導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高光譜遙感原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

遙感，即遙遠(yuǎn)的感知。因為每種物體都在吸收、反射和發(fā)射能量及信息，根據(jù)不同物體的電磁波性質(zhì)是不一樣的。高光譜遙感就是據(jù)此原理，不僅遠(yuǎn)離物體還能提取該物體的信息。

基于遙感圖像因種種原因伴隨諸多噪聲，并且波段數(shù)目多、信息量大、同時波段間相關(guān)性大、光譜分辨率高、具有連續(xù)的波譜曲線，因而會出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、壓縮、管理等等問題。

本文重點介紹江西德興尾礦數(shù)據(jù)經(jīng)過高通濾波、低通濾波降噪處理，從而消除或減弱低頻噪聲，起到銳化圖像的作用，使圖像數(shù)據(jù)更加光滑，增加目標(biāo)地物與相鄰背景間的灰度反差值。從而使得圖像各像素間在結(jié)構(gòu)、紋理、內(nèi)容等方面的相關(guān)性會比降噪前小一些，更加方便分類、識別、解譯等工作。

關(guān)鍵詞：遙感 高通濾波 低通濾波

中圖分類號：TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2013）09-0002-02

一、研究數(shù)據(jù)介紹

“Remote Sensing”，遙感，即遙遠(yuǎn)的感知。人類一直憧憬著從天空中觀測地球，古時既有“登東山而小魯，登泰山而小天下”的認(rèn)識。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，每一種物理都在吸收、反射和發(fā)射能量和信息。有一種使我們熟知的電磁波。根據(jù)不同物體的電磁波性質(zhì)是不一樣的。高光譜遙感就是據(jù)此原理，不僅遠(yuǎn)離物體還能提取該物體的信息。

德興銅礦地處江西省上饒德興市境內(nèi)，是亞洲最大的露天銅礦，德興銅礦擁有豐富可靠的資源，銅金屬儲量占全國第一位，礦藏特點是儲量大而集中，埋藏淺，剝采比小，礦石可選性好，綜合利用元素多，其尾礦的價值不言而喻。

研究數(shù)據(jù)來自EO-1/Hyperion，它的波長范圍是0.4-2.5微米，可見光波段和近紅外波段都包含35個波段，短波紅外區(qū)域172個波段，不包含中紅外波段，空間分辨率30米，掃描寬度是7.5公里，波段數(shù)242，時間分辨率是200天。

二、高光譜發(fā)展以及數(shù)據(jù)特點

1957年世界上第一個人造地球衛(wèi)星由蘇聯(lián)發(fā)射成功，從此人類邁入了太空時代。我國遙感事業(yè)起步晚些，事實證明高光譜遙感技術(shù)在識別礦物以及在蝕變帶成圖很有用處，給地質(zhì)者提供指引。2011年，神州八號成功發(fā)射，同年與天宮一號對接，這標(biāo)志著我國航天事業(yè)的發(fā)展也已比較成功。

高光譜遙感成像是相對于多光譜成像而說的，由于擁有成百甚至上千的波段數(shù)目，高光譜遙感所獲得的圖像信息要比多光譜成像信息超出很多，并且包含了更豐富更光滑的光譜曲線信息。

遙感圖像的特點有：波段數(shù)目多、信息量大、同時波段間相關(guān)性大、光譜分辨率高、具有連續(xù)的波譜曲線，因而會出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、壓縮、管理等等問題。

Hughes現(xiàn)象，G.F.Hughes等闡述分類精度與數(shù)據(jù)復(fù)雜度的關(guān)系，即如果樣本數(shù)量一定，那么分類精度會隨波段數(shù)目增多而先增后減，故降低維度是必然趨勢。

