蚀变矿物高光谱遥感定量研究.doc

蚀变矿物高光谱遥感定量研究  ——以界河金矿实测光谱数据为例 杨海平 ??(中国地质大学信息工程学院，武汉 430074 ) 摘 要：本文利用山东招远界河金矿实测光谱数据，完成了反射光谱数据的预处理。在此基础上，进一步提取了光谱的吸收特征，包括波谷位置、吸收面积、对称度、波宽等。最后，采用数理统计的方法，建立蚀变矿物高光谱反演模型。为进一步研究航空或航天的高光谱遥感地质应用打下了坚实的基础。 关键词：预处理，吸收特征，反演模型 Inversion model for alteration minerals YANG Haiping (China University of Geosciences, Wuhan) Abstract: The in situ spectral reflectance of rocks was measured in Jiehe Gold Mines, Zhaoyuan, Shandong Province, China. After the preprocessing of raw data, the spectral characteristics, such as the valley location, the absorption area, the symmetry and the depth, were identified by The LINESTREAM OF INVERSE MODEL. At last, the inversion model was obtained by statistic analysis. Keywords: preprocess, spectral response, inversion model 引言 地物反射光谱提供了一系列地物诊断光谱特征。近十几年来，随着成像光谱技术的迅猛发展，反射光谱分析也成为一种高效和低成本的鉴别物质成分结构的方法（徐大琦等，2007）。围绕光谱特征鉴别、混合像元解混等，国内外的学者已经开发了一系列的矿物信息提取的方法、模型和软件。 本实验在国家大学生创新性实验的支持下，实地采集界河金矿的实测高光谱数据，提取矿物的诊断特征，开展蚀变矿物高光谱反演模型的研究。 野外光谱数据获取 研究区概况 招远金矿区位于山东半岛西北部，气候属东亚暖温带季风区大陆性半湿润气候，位于东经120°08′~120°38′，北纬37°05′~37°33′（图2-1）。招远重点金矿区分布于招远市北部，主要包括玲珑金矿、陈家金矿、洼孙家金矿、蚕庄金矿、灵山金矿、界河金矿等重要金矿（安国强等，2003）。 实地采集数据 图2-2为部分野外测点的分布图。本次试验一共采集了黑云母花岗岩、似斑状花岗闪长岩、绢英岩化碎裂状花岗岩、黄铁绢英化花岗质碎裂岩等5种岩石样本及其光谱信息。实地光谱采集利用ASD Field Pro FR（350～1075nm）手持式光谱仪进行野外地物光谱数据测量，针对同种地物和同种地物不同的多次测量，以便利用多次测量结果进行取平均得到优化结果。 样品分析 对于在研究区内采集的6个岩石样品，将其进行X衍射实验，分别检测样品Al2O3、Fe2O3和K2O的含量。 光谱数据处理 预处理 将原始光谱数据导入ENVI中进行平均平滑处理，以去掉高频噪声的干扰（刘焕军等，2008）。同时，通过目视解译，去除反射率明显有错误（如反射率为0或趋于无穷）的边缘波段，最终留下400～1000nm的反射高光谱数据。 去除包络线处理 由于实地采集的岩石光谱曲线比较相似，因此需要进行去包络线处理，突出光谱的吸收特征，以便下一步进行诊断特征的提取。 尽管现在有一些遥感处理软件(如ENVI)可以显示包络线，但是不具备多变量统计分析功能（徐元进等，2005），因此，采用ROGER N. CLARK（ROGER N. CLARK等，1984）提出的包络线去除算法，基于IDL语言实现光谱的包络线去除。 光谱吸收特征提取 光谱吸收特征包括:吸收位置（P）、吸收深度（AL）、吸收宽度（W）、吸收总面积（A）、对称度（S）等(图4-1)。它们与岩石和矿物的类型、矿物含量、遥感仪器的分辨率有关。这些参数有可能识别矿物类型，确定矿物成分、含量和矿物的特征光谱波段（傅锦等，2007）。 本实验采用IDL语言，通过高斯函数拟合、二分法、逼近法等，提取了光谱的吸收特征。 反演模型建立 利用岩石样品高光谱吸收特征参数作为自变量，以某种氧化物作为因变量进行多元线性回归分析，建立光谱与物质成分间的多元统计模型。 本实验采用多元线性逐步回归模型（式5-1）反演Fe2O3等氧化物含量。  其中，Y代表Al2O3、Fe2O3和K2O等氧化物在岩石中的含量，代表高光谱