[發明專利]一種高光譜遙感礦物含量定量反演方法

無效

• 申請號: 200910143190.1
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101551471A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 閆柏琨;王潤生;楊蘇明
• 申請（專利權）人: 中國國土資源航空物探遙感中心
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01N21/31
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 王淑梅

技術領域

本發明涉及一種基于高光譜遙感數據進行礦物信息識別的方法，尤其是能識 別礦物的含量。

背景技術

高光譜遙感具有圖譜合一的特點，可根據礦物的精細光譜特征進行礦物信息 的識別。目前，高光譜遙感礦物識別主要有兩大類方法——基于光譜專家知識的 識別方法、基于光譜相似性算法的識別方法。前者的基本思路是，綜合各種光譜 專家知識(光譜吸收特征位置、對稱度、深度、面積等)，建立礦物識別的決策 樹從而完成礦物的識別，代表性的方法是“高光譜礦物分層譜系識別方法”(已 獲得國家發明專利，專利公開號為CN1595203)；后者的基本思路是，基于各種 光譜相似性算法(光譜角、匹配濾波等)，將待識別礦物的光譜與標準礦物光譜 庫(常用的為美國地質調查局-USGS發布的礦物光譜庫)的礦物光譜進行對比， 相似度最高的礦物即被認為是待識別的礦物。上述兩類方法一般用于定性識別礦 物的種類與半定量識別一些礦物組合的相對含量。基于光譜吸收特征深度(或面 積)的方法一般用于提取礦物組合的相對含量，2210nm附近吸收特征的深度(或 面積)用于識別Al-OH礦物(高嶺石、蒙脫石、白云母等)組合的相對含量， 2230nm附近吸收特征的深度(或面積)用于識別Mg-OH、CO₃^2-礦物(方解石、 白云石、綠泥石、綠簾石、蛇紋石、滑石、透閃石等)組合的相對含量。

基于混合光譜線性分解的方法也是高光譜遙感礦物信息提取中重要的方法， 但需要考慮并剔除地形、太陽照度所致的“同物異譜”現象、“無光譜吸收特征 的礦物”的影響、礦物光譜的非線性混合等影響因素。

高光譜遙感數據由于受地形、太陽照度等各種因素的影響會發生變異，即“同 物異譜”現象。相對于光譜照度變異而言礦物含量信息屬于微弱信息，直接用光 譜線性分解算法反演礦物含量時礦物含量信息將完全淹沒于照度變異之中。因 此，混合光譜線性分解之前，必須消除地形、太陽照度所致的光譜變異。

“無光譜吸收特征的礦物”的存在也是礦物含量反演的影響因素之一，巖石 中除含有蝕變礦物(絹云母、高嶺石、綠泥石等)之外，還有大量造巖礦物(石 英、長石等)以及金屬礦物(黃鐵礦、黃銅礦等)，造巖礦物與金屬礦物在可見 光一反射紅外(400～2500nm)譜段無明顯的光譜吸收特征，將其統稱為“無光 譜吸收特征的礦物”。由于地形、太陽照度的影響，這類礦物反射光譜強度存在 很大的不確定性，無法將其作為光譜分解端元進行光譜分解，而僅僅利用蝕變礦 物光譜做為端元進行光譜分解，得到的僅僅是礦物的“光譜含量”，即各種蝕變 礦物在所有蝕變礦物總量中所占的比例(Integrated?Spectronics?Pty.Ltd.公司開發 的便攜式紅外礦物分析儀器PIMA-Portable?Infrared?Mineral?Analyzer提取就是 礦物的“光譜含量”)，而不是“真實含量”，即各種蝕變礦物在所有礦物(蝕變 礦物、造巖礦物以及金屬礦物總量)當中的比例。

高光譜遙感獲取的均是多種礦物的混合光譜，并且混合特性為非線性混合， 混合光譜的形成過程是光波與礦物顆粒之間反射、透射、折射、衍射、(多次與 單次)散射等多種物理過程綜合作用的結果，導致光譜混合為非線性混合。直接 利用混合光譜線性分解算法解決光譜非線性混合的問題會引入較大的誤差，影響 結果的準確性。

發明內容

本發明的目的在于，為了克服現有的高光譜遙感礦物識別方法無法反演礦物 含量，識別結果精細程度及定量化程度低的問題，提出一種礦物含量定量反演的 方法，不僅可以識別礦物的種類，還可以識別礦物的含量。

本發明的技術解決方案是，一種高光譜遙感礦物含量定量反演方法，包括四 個步驟：(1)光譜分解端元的選取，(2)光譜吸收特征連續統去除處理，(3)混合 光譜線性分解，(4)光譜線性分解結果的修正；四個步驟依次完成。

(1)光譜分解端元的選取：基于純像元指數(PPI-Pixel?Purity?Index) 提取光譜分解端元的基礎上，結合先驗知識確定最終的光譜分解端元。

(2)光譜吸收特征連續統去除(Continum?Removal)處理：對高光譜遙感 數據，進行連續統去除處理，消除地形、太陽照度對光譜的影響，突出光譜吸收 特征譜形。在光譜分解中僅從光譜吸收特征譜形中挖掘礦物含量信息，反射光譜 強度信息將不參與光譜分解。