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《基于完全谱形特征的成像光谱遥感岩矿识别技术及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、地质科学2000年7月SCIENTIAGEOLOGICASINICA35(3):376—384基于完全谱形特征的成像光谱遥感岩矿3识别技术及其应用123222甘甫平王润生江思宏张宗贵郭小方王青华(1.中国地质大学北京100083;2.航空物探遥感中心北京100083;3.中国地质科学院矿床研究所北京100037)摘要成像光谱以图谱合一、自动生成像元光谱进行直接识别岩矿而极具应用潜力。本文提出并利用基于地物完全谱形特征的成像光谱遥感多波段组合的主成分(PC,PrincipalComponentAnalysis)变换方法提取岩类与蚀变分布;相应地利用光谱角识别技术直接提取与
2、矿有关的蚀变矿物;最终进行波段组合、波段运算、反差增强与RGB合成提取出相关岩矿信息进行成矿综合分析。利用岩矿谱形特征进行谱段组合的PC变换的第一分量(PC1)更多地包含岩矿的波谱特征;PC2噪声多,信息模糊,相对信噪比低。利用PC1提取岩矿信息可靠、准确。这是一种面向目标的定量与半定量相结合的岩矿识别技术,在后沟金矿区起到了良好的应用效果。关键词成像光谱基于谱形特征多波段组合主成分变换光谱角识别波谱特征后沟金矿区1引言成像光谱以图谱合一、自动生成像元光谱进行直接识别岩矿而极具应用潜力。目前,成像光谱遥感岩矿识别主要基于纯矿物或岩石的单个谱形特征,如相对吸收深度图象(R
3、BD,RelativeAbsorptionBand2depthImages)方法(Crowleyetal.,1989)、HIS编码(Kruse,1988)、连续统波段插值算法(CIBR,ContinuumInterpolatedBandAlgorithm)技术(DeJong,1998)、光谱吸收指数图像(SAI,spectralabsorptionindeximage)方法(王晋年等,1996)等;但往往难以有效解决实际应用中的混合光谱、光谱变异以及光谱偏移问题而限制了其应用能力。虽如此,光谱角识别(SAM,SpectralAngleMapper)技术(Ben2Dora
4、ndKruse,1995;Crostaetal.,1998;Drakeetal.,1998;Yuhasetal.,1992)却是基于整个谱形特征(这里仅取1.5-2.5Lm光谱区域)的相似概率的大小,对含水矿物尤其是粘土矿物的识别具有独到的精确性,这是一种直接且定量的识别技术。成像光谱图层高容量高信息但也高冗余。有效的特征压缩和特征选择能提高岩矿识别的精度。由于围岩或某些基岩的谱形特征不明显、光谱偏移或光谱分辨率较低而难以利用直接定量的识别方法技术。主成分(PC)变换是应用最多的特征压缩和特征选择的较经3国土资源部“九五”重点科研项目“成像光谱方法技术应用研究”(编号:
5、9505301)。甘甫平,男,1971年2月生,博士,地图制图学与地理信息工程专业。2000—01—20收稿,2000—03—30改回。3期甘甫平等:基于完全谱形特征的成像光谱遥感岩矿识别技术及其应用377典的方法之一(Loughlin,1991);不同的主分量所含方差(或特征向量)不同而具有不同的与特定目标相关的波谱信息,从而预测并识别感兴趣区的目标地物(Benediktssonetal.,1995;CarrandMatanawi,1999;Csillagetal.,1993;Jimenezetal.,1999)。本文以后沟金矿区为例,提出并利用基于地物整个光谱(1.
6、5-2.5Lm)特征的成像光谱遥感多波段组合的PC变换方法提取该矿区岩石与蚀变分布;相应地利用光谱角识别技术直接提取与金矿有关的含水蚀变矿物。最终进行波段组合或波段运算提取出相关岩矿信息进行成矿综合分析。这是一种面向目标的、基于岩矿完全谱形特征的定量与半定量相结合的岩矿识别技术,在该区起到了良好的应用效果。2技术方法2.1基于完全谱形特征的组合波段的主成分分析岩石光谱曲线以不同深度和宽度的吸收峰对应着岩石内部的晶体结构,尤其与化学键相关;其间的光谱差异是提取岩矿信息的基础。根据光谱吸收峰特征组合的波段,对应着目标岩石的某一光谱特征,从而在一定程度上抑制相关性、提高相对信
7、噪比并避免波谱偏移造成的影响。利用组合后的图象数据作PC变换,产生能识别目标岩石的假异常图象。但如何确定主成分分量所含的岩矿信息具有较大的难度。一般认为,PC变换的第一分量(PC1)代表数据分布椭球中的长轴信息,能再现地形信息;其余分量更多体现岩矿特征。这里仅取两个分量进行分析。根据我们的认识,利用岩矿谱形特征进行谱段组合以后,PC变换的第一分量(PC1)不仅代表地形信息,也更多地包含岩矿的波谱特征;PC2噪声多,信息模糊,相对信噪比低。因此,利用PC1提取岩矿信息更为可靠、准确。2.2光谱角识别技术在由岩矿光谱组成的多维光谱矢量空间,利
