[發明專利]一種基于熱紅外比輻射率的巖性分類方法

在審

• 申請號: 201911400145.X
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111141698A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張宏睿;楊立強;孫友宏;張慶現;刁習
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/25;G06K9/40;G06K9/62
• 代理公司: 西安中科匯知識產權代理有限公司 61254
• 代理人: 劉玲玲

本發明公開了一種基于熱紅外比輻射率的巖性分類方法，其包括以下步驟：對TASI數據進行預處理(相對輻射校正、大氣校正和溫度與發射率分離)，基于PPI的端元提取，依據相似系數進行I級巖性分類，應用SDEM算法進行II級巖性分類，基于彩色合成法輔助巖性填圖。本發明的有益之處在于：(1)將巖性填圖與熱紅外高光譜數據進行了結合，大大節省了人力、物力和時間，具有非常重要的意義；(2)在SDEM的基礎上，又采用了彩色圖像合成法，彌補了部分巖性無法被分類的不足；(3)結合野外工作，可以獲得精確的巖性分類結果。

技術領域

本發明涉及一種巖性分類方法，具體涉及一種基于熱紅外比輻射率的巖性分類方法，屬 于地球科學和物理的交叉領域。

背景技術

當今世界科技水平與日俱增，遙感對地監測技術成為了其中重要的一部分。遙感手段由于 具有功能全面、時效性高等特點，已成為對地觀測的主要手段之一，在土地利用監測、森林火 災監測、農業、軍事、地質等方面發揮了巨大的作用。

隨著二十世紀八十年代成像光譜技術的出現，高光譜遙感成為光學遙感領域最為重要的研 究方向之一。如今，高光譜技術不僅擁有著“圖譜合一”的特點，還有大量光譜及地物信息，被 廣泛應用于環境監測、軍事分析、災害評估、植被覆蓋調查和地質找礦等眾多領域。將高光譜 遙感技術應用于地質上的巖性識別和區域填圖，將會在很大程度上減少人力物力及時間，是高 光譜技術應用最為成功的方面之一。

TASI數據，即航空熱紅外數據。目前，高光譜研究的重點普遍都是放在可見光領域，對 于熱紅外領域的研究不多。然而TASI數據在以往的傳感器基礎上，提升了光譜分辨率和空間 分辨率，在地質應用領域中具備廣闊的前景。但目前，TASI數據應用于地質的經驗較少， 對于礦物信息提取、地質巖性分類填圖則更是少之又少了。

通過熱紅外遙感技術獲取地物的發射率與溫度信息，一直以來都是熱紅外遙感領域的熱 門，同時也是難點所在。至今已出現了許多分離高光譜數據溫度和比輻射率的方法，目前關 于這些算法的思路主要有以下兩種。

第一種：利用不同的先驗知識，在保持特定發射率譜的前提下充分利用特定發射率的信息， 建立特定發射率與某些譜帶的某些可計算參數之間的經驗關系，使輻射傳輸方程正則化。這種 想法被廣泛使用，所開發的算法更適合于多光譜數據，并且還可以擴展到高光譜數據。例如： 1985年，Gillespie提出的比輻射率歸一化法(Normalized EmissivityMethod，NEM)；1990 年，Kealy和Gahell提出的a剩余法；1990年，法國遙感先驅Becker和他的學生李召 良定義了溫度無關光譜指數(TISI)，根據白天和夜晚的TISI可以計算地表比輻射率；1998年， Gillespie等依據ASTER數據提出的ASTER-TES算法，該算法是目前公認的最為準確的算 法，應用范圍最廣，是ASTER衛星數據的官方算法。

第二種：因為地物比輻射率與上/下行大氣比輻射率不同，前者較后者光滑，1998年Borel 利用這一特點建立了特定函數，當該特定函數的計算結果達到極值時，可認為此時溫度為地 物的最適溫度，基于此，他提出了光譜平滑迭代法(ISSTES算法)。2003年，Borel將ISSTES 算法與ISAC算法結合，提出了Automatic Retrieval of Temperature andEMIssivity using Spectral Smoothness(ARTEMISS)算法。

國內學者在溫度與發射率分離方面也做出了許多的努力，盡管起步較晚，但是仍有許多 不凡的成果可供參閱，例如：

2001年，覃志豪在對大氣平均作用溫度進行正確替換分析的基礎上，提出了一種適用 于TM6數據的方法，簡化了單通道方法，提高了反演精度。在參數估計適中的情況下，其 絕對精確度小于0.4K，即使參數出現錯誤，精度也在1.1K以內。