基于航空高光谱遥感岩性识别技术研究.pdf

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1、第6卷第5期矿产勘查Vo1．6No．52015年9月MINERALEXPL0RAT10NSeptember，2015基于航空高光谱遥感岩性识别技术研究秦凯’，。，陈建平，赵英俊。，孙雨。，周家晶。，杨国防。(1．中国地质大学(北京)，北京100083；2．国土资源与高新技术研究中心，北京100083；3．核工业北京地质研究院，北京100029；4．遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京100029)摘要基于甘肃北山柳园南白石岭研究区航空高光谱遥感CASI／SASI数据(波段范围0．38—2．45m)，文章提出了一种岩性识别与制图的方法。研究区内的岩石主要包括花岗岩、闪长

2、岩、大理岩、玄武岩和石英闪长岩等，实验室光谱测量结果表现为：该区域的花岗岩、闪长岩和石英闪长岩光谱显示铝羟基、镁羟基和铁羟基特征，主要是由于岩石中含有白云母、高岭土、绿泥石等矿物；大理岩光谱显示2330nm处的强吸收特征；基于研究区的航空高光谱数据和野外实测地面光谱数据，开展了岩性识别及制图研究，获取了研究区的岩性分布图，并建立了岩性识别与制图的流程和方法。通过与已有岩性图比较和野外验证，证明了流程与方法的有效性。关键词岩性识别航空高光谱地质填图柳园甘肃中图分类号：P237文献标识码：A文章编号：1674-7801(2015)05-0594-07需要采用与单矿物提取不同的方法

3、。有不少研究尝O引言试加入其他信息进行岩性识别，以获得更高的精许多矿物和岩石在400—2500am谱段范围内度¨引。有明显的光谱特征，航空高光谱的图像可以成功地2010年9月核工业北京地质研究院在甘肃北用于岩矿信息的提取和制图。早在20世纪8O年山柳园研究区开展了航空高光谱测量，获取了航空代，Hunt在归纳各种地物光谱特征的基础上提出，高光谱(可见光一短波红外波段，波段范围：380～如能实现连续窄波段成像，则可能实现地面矿物的2450rim)遥感数据。本文通过高光谱数据分析与直接识别。此后Clark等对岩石、矿物实验室光处理，建立了航空高光谱岩性识别的流程：首先，利谱的研究，

4、建立了岩石、矿物光谱数据库和实验室分用MNF方法(最小噪声变换)生成三色合成图，可析的原理和方法，为高光谱岩矿识别奠定了基以清晰地提取岩性界线；其次，针对MNF三色合成础。随着航空高光谱技术的快速发展，国内学者做图不同色调上的光谱曲线采样，结合地面ASD光谱了大量的研究，并有许多成功的实例，例如提出光谱测量结果进行分析，可以发现花岗岩、闪长岩、大理吸收鉴别模型来进行矿物识别和填图，该模型的岩等不同岩性的光谱吸收特征和整体波形区别明核心是光谱吸收指数技术(SAI)，基于特征谱带的显，不同风化和粒度的岩石光谱曲线也呈现不同特高光谱遥感矿物识别谱系。征。最后利用光谱角制图方法，制作

5、了研究区的岩高光谱(可见光一短波红外波段)对于某些单性分布图。与1：5万岩性图进行对比，吻合程度矿物的识别和提取有着显著的效果，但是岩石作为高，并且在地层与岩体的细分上更加准确。野外进多种矿物的组合，并受风化、粒度等因素影响，其光行了验证取样，样品的分析结果证明高光谱岩性分谱呈现复杂性，所以针对岩性的高光谱提取和识别布图准确可靠。[收稿Et期]2015—05—26【基金项目]中国地质调查局地质调查项目(编号：12120113072900)资助。[第一作者简介]秦凯，男，1981年生，博士，高级工程师，从事遥感地质工作。594第6卷第5期秦凯等：基于航空高光谱遥感岩性识别技术研

6、究采用的是核工业北京地质研究院从加拿大引进的1研究区概况CASI／SASI航空高光谱测量系统，选择运一12飞机研究区位于我国西北部甘肃省酒泉市柳园镇区为搭载平台，CASI／SASI成像光谱传感器具体参数域内花牛山南白石岭，气候干燥，岩石裸露情况好，指标见表1。水文极不发育，是高光谱遥感地质应用的理想试验在本次甘肃柳园机载高光谱测量项目中，共获区。该试验区也位于多金属重要成矿带上，岩性种取了14条航线的可见、近红外和短波红外数据(波类较多，本文将原地质图中的岩性信息重点提取出段范围0．38～2．45nm)，该数据是在2010年9月7来(图1)。日和9月8日分两次获取的，由于本文

7、以岩性识别研究区内发育的地层包括两个群级单位，分别为主要目标，故选择岩石类型较多的花牛山南白石为下志留统斜山群(Ss)和中一上志留统公婆泉岭地区，并选择该研究区对应的3，4，5航带航空高群($2-3g“)。主要分布于红柳园大断裂以北，花牛光谱数据开展研究。山一察客尔呼都格大断裂以南。两个地层之间为断3岩石光谱特征分析研究层接触关系。志留系地层变质程度较深，加之遭受后期岩体侵入和断层影响，地层分布星散孤立。斜本文利用航空高光谱遥感图像和实验室岩石光山群上岩组(Sls)为一套变质程度较深的以碳酸谱测量数据，