高光譜遙感圖像信息冗余，相關(guān)性很強(qiáng)。故提取可能少的波段又要包含著大量的光譜信息，降維降噪是必須的選擇。同時高光譜分辨率高，波段數(shù)成百上千，原圖像計算量巨大，存儲困難且計算花費時間很長。計算量隨波段數(shù)目的增加呈指數(shù)增加，故必須經(jīng)過降維降噪處理。

高光譜遙感圖像降噪概述：由于數(shù)據(jù)傳輸、傳感儀器、受到大氣等影響，圖像含噪聲，影響波譜曲線及反射率，使得精確度降低。

綜上所述，降噪處理是高光譜遙感圖像處理中必須一步。常用降噪的算法有高通濾波、低通濾波、帶通濾波等。本文利用低通濾波、高通濾波算法對高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理。

三、濾波介紹及其實現(xiàn)

高通濾波是高頻通過，低頻減弱，主要作用是消除或減弱低頻噪聲，起到銳化圖像的作用。低通濾波是低頻通過，高頻減弱，用于增強(qiáng)圖像的高頻率特征，使圖像數(shù)據(jù)更加光滑，增加目標(biāo)地物與相鄰背景間的灰度反差值。

對江西德興尾礦高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行高通濾波后，低頻的噪聲得以消除，使得遙感圖像中的圖像高頻的數(shù)據(jù)更加銳化并且不改變相位位置，如圖所示，主要作用是消除或減弱低頻噪聲后，研究區(qū)域的圖像更加銳化。

對研究區(qū)域的高光譜遙感圖像進(jìn)行低通濾波后圖像如下：

對研究區(qū)域的數(shù)據(jù)實施低通濾波，即低頻通過，高頻減弱，最終增加了目標(biāo)地物與相鄰背景間的灰度反差值，強(qiáng)化了圖像的高頻率特征，令圖像更加連續(xù)光滑。

綜上所述，濾波后前4個波段能夠反應(yīng)圖像的絕大多數(shù)信息，前3個波段的特征值貢獻(xiàn)率超過了85%，完全可以代替原圖像進(jìn)行后續(xù)其他處理。觀察圖像可得，遙感圖像噪聲信息量會隨著噪聲信息隨著波段數(shù)的增加而增加，同時通過降噪不同程度地還能降低波段間的相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)

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篇2

關(guān)鍵詞：水工環(huán)地質(zhì)；應(yīng)用；遙感信息；調(diào)查

中圖分類號： P283 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

概述

遙感技術(shù)首先應(yīng)用在資源宏觀普查、動態(tài)監(jiān)測上，而后才擴(kuò)展到生態(tài)環(huán)境調(diào)查、環(huán)境污染監(jiān)測等方面。經(jīng)過多年的試驗、推廣和應(yīng)用，遙感已成為各種自然資源調(diào)查、環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與工程應(yīng)用不可缺少的地理空間信息獲取、更新和分析的手段和數(shù)據(jù)庫。隨著空間技術(shù)的進(jìn)步，遙感技術(shù)已從過去單一的遙感技術(shù)發(fā)展到包括遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位技術(shù)在內(nèi)的空間信息技術(shù)的應(yīng)用，其領(lǐng)域已深入到了國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、國際安全以及人民生活的各個方面，稱為水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查與災(zāi)害監(jiān)測評估的重要技術(shù)支撐。

二、水工環(huán)領(lǐng)域遙感應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過近30年的應(yīng)用研究，遙感技術(shù)依靠傳感器技術(shù)、圖像處理技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的提高，在水工環(huán)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了長足的發(fā)展。遙感水文地質(zhì)開始逐步形成一門獨立的學(xué)科。傳統(tǒng)的遙感水文地質(zhì)著重于水文地質(zhì)測繪系統(tǒng)中定性特征的解釋和特殊標(biāo)志的識別，近期的研究則擴(kuò)展到應(yīng)用熱紅外和多光譜影像進(jìn)行地下水流系統(tǒng)內(nèi)的地下水分析和管理，目前研究的重點集中到了空間補(bǔ)給模式、污染評價中植被、區(qū)域測圖單元參數(shù)的確定和空間地下水模型中地表水文地質(zhì)特征的監(jiān)測?？v觀國內(nèi)外遙感技術(shù)在水工環(huán)領(lǐng)域的一些應(yīng)用成果，可把近年來遙感技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀概括為以下幾個方面：

