遥感矿化蚀变信息提取

遥感矿化蚀变信息提取的主要类型和方法在可见光和短波红外的范围里，物体所产生的光谱特征主要是分子和离子的振动以及自由电子激发造成的，与地物中所含水、羟基、硅、铝和氧分子和离子的状态及组合有关。因此，地物中具体成分的光谱特征主要是由组成物体的基本成分所决定的，同时也易受周围晶格结构、基质的分布以及杂质成分存在的影响。特征谱带是由岩（矿）石中典型金属元素离子的电子跃迁（可见及近红外波段）或分子振动而引起的，铁、锰、钛等金属离子及蚀变矿物中的“羟基”成分、水分子等能够在可见-红外波段产生较强的吸收谱带，构成多光谱图像的识别信息。依据这些特征谱带在多光谱遥感图像中所处的波段位置，便可设计和选择出有关岩石单元的最佳识别波段及其特征信息提取的波段比值变量。遥感矿化蚀变信息提取方法主要包括多光谱方法和成像光谱方法。多光谱的信息提取主要包括：色调信息提取、纹理信息提取、信息融合。对于色调信息提取，主要是采样一些增强处理，扩大图像中地物间灰度差别，以突出目标信息或改善图像效果，提高解译标志的判别能力，如反差扩展、彩色增强、运算增强、变换增强等。其中较常用的有波段比值法、主成分分析法、芒塞尔彩色空间变换法等。A．波段比值。对两个波段的图像进行比值运算，可减弱背景而突出类别或目标信息，消除地形、山影、云影等的影响。波段的选择基于对各种蚀变类型多波段光谱特征的研究。利用TM3/1可增强铁氧化物类蚀变，TM5/4可增强亚铁矿物类蚀变，TM5/7可增强碳酸盐化及绿泥石化类蚀变。B．主成分分析。主成分分析主要采用“克罗斯塔”分析法，又称特征主成分选择技术。是根据地物的波谱特征和主成分分析后生成的特征向量矩阵中的各波段的载荷因子大小来提取目标地物信息的方法，它对PCA特征向量载荷进行分析，以确定那个主成分更集中地反映了某个波段（或某种地物）的特征波谱信息。为减少个别波段的干扰，提高工作效率，采用了4波段的主成分分析法。即用于增强粘土类矿物信息的4个波段采用TM1、4、5、7，删去TM2、3波段，避免3个可见光波段同时参与运算，主要是为了排除铁氧化物的干扰，这样在PC4负值图像中，绿泥石等粘土矿物将以浅色调特征突出出来，用于铁氧化物矿物增强的4个波段采用TM1、3、4、5，避免TM5、7波段同时参加运算，是为了排除粘土类矿物蚀变信息干扰，结果在PC4中氧化铁类矿物得到增强。C．芒塞尔彩色空间变换。在计算机内定量处理色彩时通常采用RGB（Red、Green、Blue）表色系统，但在视觉上定性的描述色彩时，采用HSV显色系统更直观些。MunsellHSV变换就是对标准处理彩色合成图像在红（R）、绿（G）、蓝（B）编码赋色方面的一种彩色图像增强方法，它是借助改变彩色合成过程中的光学参数的变化来扩展图像色调差异，将图像彩色坐标系中红、绿、蓝三原色组成的彩色空间(RGB)变换为由Hue(色度)，Saturation(饱和度)，Value(纯度)三个变量构成的HSV色彩模型。其目的是为了更有效地抑制地形效应和增强岩石单元的波段差异，并通过彩色编码增强处理达到最佳的图像显示效果，扩展了色调的动态变化范围，有利于细分。对于褐铁矿化类，利用波段比值3比1、5比4、1345波段主成分分析PC4向量合成褐铁矿化增强图像；对于碳酸盐化及绿泥石化类，利用波段比值5比7、3比1、1457波段主成分分析PC4向量负值合成增强图像；再对其进行芒塞尔彩色空间变换，扩展色调分量的动态范围。成像光谱方法包括光谱重建技术和岩矿光谱特征的量化、提取、定量分析及识别模型、混合像元分解模型等。光谱重建技术的主要模型有：基于大气传输理论的模型、基于统计分析的模型、经验线性回归模型、连续内插波段比算法、背景法等模型。光谱特征的量化、提取、定量分析及识别模型主要有地物光谱特征度量、提取与匹配识别模型、成像光谱数据的定量分析及识别模型等。