基于FLAASH的高光谱遥感数据大气校正应用

星载传感器接收到的电磁波,必经大气吸收和散射的影响。高光谱分辨率遥感影像具有大量光谱信息,为了精确提取高光谱遥感信息,对大气校正是必不可少的。对于Hyperion遥感影像而言,其信噪比较低,在反演地表反射率过程中,此项工作尤为重要。基于FLAASH对Hyperion影像进行了大气校正,分析了不同地物校正前、后的光谱特征,与标准库对比后,取得了比较理想的校正效果。结果说明,通过大气辐射传输模型理论进行大气校正是可行的。     

基于高光谱数据提取水体叶绿素a浓度的混合光谱模型

从模型的精度和稳定性方面,与传统的经验模型比较显示,利用原始数据的一阶微分数据进行叶绿素a浓度混合光谱模型反演最佳。最后,以此模型对三种不同年份测量的地面高光谱数据进行了叶绿素a浓度的提取。实验结果表明混合光谱模型可以作为遥感监测水体叶绿素a含量的定量模型。     

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。     

大气校正方法及其在高光谱影像Hyperion中的应用

利用遥感影像反演地物反射率,大气校正必不可少。对于高光谱影像,其信噪比与多波段遥感影像相比非常低,消除大气的影响显得尤为重要。在大气辐射传输模型Modtran4.0基础上,给出了一种直接、有效的大气校正参数计算方法。结合MODIS/TERRA大气温湿度廓线产品,使用此方法计算了高光谱影像Hyperion大气校正参数,并用于Hyperion影像的部分波段的反射率反演,与卫星过境时地面同步实测的典型地物反射率以及高光谱大气校正软件ACORN的计算结果进行比较,获得了比较好的结果。研究表明,大气辐射传输模型和卫星遥感大气参数产品相结合用于遥感影像的大气校正是可行的。     

基于Hymap模拟的星载高光谱数据质量评价

为了有效、合理、客观地评价高光谱卫星数据质量, 充分发挥其在矿产及能源普查方面的作用, 进行了一系列研究.围绕最具代表性的3种载荷指标(几何空间分辨率、波谱分辨率及信噪比)的不同尺度, 从均方差异常、直方图异常、数据相关性异常、反射率曲线异常、信噪比参量以及该模拟数据的实际应用(蚀变信息提取和矿物填图)等多角度入手, 系统而全面地分析了模拟星载Hymap高光谱数据针对不同指标与尺度的影像质量效果.研究结果表明, 这3种载荷指标之间相互制约, 并随着空间分辨率和波谱分辨率的提高将降低图像的信噪比.当几何空间分辨率为15 m、波谱分辨率为15~20 nm, 同时信噪比≥350时, 就可以满足常规的矿物填图要求.      

基于Hapke辐射传输模型的月壤光谱模拟

由于月球采样点较少,月壤真实数据稀缺,限制了对月球科学问题的进一步研究。较全面系统地采集月壤样品在近期很难完成,开展月壤光谱模拟工作是月壤实测光谱的必要有益补充,可以为研究月壤光谱特征提供大量数据。基于Hapke模型,我们选取RELAB光谱库的斜长石、单斜辉石、斜方辉石、橄榄石、单质铁、钛铁矿、火山玻璃、熔融玻璃等典型月壤矿物,运用牛顿插值和最小二乘优化的方法,模拟了LSCC月壤数据的一定粒径、单质铁含量、观测条件及矿物混合比例下的混合光谱。模拟光谱与实测光谱拟合较好,相关系数均大于0.99,均方根误差在10-3数量级;模拟矿物丰度与实测矿物丰度基本一致;模拟SMFe含量与相对成熟度指数Is/FeO线性关系明显;模拟粒径基本落在实测粒径组范围内。最后,文中讨论了光谱吸收中心波长、吸收面积等光谱特征参数的模拟精度,以及高精度模拟光谱时光学常数的计算方法。     

基于反射光谱的珠江口咸潮遥感方法

为监测珠江口河网区水体的盐度变化,基于同步测量的水体黄色物质、盐度和水体表面光谱数据,利用MATLAB分析了水体光谱反射率和黄色物质浓度之间的关系。结果表明:在磨刀门水道,反射率与黄色物质在400nm处的吸收系数g₄₀₀有较好关系,在R₇₀₄/R₅₁₃处,R²=0.70;在虎门水道,g₄₀₀与反射率比值R₇₀₃/R₄₈₈之间也有较强的负相关,R²=0.58。同样,又分析了磨刀门和虎门水道黄色物质吸收系数与表面盐度的关系,都发现了较好的相关性,R²>0.67。根据以上分析,得到了一种珠江口河网区水体表面盐度监测的新方法,并采用中等分辨率成像光谱仪(MERIS)的模拟数据来进行模型验证,结果表明利用MERIS数据对珠江口河网区咸潮进行监测是可行的(均方根误差小于0.308%)。     