4.1從目視解譯發(fā)展到計算機(jī)輔助解譯

如線性影像計算機(jī)自動判釋專家系統(tǒng)及土地利用（分類）計算機(jī)判讀模型以及機(jī)助信息提取與制圖系統(tǒng)等。由于影像的多解性及識別系統(tǒng)的不完善性，雖還需要投入一定的人力工作，但已大幅提高解譯工作效率。

4.2從幾何形態(tài)解譯到充分利用光譜信息

過去的多光譜遙感數(shù)據(jù)波段劃分過少，只有幾個波段，使地面波譜測試數(shù)據(jù)與圖像光譜數(shù)據(jù)難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據(jù)影像的色彩、色調(diào)、紋理、陰影等所形成的幾何形態(tài)特征。隨著機(jī)載成像光譜儀（高光譜）技術(shù)的商業(yè)運作及2000年前后的高光譜成像衛(wèi)星的發(fā)射，使得用光譜信息對地物的分析更精細(xì)、更準(zhǔn)確。

4.3出現(xiàn)地面溫度反演技術(shù)

地面溫度反演是指從熱紅外圖像數(shù)據(jù)的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數(shù)據(jù)進(jìn)行組分溫度反演法等。

4.4從定性分析評價到依靠計算機(jī)數(shù)字模型模擬的定量分析評價

如遙感技術(shù)在地下水流系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)建立的地形、流域面積、水系密度等數(shù)據(jù)集結(jié)合氣象數(shù)據(jù)建立空間補(bǔ)給模型。數(shù)字模型成為遙感技術(shù)實現(xiàn)定量評價的重要途徑，而DEM/DTM是涉及地形數(shù)據(jù)計算方面不可缺少的工具。

4.5使用單一遙感信息源到多元信息擬合

目前的遙感應(yīng)用技術(shù)，已不再是單一使用各種遙感數(shù)據(jù)，而是根據(jù)需要結(jié)合利用了其他信息源，如地質(zhì)、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學(xué)特征及人類活動等資料。這樣，圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理尤其重要，如幾何較正、多波段數(shù)字合成、鑲嵌、數(shù)據(jù)變換等，而地理信息系統(tǒng)（GIS）在多元信息數(shù)據(jù)管理中起著重要作用。

4.6從單一手段應(yīng)用到多手段應(yīng)用

近年來，遙感技術(shù)（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的綜合應(yīng)用，即“3S”技術(shù)，成為遙感技術(shù)應(yīng)用的主流。GIS是數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)圖形處理、各主題圖件疊加、制圖的重要工具。GPS 衛(wèi)星定位的基本原理是將無線電信號發(fā)射臺從地面點搬到衛(wèi)星上，組成一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，應(yīng)用無線電測距交會的原理，便可由 3 個以上地面已知點(控制站)交會出衛(wèi)星的位置，反之利用 3 顆以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會出地面未知點(用戶接收機(jī))的位置。用戶使用 GPS 接收機(jī)在某一時刻同時接收3 顆以上的 GPS 衛(wèi)星信號，測量出測站點(接收機(jī)天線中心)到 3顆以上 GPS 衛(wèi)星的距離，并解算出該時刻GPS 衛(wèi)星的窄間坐標(biāo)，據(jù)此利用交會法解算出測站點的位置。實時動態(tài)測量的基本工作方法是，在基準(zhǔn)站上安置l 臺 GPS 接收機(jī)，對所有可見GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實時地發(fā)送給用戶觀測站(流動站)。在流動站上，GPS 接收機(jī)在接收 GPS 衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后根據(jù) GPS 相對定位的原理，即時解算出相塒基準(zhǔn)站的基線向量，解算出基準(zhǔn)站的 WGS-84 坐標(biāo)；再通過預(yù)設(shè)的 WGS-84坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，實時地計算并顯示出用戶需要的三維坐標(biāo)及精度；GPS可以對地面控制點精確定位，提高遙感數(shù)據(jù)空間精度。另外，在具體手段配合上，也出現(xiàn)了遙感技術(shù)與物探技術(shù)、鉆探技術(shù)等相結(jié)合的新方法。

