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实验数据与预处理 端元提取算法 丰度反演算法

2020-10-03知识12

在0.4~2.5μm光谱范围内,矿物光谱特征(吸收谱带)主要来源于有限的几种离子和基团,阳离子主要是Fe2+和Fe3+,阴离子基团则主要是羟基(OH-)和碳酸根它们对岩石光谱的表现行为起着重要的控制或决定性作用,形成不同的光谱吸收特征,而这些光谱特征能在成像光谱数据上有效地表现出来,形成诊断性光谱特征,这些诊断性光谱特征构成了矿物识别的基础。1.3.1 高光谱遥感地质优势与传统的多光谱遥感(光谱分辨率一般大于100 nm)相比,高光谱遥感能够获取地物上百个波段的连续光谱,且每个图像像元均可以提取一条光谱曲线,这些光谱曲线中就包含矿物识别的诊断性光谱特征,而这些信息在宽波段遥感中往往并不能被探测或者只能部分探测。所以说高光谱遥感在信息提取的精度、可提取物质种类、结果可靠性、定量化程度等方面均有显著提高。1.3.2 高光谱遥感地质理论基础高光谱技术的兴起与发展,使遥感可以依据获得和重建的像元光谱直接识别地物类型、组成,反演地物的物理、化学参数,是遥感由宏观探测深入发展到微观识别,并使遥感分析由图形分析进一步发展到图形和光谱的定量分析。遥感地质定量化主要有:①地质体几何参数及其变化的定量估测或量测,比如滑坡滑动。

实验数据与预处理 实验数据是一幅1995年采集的机载可见光/红外成像光谱仪(Airborne Visible Infra-red Imaging Spectrometer,AVIRIS)高光谱遥感影像,位于美国内华达州一处金矿和赤铜矿矿区,也是非常有名的地质遗址。该AVIRIS影像拥有224个波段,光谱分辨率为10nm,空间分辨率为20m,光谱范围400~2500nm(Bordman et al.,1995;Yang Ke-ming et al.,2007)。本实验使用了该AVIRIS影像的后50个波段数据,波谱范围1900~2500nm,图幅400×350像素,如图3.3所示。图3.3 研究区域的AVIRIS高光谱遥感影像原始AVIRIS影像包含了太多的噪声等信息,包括来自电离层电磁辐射的干扰、传感器增益补偿等,严重影响了图像的纯净度,对于进行的光谱线性分解将会产生极大的干扰。因此,在用于研究之前,先进行了图像去噪等白化预处理,采用了高光谱影像最常用的最小噪声分离(Minimum Noise Fraction,MNF)技术,它能有效地分离噪声和非噪声部分。对AVIRIS影像进行白化去噪、去相关性等处理之后,就可以尽可能地减少噪声等因素对端元信息提取,提高丰度反演和图像分类的精度。原始影像和MNF去噪后的灰度影像如图3.4所示。图3.4 AVIRIS高光谱原始影像(a)和经MNF变换后的影像(b)对AVIRIS。

在油气资源评价中,所涉及的参数很多,有定量的,也有定性的和半定量的。很明显,参数取值在油气资源评价中是基础,占据了重要地位。可以说,参数取值问题也是资源评价方法学问题。参数取值好坏直接影响评价质量,如果输入是垃圾,输出则只能是垃圾。因此,大凡评价专家都在参数取值上狠下功夫。14.3.1 参数取值方法油气资源评价所用参数较多,这些参数主要取值于如下资料:(1)地球物理类资料 包括地震资料、重磁电资料和测井资料,这类资料一般要经过大量处理(如地震资料的偏移、加强等,测井的各种校正等)和解释(如地震层位解释、时深转换、约束反演、信息提取等,测井的岩性和孔渗饱解释等)才能取值。(2)钻井录井、测试与综合解释资料,岩心、岩屑观察资料。(3)野外露头资料。(4)各种样品(野外露头取样、岩心岩屑样和油气样)实验分析数据,如岩石地化数据、物性数据和油气性质资料等。(5)前人地质研究成果和项目基础研究成果(主要是图、表,也包括文字成果)。(6)勘探技术、勘探条件(包括地面条件)和成本,开发方案及成本。(7)地区经济条件、油价及其他经济指标。因此,参数取值的方法也多种多样,如下所述。(1)在地球物理资料上,。

在前面的分析中并没有出现传感器的因素,是为了单一要素的分析。所考察的光谱分辨率,或空间分辨率,或信噪比之间是相互制约的,而且都受到大气、方向性以及传感其自身的影响,如大气对光分辨率高的窄波段上岩矿信息,或者是低信噪比的谱带特征信息扰动(附加噪声)十分明显,再如航高对空间分辨率的影响等等。如果这些因素都同时考虑,那么,根据信息理论(信息的最大化)在保证某一方面的信息量的同时,对某些信息量比需要作出舍弃。如保证高光谱分辨率的信息,信噪比的信息量就要做出让步,相对来说,信噪比级别可能会降低;反之,提高信噪比的话,务必加宽波段的带宽。空间分辨率与信噪比的相互关系也是如此:大像元肯定会有高的信噪比,因积分能量大,噪声干扰相对较小。5.7.3.1 光谱分辨率在识别岩矿高光谱信息时,光谱分辨率的确起着很重要的作用。上述研究结果表明,岩矿光谱特征、光谱变异性,开展岩矿填图、矿物丰度和组分含量的定量分析,所要求的分辨率依次提高。从目前岩矿信息提取看,在可见光和在2.00~2.50μm短波红外要求较高的光谱分辨率(10~15φ)。如果要更精确地开展矿物丰度填图,或者要反演岩矿更精细的成因温度与压力,则要求更高的光谱。

#信噪比#光谱#遥感#光谱分辨率

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