基于实测高光谱数据空间特征的光谱混合模型

为提高高光谱混合像元分解精度, 利用地物多角度二向性反射平台和ASD FieldSpec3 Hi-Res便携式地物波谱仪, 设计等距离/等面积实验, 考虑探测距离远近对混合光谱的影响, 获取不同覆盖条件下叶片与方解石的混合光谱, 找出光谱数据空间特征变化规律, 提出等距离/等面积模型来消除空间位置对混合光谱的影响, 并将模拟混合光谱与实测混合光谱进行对比.通过实测数据分析, 混合反射率分布的权重系数随探测单位面积点与探头距离呈高斯变化规律; 与线性模型和线性改进模型进行光谱混合模拟结果相比, 应用权重系数高斯分布规律以等距离/等面积模型进行混合光谱模拟, 其模拟结果相似度平均增加了1.20%, 均方根误差平均降低了7.78%.等距离/等面积光谱混合模型考虑了光谱空间变化特征, 提高了光谱混合模拟的精度, 为进一步研究高光谱数据混合像元分解提供了新的方法.      

内蒙古本巴图铀资源勘查远景区航空高光谱数据不同大气校正方法评价及应用

航空高光谱遥感在岩石矿物精细识别和填图方面具有显著优势和应用前景。大气校正是实现航空高光谱影像中矿物反射光谱重建的关键技术,现有的大气校正模型方法需进一步评价和开发,以适应地质矿产勘查领域中的实用化需求。文章以内蒙古巴丹吉林盆地东部的本巴图铀资源勘查远景区为试验区,基于4种经典大气校正模型开发了航空高光谱数据大气校正批处理软件,对试验区SASI航空高光谱影像开展大气校正不同方法的试验评价。以试验区5种典型蚀变矿物的反射光谱重建作为评价对象,通过与USGS标准矿物光谱进行对比,结果表明：经过FLAASH模型、6S模型、快速大气校正模型和经验线性模型校正后的SASI影像均能较准确地反映矿物的诊断性光谱特征,吸收峰波长位置未发生明显偏移。相对而言,经验线性法更好地保持了矿物的光谱形态,作为试验区航空高光谱数据大气校正的优选方法。最后,在航空高光谱大气校正的基础上,完成了本巴图铀资源勘查远景区矿物填图,为分析和评价该地区铀成矿潜力提供了技术支撑。     

结合实测光谱的ASTER数据岩性识别方法:以西昆仑其木干二长花岗岩提取为例

对西昆仑阿克陶县其木干地区出露的二长花岗岩岩石样品进行了光谱测试,二长花岗岩在2.1~2.5μm之间有一定的吸收特征,具备应用遥感进行岩性识别的波谱条件。利用最小二乘线性回归方法建立了实测光谱与ASTER图像光谱各波段的线性关系,得到了ASTER图像地表反射率。以实测光谱为端元光谱,对二次反演图像采用混合调谐匹配滤波技术(MTMF)提取了二长花岗岩岩体空间范围。经调查验证,提取结果与岩体的实际出露范围较为吻合。该方法具有一定的实用性和有效性,能为西部艰险复杂地区的遥感技术应用提供方法上的参考。     

结合实测光谱的ASTER TIR数据岩性划分与构造样式分析:以新疆阿克苏蓝片岩为例

常见造岩矿物的特征谱带位于热红外区域,因此热红外遥感在岩石地层划分与构造样式分析方面有巨大的应用潜力,并且精细岩石地层划分是构造样式分析的基础。新疆阿克苏蓝片岩被认为是目前世界范围内保存最好的前寒武纪蓝片岩之一。本文对该地质体中采集的不同类型岩石样品进行了室内热红外发射光谱测试,发现白云母石英片岩类残余辐射特征（restrahlen features,RF）位于波长8.55、9.16和9.60 μm处,绿泥绿帘片岩类RF位于波长9.60、10.50和11.66 μm处。按照ASTER TIR波段位置将样品的发射率光谱曲线重采样,利用ASTER TIR数据计算基性指数I_b和白云母指数I_m。依据I_b和I_m得到不同岩性段分布图,该图能反映蓝片岩地质体中不同基性程度岩石、后期侵入的基性岩墙群以及白云母石英片岩单元的空间分布。从岩性区域分布特征看,我们认为新疆阿克苏蓝片岩地质体平面构造样式表现为褶皱,其轴迹线为NE—SW向,这一结果与前人对其划分的单斜地层结构有较大的差异。另外,褶皱出现在地质体南部,说明其北部所受压力较南部小,与前人认识一致。研究结果体现了热红外遥感结合实测光谱可有效探测矿物岩石信息的优势,该方法可为相关研究提供参考。     