4.7數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的成熟，推進(jìn)了制圖工作的現(xiàn)代化，改善了基礎(chǔ)圖件的質(zhì)量和成圖效率，并影響著遙感技術(shù)的調(diào)查方法。該技術(shù)的產(chǎn)品可直接作為GIS的數(shù)據(jù)源，便于遙感與GIS一體化研究與開發(fā)。如我國自己開發(fā)的全數(shù)字?jǐn)z影測量軟件VIRTUOZO，具有數(shù)字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

4.8遙感技術(shù)應(yīng)用成果向著便于保存、復(fù)制、攜帶及傳輸方向發(fā)展

這意味著遙感技術(shù)應(yīng)用成果的數(shù)字化。由于是數(shù)字成果，可載于多種介質(zhì)上，如CD-ROM、磁帶及計算機(jī)硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數(shù)字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數(shù)字國土”工程的實施，遙感應(yīng)用成果數(shù)字化顯得尤其必要。

三、主要遙感信息源及其發(fā)展

根據(jù)傳感器類型不同，遙感圖像可分為可見光攝影、紅外攝影和掃描、多光譜掃描、微波雷達(dá)和成像光譜圖像等。近10年來，傳感器技術(shù)迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在：①圖像分辨率提高，衛(wèi)星圖像分辨率已達(dá)到米級。②具備立體觀察功能。③應(yīng)用波段數(shù)增加，機(jī)載高光譜成像儀已投入使用。如美國的AVIRIS（航空可見光/紅外成像光譜儀），波譜范圍0.4~2.5/l，波段數(shù)224個。CASI（袖珍航空光譜成像儀），波譜范圍0.4~0.95/u，波段數(shù)72個。高光譜成像光譜儀簡稱成像光譜儀，也稱超光譜成像儀，按其波段數(shù)目可分為高光譜成像光譜儀（波段數(shù)

四、結(jié)語

在水工環(huán)地質(zhì)中對3S技術(shù)的采用，已經(jīng)得到了很好驗證，可以一步到位外業(yè)的測量，節(jié)省了很多不必要的中間環(huán)節(jié)，對外業(yè)工作量進(jìn)行最大限度地減少，從而縮短整個測量工期，提高工作效率。同時，簡化外業(yè)工序和迅速完成也可以使所有的后續(xù)專業(yè)工序更快的完成。

參考文獻(xiàn)：

篇3

1．1直接應(yīng)用——遙感蝕變信息的提取

巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和成分發(fā)生改變的地質(zhì)作用稱為圍巖蝕變。圍巖蝕變是成礦作用的產(chǎn)物，圍巖蝕變的種類(組合)與圍巖成分、礦床類型有一定的內(nèi)在聯(lián)系，圍巖蝕變的范圍往往大于礦化的范圍，而且不同的蝕變類型與金屬礦化在空間分布上常具規(guī)律可循，因此，圍巖蝕變可作為有效的找礦標(biāo)志。

1．1．1蝕變遙感異常找礦標(biāo)志

圍巖蝕變是熱液與原巖相互作用的產(chǎn)物。常見的蝕變有硅化、絹云母化、綠泥石化、云英巖化、夕卡巖化等。

1．1．2信息提取的實現(xiàn)

