高光谱遥感岩矿识别填图的技术流程与主要技术方法综述.pdf

遥感技术与应用
第19卷第1期Vol.19No.1
2004年2月REMOTESENSINGTECHNOLOGYANDAPPLICATIONFeb.2004

高光谱遥感岩矿识别填图的技术流程与
主要技术方法综述

燕守勋1,张兵1,赵永超1,郑兰芬1,童庆禧1,杨凯2
(11中国科学院遥感应用研究所,北京100101;21澳大利亚联邦科学与工业研究院勘探与采矿所)

摘要:自20世纪80年代以来,伴随着多种航空和航天成像光谱仪的研制成功和投入运行,一系列
的图像光谱基本处理手段和实验室岩矿光谱分析技术方法,如最小噪声分量(MNF)变换-像元纯
度指数(PixelPurityIndex,PPI)-N维可视化(N-DimensionalVisualization)、岩石类型系统光
谱分类、多变量统计分析、矿物光谱特征确认的概率分析、MGM技术等相继发展起来,从而为形成
成像光谱岩矿填图的完整技术流程打下了坚实的技术基础。分析了多种岩矿光谱分析的技术方法,
同时指出,不同方法具有各自的优、缺点,针对不同应用目标需要不同的矿物识别与岩矿填图方案;
混合方法的开发应用和从可见光到微波波段的融合应用在未来更为重要。
关键词:成像光谱;岩矿识别和填图;技术方法
中图分类号:TP75文献标识码:A文章编号:100420323(2004)0120052212

上〔23～25〕综述高光谱岩矿识别填图的技术流程和主
引言,
1要方法。
高光谱遥感通过搭载于航空或航天平台上的成
图像光谱数据基本处理分析技术
像光谱仪测量岩石、矿物等地物的光谱特性、获取图2
谱合一的信息来识别地物、探测环境〔1〕,即获取光谱2.1大气校正
数据的空间模式。地物的光谱特性是高光谱遥感的地面遥感数据受大气的强烈影响〔1〕。大气中约
基础。早在20世纪80年代,Hunt〔2～3〕在归纳各种地有30种气体,仅水汽、二氧化碳、臭氧等大气成分具
物光谱特征的基础上提出,如能实现连续窄波段成有吸收光谱特征(表1)。
像,则可能实现地面矿物的直接识别。此后Clark表1大气成分吸收波段
〔4～7〕
等对岩石、矿物实验室光谱的研究,建立了岩大气成分吸收波段(Lm)
石、矿物光谱数据库和实验室分析的原理和方法,为Ozone0.35,9.6
高光谱岩矿识别奠定了基础。自1983年第一台成像CO21.6,2.005,2.055
Water0.69,0.72,0.76
光谱仪AIS-1问世以来,以成像系统和分光技术
有机结合为特色的各类成像光谱仪(线列探测器加为了与地物光谱库数据比较,必须对成像光谱
光机扫描型,面阵探测器加空间推帚型,光谱扫描仪获取的原始辐射数据进行定标和大气校正。定标
型,光谱、空间交叉扫描型)陆续问世。目前机载是将原始辐射数据转换为绝对或相对反射率数据。
AVIRIS,HyMap,星载HYPERION等成像光谱仪理想情况下,成像光谱数据须经机上定标转换为绝
已在商业运行。成像光谱的应用也由经典的岩矿识对反射率,但目前机上定标不可行。只能采用基于经
别向民用、军用目标识别和交通能力评价等广泛的验的和基于模型的似反射率转换;大气校正对每个
领域拓展,同时,形成了高光谱岩矿识别填图的技术像元和波段的反射数据进行调整以消除路径和大气
〔～〕
流程和技术方法822。本文在前人研究和综述基础成分的影响。通常的定标方法包括:平场域法(Flat

收稿日期:2003209208;修订日期:2003212217
基金项目:863213主题岩矿波谱库项目,国家自然科学基金项目(40072092)和中科院遥感所知识创新前沿项目(CX020007)联合资助。
作者简介:燕守勋(1961-),男,研究员,主要从事遥感地质应用研究。
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第1期燕守勋等:高光谱遥感岩矿识别填图的技术流程与主要技术方法综述53

fieldcalibration),对数残差法(logarithmic残余大气和仪器“锯齿”(Sawtooth)效应的再校正,
residual)〔26〕,内部平均相对反射率法(internal该技术已应用于AVIRIS,HyMap,HYPERION常
averagerelativereflectance,IARR)〔27〕,经验线法规数据处理的流程中。
(empiricallinecalibration)〔28〕,大气模型法(Gaoet2.2最小噪声分量(MNF)变换
al,1993)〔29〕,如:AtmosphericRemoveProgramMNF变换是与主成分相关的线性变换,根据
(ATREM)〔3