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高光谱遥感的优势领域——矿物识别

发布时间:2023-07-25
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矿物识别是高光谱最能发挥优势的领域之一,高光谱立方体包含着丰富的矿物信息。利用高光谱遥感技术不仅可以实现对矿物种类的识别,而且还可以通过对这些细微变化实现对地质作用演化信息的探测。

矿物识别是高光谱最能发挥优势的领域之一,高光谱立方体包含着丰富的矿物信息。利用高光谱遥感技术不仅可以实现对矿物种类的识别,而且还可以通过对这些细微变化实现对地质作用演化信息的探测。

 

光谱


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0.4~1.3um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;1.3~2.5um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;3~5um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。

 

高光谱遥感矿物


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。

高光谱地质遥感主要是利用高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。


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