與地物發(fā)生反射、透射等作用的電磁波是地物信息的載體，地物的光譜特性與其內(nèi)在的物理化學(xué)特性緊密相關(guān)，物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的差異造成物質(zhì)內(nèi)部對不同波長光子的選擇性吸收和反射。具有穩(wěn)定化學(xué)組分和物理結(jié)構(gòu)的巖石礦物具有穩(wěn)定的本征光譜吸收特征，光譜特征的產(chǎn)生主要是由組成物質(zhì)的內(nèi)部離子、基團(tuán)的晶體場效應(yīng)或基團(tuán)的振動效果引起的。各種礦物都有自己獨特的電磁輻射，利用波譜儀對野外采樣進(jìn)行光譜曲線測量，根據(jù)實測光譜與參考資料庫中的參考光譜進(jìn)行對比，可以確定出樣品的吸收谷，識別出礦物組合。根據(jù)曲線的吸收特征，選擇合適的圖像波段進(jìn)行信息提取。根據(jù)量子力學(xué)分子群理論，物質(zhì)的光譜特征為各組成分子光譜特征的簡單疊加。傳感器在空中接收地表物質(zhì)的光譜特性，根據(jù)量子力學(xué)分子群理論，物質(zhì)的光譜特征為各組成分子光譜特征的簡單疊加。傳感器在空中接收地表物質(zhì)的光譜特性，因為探測范圍內(nèi)有干擾介質(zhì)存在(白云、大氣、水體、陰影、植被、土壤等)，因此，在進(jìn)行蝕變礦物信息提取時，根據(jù)干擾物質(zhì)的光譜曲線出發(fā)，進(jìn)行預(yù)處理消除干擾。主要造巖礦物成分(0，si，A1，Mg)的振動基頻在可見——近紅外區(qū)不產(chǎn)生診斷性吸收谷的譜帶。不同類型的礦物蝕變會引起Fe，F(xiàn)e，OH一，中某一類的變化，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，OH一，CO：在可見一近紅外區(qū)可產(chǎn)生巖石譜帶中的不同吸收谷組合，例如，在0．4～1．3um范圍內(nèi)的光譜特性是因為礦物晶格結(jié)構(gòu)中的Fe，cu等過渡性金屬元素的電子躍遷引起的；1．3~2．5的光譜特性是由礦物組成中的CO：，OH口HO引起的。根據(jù)吸收谷所處的波長位置、深度、寬度、對稱性等特征進(jìn)行處理，提取相應(yīng)的蝕變遙感異常(遙感異常)?，F(xiàn)在應(yīng)用的數(shù)據(jù)有多光譜TM，ETM+，ASTER數(shù)據(jù)以及少量的高光譜與微波遙感數(shù)據(jù)等。蝕變遙感信息在整景圖像上信息占有份額低，但局部地區(qū)的信息并不微弱，因此即使是微弱的蝕變異常也可以被檢測出，試驗證明，遙感信息檢測的蝕變檢出下限優(yōu)于1／20000。目前遙感找礦蝕變異常信息的提取有多種方法，例如波段比值法、主成分分析法、光譜角識別法和MPH技術(shù)(MaskPCAandHIS)、混合象元分解等?！癊TM+圖像數(shù)據(jù)的綜合遙感找礦蝕變異常信息的提取”、“ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法技術(shù)”都取得了一定的成果。在蝕變遙感信息提取和應(yīng)用研究中，形成了～套獨特的技術(shù)，即“去干擾異常主分量門限化技術(shù)”，包括：①預(yù)處理：校正及去干擾，校正包括系統(tǒng)輻射校正、幾何校正、大氣粗略校正；干擾包括云、植被、陰影、水、雪等的去除。②信息提?。阂哉暗腡M(ETM+)圖像遙感異常信息的提取為主，其方法以PCA主分量分析為主，比值法為輔，同時用光譜角分析法對所獲得的主分量異常進(jìn)行篩選，然后進(jìn)行門限化分級處理，以獲得分級異常圖。由于涉及到的礦床類型、規(guī)模、控礦要素、蝕變類型以及礦產(chǎn)勘查程度不同，僅靠單一的處理方法不利于異常信息的提取，因此需要多種方法的有效組合，一種方法為主其他方法為輔這些遙感信息提取技術(shù)在資源勘探過程中發(fā)揮了很大的作用，目前，利用圍巖蝕變找礦已經(jīng)取得了很好的效果。

