多光谱遥感在找矿中的应用

时间：2023-07-03

多光谱遥感，是在紫外到中红外波段范围内，划分成许多非常窄却光谱连续的图像数据来进行探测的影像数据技术，由于多光谱数据是一个光谱图像的立方体，其空间图像维描述地表二维空间特征，其光谱维揭示图像每一像元的光谱曲线特征，由此实现了遥感数据图像维与光谱维信息的有机融合。能够提供更为丰富的地面信息。
矿物识别是多光谱最能发挥优势的领域之一，多光谱数据立方体蕴含着丰富的矿物学信息。一般而言，在岩体侵位以及地质构造等地质作用下，热液侵入、物质置换等使源于矿体的矿物质发生扩散作用，使在“未蚀变”围岩中产生用岩石学方法难以直接识别的细微成分的变化，而这些成分的变化却在矿物光谱中有着或强或弱的表现，如富铝云母与贫铝云母在2000～2500nm光谱区间的最大吸收位置发生漂移。因此，利用多光谱遥感技术不仅可以实现矿物种类的识别，也可以通过对这些细微的变化的探测，实现对地质作用演化信息的探测。 
通过对矿物的识别、地质成因信息等相关信息的提取与组合关系的分析，能够探讨矿床成生过程中的物源和动力过程等，直接判断可能存在的矿化或矿床信息，进而在其它知识的辅助下，可以实现对矿化与成矿远景区以及靶区的圈定。
1、多光谱遥感矿物光谱识别
1.1 光谱机理
任何物质其光谱的产生均有着严格的物理机制。对于一个分子，其能量由电子能量、振动能量和转动能量组成。根据分子振动能量级差的计算，其能量级差较小时，产生近红外区的光谱；分子电子能级之间的能量差距一般较大，产生的光谱位于近红外、可见光范围内。在0.4～1.3 μm 光谱范围内的光谱特征，主要取决于矿物晶格结构中存在着铁等过渡性金属元素；1.3～2.5μm光谱范围内的光谱特征是由矿物组成中的碳酸根离子、氢氧根离子及可能存在的水分子决定的；3～5μm光谱范围内的中远红外波段的光谱特征则由Si-O、Al-O等分子键的振动模式决定的。
1.2 矿物光谱识别特征参数
矿物光谱主要取决于物体内电子与晶体场的相互作用，以及物体内的分子振动。在晶体场作用中由于离子能级的跃迁会引起吸收特征的变化，但反射光谱主要还是由矿物的差异引起的，它与粒径无关。电子从一个原子到另一个原子的转移也会对光谱产生影响，例如Fe-O的电子转移就会引起光谱吸收位置向紫外方向移动。所以，矿物光谱吸收机理包括金属阳离子在可见光区域的电子过程以及阴离子基团在近红外区域的振动过程。
由于电子在各个不同能级间的跃迁而吸收或发射特定波长的电磁辐射，从而形成特定波长的光谱特征，因此，不同晶格结构的岩石矿物成分有其不同的光谱特征。这是利用高光谱数据寻找岩矿的物理前提。
多光谱地质遥感主要是利用多光谱数据识别各种矿物成分、它们的丰度以及制图( 矿物成分空间分布)。其主要研究内容包括从许多光谱参数中提取各种地质矿物的定性、定量信息。光谱吸收特征包括吸收波段波长位置、深度、宽度、斜率、对称度、面积和光谱绝对反射值等参数。
2、多光谱数据处理和分析技术（算法解译）
多光谱遥感数据波段众多，数据量庞大，为快速、准确地从这些数据中提取资源与环境信息，识别不同的物质，揭示目标的本质，则需要依据实际应用的数据处理的要求对海量数据进行处理和分析。
多光谱数据处理与分析的首要目标是实现对地观测海量数据处理能力，同时要求比较精确的定量分析能力。近年来，随着多光谱遥感理论的不断完善以及机载和星载多光谱传感器的日益成熟，多光谱遥感技术在资源勘查、环境评价以及军事研究等领域得到广泛应用。同时，在数据处理方法研究方面，随着该技术应用领域的逐渐拓展和深入，相应的遥感数据处理方法亦不断创新和完善。