤）中地球化学信息是找矿预测的必经之路。文章从理论、技术及定量化反演方法三个方面对高光谱遥感应用于土壤地球化学研究取得的新进展进行归纳和总结,并展望遥感土壤地球化学的应用前景。     

基于光谱相似尺度的遥感矿化蚀变信息提取

提出一种基于光谱相似尺度遥感矿化蚀变信息提取的新方法:首先根据蚀变岩及矿体围岩的实测光谱数据,利用光谱相似尺度方法,直接从TM图像中提取与金属矿化有关的蚀变信息.通过对青海芒崖地区遥感矿化蚀变信息提取的试验,表明该方法的可行性和有效性.     

基于实测光谱指数法的ASTER遥感数据岩性信息提取

目前,光谱波段比值法可以用于岩性信息提取与识别。以新疆北山坡北造山带辉长岩、橄榄岩、橄榄辉长岩以及闪长岩为研究对象,深入分析这四种岩性在VNIR（可见光-近红外）-SWIR（短波红外）谱域的光谱差异。基于辉长岩、橄榄辉长岩、橄榄岩以及闪长岩在2 300 nm附近存在-OH的吸收特征,建立了第8波段的相对吸收深度RBD₈;基于橄榄辉长岩、橄榄岩以及闪长岩在400~700 nm出现的弱吸收特征,建立比值指数RI₂₁来反映四种岩性含Fe³⁺矿物的丰度;基于四种岩性在1 100 nm附近都存在由Fe²⁺引起的宽而强的吸收谱带,建立了比值指数RI₅₄来估计Fe²⁺含量。利用RBD₈、RI₂₁以及RI₅₄三个比值指数分别对影像进行增强处理,并对增强后的影像进行RGB彩色合成,不仅识别和提取出辉长岩、橄榄岩、橄榄辉长岩和闪长岩,还有效区分出片岩以及碳酸盐岩等岩性信息。     

基于光谱变异的遥感岩矿蚀变信息提取

岩矿蚀变是最重要的地质现象之一,在地质找矿与地质成生环境分析等地质应用领域都具有重要的指示意义.本文基于遥感地质应用的专属性,主要分析了热液蚀变矿物与原矿物光谱之间的关联与变化.在此基础之上,选择新疆贝克滩地区多光谱(ETM+)数据,利用小波包分解技术提取矿化蚀变信息.最终分析矿物蚀变光谱效应研究在多光谱和高光谱地质应用的重要性,探讨蚀变矿物光谱效应在遥感深层次地质挖掘中可能性.     

高光谱土地退化指数研究

提出了两种针对Hyperion 数据的土地退化指数计算方法:沙化土壤指教(SSI)和土壤退化指教(SDI),并以典型地区的数椐进行验证.结果表明:两种指数均能够真实地反映出地面土地退化信息,计算方便且切实可行,充分显示出了高光谱遥感技术在土地退化监测中的应用潜力.     

以SiO2含量为辅助因子的ASTER热红外遥感硅化信息提取

硅化蚀变是岩石矿物蚀变中一种重要的矿化蚀变类型, 与很多金矿的形成有着密切的关系, 且硅化信息常作为野外重要的找矿标志.通过分析硅化蚀变矿物在先进星载热发射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer, ASTER)热红外波段的光谱特征, 依据硅化作用与SiO₂含量间的关系, 选取了SiO₂含量作为提取硅化信息的辅助因子, 提出了ASTER热红外遥感硅化信息提取方法.以内蒙古二连浩特市北部地区为例, 完成了该地区硅化信息提取工作.通过野外实地勘察验证, 发现在39个野外实地硅化蚀变采样点中33个采样点在蚀变图像中得到验证, 精度达到86.14%.      

基于SREM融合数据的矿物蚀变信息提取

目前卫星高光谱数据幅宽小,难以进行大面积矿物填图应用.本文探讨了基于多光谱图像光谱分辨率增强方法(spectral resolution enhancement method,SREM)融合算法,将Hyperion窄幅高光谱和先进星载热发射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer,ASTER)宽幅多光谱数据进行融合,获得宽幅高光谱数据,从而进行矿物蚀变信息提取的方法和流程.结果表明:(1)原始ASTER数据仅能识别出Al-OH基团,Mg-OH基团和Fe3+离子基团3种矿物,SREM方法能够识别出高岭石、伊利石、绢云母、绿泥石和黄钾铁矾5种蚀变矿物;(2)融合图像矿物提取结果与原始ASTER和Hyperion图像的相对精度分别达到90.56%和92.85%;(3)其中绢云母、伊利石、高岭石与Al-OH基团,黄钾铁矾与Fe3+离子,绿泥石与Mg-OH基团出露区域基本一致.SREM融合数据具有幅宽大和光谱分辨率高的特点,提高了矿物蚀变信息解译精度,该方法对大面积矿物填图具有示范作用.     