1.2遙感技術(shù)間接找礦的應(yīng)用

1．2．1地質(zhì)構(gòu)造信．息的提取

內(nèi)生礦產(chǎn)在空間上常產(chǎn)于各類地質(zhì)構(gòu)造的邊緣部位及變異部位，重要的礦產(chǎn)主要分布于扳塊構(gòu)造不同塊體的結(jié)合部或者近邊界地帶，在時間上一般與地質(zhì)構(gòu)造事件相伴而生，礦床多成帶分布，成礦帶的規(guī)模和地質(zhì)構(gòu)造變異大致相同。遙感找礦的地質(zhì)標(biāo)志主要反映在空間信息上。從與區(qū)域成礦相關(guān)的線狀影像中提取信息(主要包括斷裂、芍理、推覆體等類型)，從中酸性巖體、火山盆地、火山機(jī)構(gòu)及深亨巖漿、熱液活動相關(guān)的環(huán)狀影像提取信息(包括與火山有關(guān)的盆地、構(gòu)造)，從礦源層、賦礦巖層相關(guān)的帶狀影像提取信啟、(主要表現(xiàn)為巖層信息)，從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與感礦有關(guān)的色異常中提取信息(如與蝕變、接觸帶有關(guān)的色環(huán)、色帶、色塊等)。當(dāng)斷裂是主要控礦構(gòu)造時，對斷裂構(gòu)造遙感信息進(jìn)行重點提取會取得一定的成效。遙感系統(tǒng)在成像過程中可能產(chǎn)生“模糊作用”，常使用戶感興趣的線性形跡、紋理等信息顯示得不清晰、不易識別。人們通過目視解譯和人機(jī)交互式方法，對遙感影像進(jìn)行處理，如邊緣增強(qiáng)、灰度拉伸、方向濾波、比值分析、卷積運算等，可以將這些構(gòu)造信息明顯地突現(xiàn)出來。除此之外，遙感還可通過地表巖性、構(gòu)造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構(gòu)造信息，如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術(shù)是邊緣增強(qiáng)。

1．2.2植被波譜特征的找礦意義

在微生物以及地下水的參與下，礦區(qū)的某些金屬元素或礦物引起上方地層的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而使土壤層的成分產(chǎn)生變化，地表的植物對金屬具有不同程度的吸收和聚集作用，影響植葉體內(nèi)葉綠素、含水量等的變化，導(dǎo)致植被的反射光譜特征有不同程度的差異。礦區(qū)的生物地球化學(xué)特征為在植被地區(qū)的遙感找礦提供了可能，可以通過提取遙感資料中由生物地球化學(xué)效應(yīng)引起的植被光譜異常信息來指導(dǎo)植被密集覆蓋區(qū)的礦產(chǎn)勘查，較為成功的是某金礦的遙感找礦、東南地區(qū)金礦遙感信息提取。不同植被以及同種植被的不同器官問金屬含量的變化很大，因此需要在已知礦區(qū)采集不同植被樣品進(jìn)行光譜特征測試，統(tǒng)計對金屬最具吸收聚集作用的植被，把這種植被作為礦產(chǎn)勘探的特征植被，其他的植被作為輔助植被。遙感圖像處理通常采用一些特殊的光譜特征增強(qiáng)處理技術(shù)，采用主成分分析、穗帽變換、監(jiān)督分類(非監(jiān)督分類)等方法。植被的反射光譜異常信息在遙感圖像上呈現(xiàn)特殊的異常色調(diào)，通過圖像處理，這些微弱的異?？梢杂行У乇环蛛x和提取出來，在遙感圖像上可用直觀的色調(diào)表現(xiàn)出來，以這種色調(diào)的異同為依據(jù)來推測未知的找礦靶區(qū)。植被內(nèi)某種金屬成分的含量微小，因此金屬含量變化的檢測受到譜測試技術(shù)靈敏度的限制，當(dāng)金屬含量變化微弱時，現(xiàn)有的技術(shù)條件難以檢測出，檢測下限的定量化還需進(jìn)一步試驗。理論上講，高光譜提取植被波譜的性能要優(yōu)于多光譜很多倍，例如對某一農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行管理，根據(jù)每一塊地的波譜空間信息可以做出灌溉、施肥、噴灑農(nóng)藥等決策，當(dāng)某農(nóng)作物干枯時，多光譜只能知道農(nóng)作物受到損害，而高光譜可以推斷出造成損害的原因，是因為土地干旱還是遭受病蟲害。因此利用高光譜數(shù)據(jù)更有希望提取出對找礦有指示意義的植被波譜特征。

