淺析高光譜遙感衛星技術及其地質應用

■范英霞

（新疆地質礦產勘查開發局第一區域地質調查大隊新疆烏魯木齊830013）

淺析高光譜遙感衛星技術及其地質應用

■范英霞

（新疆地質礦產勘查開發局第一區域地質調查大隊新疆烏魯木齊830013）

近年來，高光譜遙感衛星技術被廣泛的應用在地質研究和環境調查中，并且為地質應用的發展做出了較為突出的貢獻。因此，基于這種認識，本文對常見的一些高光譜遙感衛星技術展開了分析，并且對其地質應用情況展開了探討，從而為關注這一話題的人們提供參考。

高光譜 遙感衛星技術 地質應用

0　引言

自高光譜遙感概念出現以來，世界各國都在加強高光譜衛星技術的研究，以便促進相關技術的不斷發展。就目前來看，一些發達國家已經形成了不同光譜波段和不同空間尺度的高光譜遙感技術體系，并且在各個領域中加強了相關技術的運用，從而使該技術在各個領域都取得了一定的突破。而從國內來看，高光譜遙感衛星技術則在地質應用方面取得了一定的進展。因此，有必要對高光譜遙感衛星技術及其地質應用問題展開探討，從而更好的促進相關技術的發展。

1　高光譜遙感衛星技術

1.1光譜微分技術

在地質應用領域，光譜微分技術是用來進行反射光譜數學模擬和不同階數微分值計算的一種技術。利用該技術，可以對光譜彎曲點和最大最小反射率的波長位置進行確定，注重的是光譜微分曲線變化和壓縮均值的影響。使用該技術，可以利用一階微分去除部分線性或接近線性的背景、噪聲光譜對目標光譜影響，所以可以更好的完成目標光譜的探測。

1.2光譜匹配技術

利用光譜匹配技術，可以完成圖像光譜與參考光譜的匹配，并且能夠將圖像光譜與光譜庫相比較，從而了解二者之間的相似性和差異性。而使用交叉相關光譜匹配技術，則能夠對二者之間的相關顯著性標準、相關系數和偏度進行考慮。此外，在不同的光譜位置進行二者的交叉相關系數的計算，還能夠完成交叉相關曲線圖的繪制。

1.3混合光譜分解技術

利用混合光譜分解技術，可以對同一像元內不同成分所占的光譜數據比例進行分析，也可以用于進行已知端元組分中的其他組分的識別。在實際進行圖像拍攝的過程中，由于圖像分辨率有限，所以將有大量混合像元存在于圖像中。使用該技術，可以進行像元中的不同地物類別豐度的提取，所以可以在地質制圖中應用。此外，利用光譜吸收指數，也可以進行光譜吸收特征的識別，并且完成高光譜遙感圖像的處理，因此也能夠使混合光譜得到有效分解。而使用光譜分類技術，能夠利用人工神經網絡法、光譜制圖法和支持向量機法等方法進行像元的識別和制圖。

1.4光譜特征提取技術

所謂的特征，其實就是觀測對象的各種屬性和特點。利用光譜特征提取技術，可以從原始空間中按照一定的準則進行子集的選取。實際上，就是對光譜的一個波段進行選擇。此外，利用該技術還能夠找到原始特征空間與新特征空間的映射關系，然后從新特征空間中進行子集的選擇。

2　高光譜遙感衛星技術的地質應用

2.1在礦物識別與填圖上的應用

從礦物的光譜特征角度出發，利用高光譜遙感衛星技術可以對大量的巖石光譜特征展開分析和歸納。在此基礎上，可以對光學輻射傳輸模型進行深入分析和理解，從而對礦物光譜進行精確的判斷。使用有關的光譜分析技術，可以從標準庫中進行礦物光譜特征的直接識別和提取，所以能夠為找礦工作的開展提供便利。此外，使用高光譜礦物填圖技術，也可以實現由巖性填圖到礦物填圖的轉變。通過精確識別礦物的種類，就可以確保礦物填圖的準確性[1]。而通過礦物填圖，則能為地質應用提供地物組成分布的物質信息，從而更好的為地質工作的開展提供便利。

2.2在地質成因探測上的應用

利用高光譜遙感衛星技術，也可以進行地質成因探測。首先，利用高光譜進行礦物共生物組合關系的識別，就可以更好的進行地質成因環境的分析。其次，根據高光譜提供的礦物組成成分信息，也能夠更好的完成地質成因的分析。例如，利用高光譜可以輕易完成礦物光譜隨著Ca、Al等特定元素含量增加發生的漂移現象的檢測[2]。同時，也可以利用該種特征光譜進行礦物組成元素發生類質同象置換現象的分析，從而對地質生成環境展開分析。

2.3在成礦預測上的應用

由于可以進行礦物的識別，所以利用高光譜遙感技術能夠獲得豐富的礦物學信息。在地質構造和巖體侵位等地質作用下，礦體的礦物質將產生擴散。而利用產生用巖石學方法，基本較難進行這些細微成分變化的識別。使用高光譜微信遙感技術，則可以在礦物光譜中發現這些成分的微弱變化，所以能夠更好的進行地質作用演化信息的探測。而根據地質成因信息、礦物識別信息等多種信息，并且通過進行這些信息的組合關系分析和提取，則能夠對礦床成床過程中的動力過程和物源進行分析，從而對存在的礦化或礦床信息進行直接判斷。在此基礎上，則能夠對礦化和成礦遠景區進行確定。

2.4在植被地理信息探測上的應用

實際上，在土壤和巖石引起的地球化學異常作用下，植物的金屬含量將隨之增高，甚至會直接出現中毒現象，從而導致植物的光譜特征強度和位置出現變化。同時，植物的光譜特征變化，也會引起藍邊和紅邊斜率的位置偏移。而利用高光譜衛星遙感技術對植物光譜結構和變異的分析，則能夠對植物生物物理和生物化學參數進行定量和半定量的提取，從而實現對冠層結構、活力、生物化學成分和水文狀態等多項內容的定量評價[3]。在此基礎上，結合生物地球化學分析，則能夠對環境污染程度進行分析，并且為礦產資源的探測提供依據。

3　結論

總而言之，隨著高光譜遙感衛星技術的發展，該技術的應用領域也在不斷增加。而在地質應用研究中，應用高光譜遙感衛星技術則能完成礦物識別、礦物填圖、成礦預測和植被地理信息探測等多項工作，所以能夠取得較好的應用效果。

[1]王潤生,熊盛青,聶洪峰等.遙感地質勘查技術與應用研究 [J].地質學報，2011，11: 1699-1743.

[2]劉德長,葉發旺,趙英俊等.航空高光譜遙感金礦床定位模型及找礦應用--以甘肅北山柳園-方山口地區為例 [J].地球信息科學學報,2015,12:1545-1553.

[3]任廣利,楊軍錄,楊敏等.高光譜遙感異常提取在甘肅北山金灘子-明金溝地區成礦預測中的應用 [J].大地構造與成礦學,2013,04:765-776.

P2文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-186-1