基于ASTER数据遥感影像的决策树分类

以黑龙江省北安市为研究区域,尝试利用ASTER视反射率值进行便利、准确的土地利用分类研究。对ASTER数据进行波段相关分析,确定最佳组合波段;然后重点分析转换为视反射率值的影像特征和光谱特征,从中提取各种典型地物的光谱曲线; 并依据提取的光谱曲线建立基于地物反射率值大小关系或阈值的决策树模型,对研究区不同地物类型进行分类,并对结果进行精度评价。应用效果表明,该方法简单有效,但对于混合光谱容易错分。     

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。     

基于不同岩性背景的遥感影像蚀变矿物信息提取

为了减少由于不同岩性的反射率值差异而造成提取到错误的蚀变信息, 采用先进星载热发射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer, ASTER)数据, 以内蒙古昌特敖包地区为研究区, 先开展岩性分区, 再利用主成分分析和阈值分割的方法提取矿化蚀变信息, 并进行了方法对比与野外验证工作.褐铁矿化蚀变信息验证点共12个, 不分区直接提取的信息有6个与验证点吻合, 分区后提取的信息有8个点与验证点吻合; 绿泥石化蚀变信息验证点共5个, 不分区直接提取的信息有2个与验证点吻合, 分区后提取的信息有4个点与验证点吻合.研究结果表明, 针对不同岩性存在的反射率差异, 造成高背景值地区提取出较多的非矿致异常信息, 而低背景值地区弱信息被噪声淹没的现象, 该方法能够减少不同岩性产生的反射率差异.      

ASTER遥感影像数据在土壤盐渍化评价中的应用

本文通过运用ASTER遥感影像数据,对不同地物进行光谱分析,根据不同地物在不同波段的光谱特征曲线,分别提取植被和水体信息,然后进行非监督分类.并结合物探试验和土样分析结果,进行聚类分析,定性和定量的评价了焉耆盆地内土壤盐渍化程度分布状况.评价结果为:在焉耆盆地的平原区内,非盐渍化土壤,457.65km2;轻度盐渍化土壤,335.61 km2;中度～重度盐渍化土壤,580.93 km2;盐土,41.11 km2.根据野外实际调查,评价结果的精度达到了85%以上.     

基于ASTER数据双湖赞宗错地区蚀变异常研究

遥感技术在高海拔低覆被地区有不可替代的优势。基于ASTER数据,针对双湖赞宗错地区,利用常见矿物矿化蚀变光谱数据进行分析。结合该区域地质资料在研究区内进行遥感地质特征解译和运用主成分分析方法进行矿3化蚀变信息提取,综合遥感地质解译结果和蚀变信息提取结果及化探异常进行分析,圈定了5个找矿靶区,为高海拔地区矿产资源调查部署提供了依据。     

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。     

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%.      

基于包络线消除法的岩石光谱对应分析

岩石光谱特征是岩性识别的物理基础。选取常见的10种岩石类型15种岩石样品的光谱数据,对其进行均值、重采样、平滑、水汽吸收波段拟值等预处理,以消除岩石光谱噪声,然后通过包络线消除法,获得了岩石光谱特征参数,发现云母板岩（风化面）吸收特征最为明显;对包络线消除处理后的光谱数据进行对应分析,提取出R型主因子载荷,得到第一主因子轴代表主要的阳离子、阴离子诊断波段和水分子吸收波段,第二主因子轴代表少数阳离子的特征波段,获得与岩石相关的特征波段为385~525 nm、735~1 365 nm、1 435~1 785 nm、1 890~1 952 nm、1 995~2 310 nm,并找出了主要吸收波段的物理含义。通过对应分析二维图像,将岩石光谱分为4类,从第一类到第四类吸收深度逐渐变浅,吸收面积呈递减趋势,吸收宽度逐渐变窄,吸收峰逐渐增多,Fe²⁺和Fe³⁺吸收峰增多,铁化、泥化蚀变现象更明显。用聚类分析法对分类结果进行验证发现,分类结果有较好的对应性。从而为岩石和成像光谱图像数据精细分类提供参考依据,实现了对岩石高光谱海量数据的有效提取,进而为遥感矿产预测和找矿提供依据。     

Simulation of at-sensor radiance over land for proposed thermal channels of Imager payload onboard INSAT-3D satellite using MODTRAN model

INSAT-3D is the new generation Indian satellite designed for improved Earth observations through two payloads – Imager and Sounder. Study was conducted with an aim of simulating satellite level signal over land in the infrared channels of the Imager payload using a radiative transfer model MODTRAN. Satellite level at-sensor radiance corresponding to all four infrared channels of INSAT-3D Imager payload is obtained using MODTRAN and sensitivity of at-sensor radiance was inferred as a function of input parameters namely, surface temperature, emissivity, view angle and atmospheric water vapour, which is helpful in understanding the signal simulation scheme needed for retrieving a very critical parameter namely, land surface temperature.