张家坪子金矿ASTER影像蚀变特征

冕宁县张家坪子金矿围岩蚀变以绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化为主,通过对研究区ASTER影像主成分分析提取出绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化、钾化蚀变,矿区四周以绿泥石化、碳酸盐化、高岭土化蚀变为主,内部以黄铁矿化、绢云母化蚀变为主。所提取的蚀变分布特征有助于为进一步在该地区寻找相同类型的金矿床提供遥感地质依据。     

混合矿物组合光谱在蚀变矿物填图中的应用—以云南香格里拉地区Hyperion 数据蚀变矿物填图为例勘察新技术的应用

[摘要]由于自然界中矿物的共生组合具有一定的规律性,因此,在地质找矿和蚀变矿物填图中, 蚀变矿物组合和分带往往比单一的蚀变矿物更具有指导和决策意义。根据矿物在岩石、矿石或蚀变带 中的共生和伴生组合规律及工作的地质目标,将某些不易区分且又不必要区分的矿物作为一个矿物组 合进行识别,在混合光谱分解中亦作为一个端元进行计算,是解决矿物混合光谱的另一种有效途径。本 文使用云南香格里拉地区的hyperion 高光谱数据,以提取褐铁矿+绢云母的识别矿物组合作为矿物填图 研究的组合端元矿物目标,对云南高海拔地区的岩石蚀变信息进行了提取和分析,制作了遥感蚀变异常 图,并在图中蚀变提取异常的研究区实地考察并与提取信息作了比较。识别结果表明:研究区山头海拔 高度基本都在4000 m 以上,原始植被较少,岩石露头较多,虽然受各种干扰较大,但提取出了比较满意 的效果,进而可以其它知识的辅助下,可以实现对成矿远景区以及靶区的圈定。     

基于BiLSTM-CRF的中文地质时间信息抽取

时间信息贯穿于地质现象和事件产生、发展、消亡的整个过程中,反映了地质现象和事件的状态和演变过程.特别是,地质时间表达通常与成矿内在机制和时空演化规律有关.设计并实现了基于深度学习的通用时间和地质时间信息抽取方法.结合地质矿产文本中时间信息的描述特点,将时间信息划分为通用时间信息与地质时间信息两种类型,并对两种时间信息类型进行细分;基于自主研发的“交互式矿产信息标注软件”,采用交叉验证及意见反馈模式构建了地质时间信息语料库;实现了基于双向长短期记忆神经网络—条件随机场(BiLSTM-CRF)的时间信息抽取方法;并与主流的卷积神经网络(CNN)和条件随机场(CRF)模型的抽取结果进行了比较.实验结果表明,基于双向长短期记忆神经网络—条件随机场的时间信息抽取效果最好,对总体时间抽取的F1值达到95.49％,较好地解决了地质文本中时间信息的规范化表达和结构化抽取问题.     

融合化探信息的遥感异常提取

遥感信息与化探信息为地表地质体或地质现象物理特性和化学特性的表现,矿物特征光谱是对矿物化学组分的响应,二者存在密切的关联。2种信息融合既要达到空间位置的精确对应,又要根据物质成因的相关性,实现2种数据间数据层、决策(符号)层等不同层次的数据耦合,提高异常信息提取的准确度。通过对遥感与化探信息形成机理及特点的分析可知,二者在空间和成因上具有一定的相关性。采用反距离加权插值法,将化探散点数据转化为栅格数据结构并进行空间尺度的转换和配准,选择和研究区异常相关的4种元素(Au、As、Sb、Bi)与原始遥感数据进行融合,对融合后数据采用主成分分析的方法对内蒙古苏尼特左旗地区进行蚀变信息提取,较单独利用遥感数据提取结果剔除了无意义的异常信息点,异常区域更为具体。经野外检查,验证多处地表岩石蚀变的存在,证实了该方法的有效性。