1．2．3礦床改造信息標(biāo)志

礦床形成以后，由于所在環(huán)境、空間位置的變化會引起礦床某些性狀的改變。利用不同時相遙感圖像的宏觀對比，可以研究礦床的剝蝕改造作用；結(jié)合礦床成礦深度的研究，可以對類礦床的產(chǎn)出部位進(jìn)行判斷。通過研究區(qū)域夷平面與礦床位置的關(guān)系，可以找尋不同礦床在不同夷平面的產(chǎn)出關(guān)系及分布規(guī)律，建立夷平面的找礦標(biāo)志。另外，遙感圖像還可進(jìn)行巖性類型的區(qū)分應(yīng)用于地質(zhì)填圖，是區(qū)域地質(zhì)填圖的理想技術(shù)之一，有利于在區(qū)域范圍內(nèi)迅速圈定找礦靶區(qū)。

2遙感找礦的發(fā)展前景

2．1高光譜數(shù)據(jù)及微波遙感的應(yīng)用

高光譜是集探測器技術(shù)、精密光學(xué)機(jī)械、微弱信號檢測、計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。它利用成像光譜儀以納米級的光譜分辨率，成像的同時記錄下成百條的光譜通道數(shù)據(jù)，從每個像元上均可以提取一條連續(xù)的光譜曲線，實現(xiàn)了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取，因而具有巨大的應(yīng)用價值和廣闊的發(fā)展前景。成像光譜儀獲得的數(shù)據(jù)具有波段多，光譜分辨率高、波段相關(guān)性高、數(shù)據(jù)冗余大、空問分辨率高等特點。高光譜圖像的光譜信息層次豐富，不同的波段具有不同的信息變化量，通過建立巖石光譜的信息模型，可反演某些指示礦物的豐度。充分利用高光譜的窄波段、高光譜分辨率的優(yōu)勢，結(jié)合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息，加強(qiáng)高光譜數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用能力。微波遙感的成像原理不同于光學(xué)遙感，是利用紅外光束投射到物體表面，由天線接收端接收目標(biāo)返回的微弱回波并產(chǎn)生可監(jiān)測的電壓信號，由此可以判定物體表面的物理結(jié)構(gòu)等特征。微波遙感具有全天時、全天候、穿透性強(qiáng)、波段范圍大等特點，因此對提取構(gòu)造信息有一定的優(yōu)越性，同時也可以區(qū)分物理結(jié)構(gòu)不同的地表物體，因為穿透性強(qiáng)，對覆蓋地區(qū)的信息提取也有效。微波遙感技術(shù)因其自身的特點而具有很大的應(yīng)用潛力，但微波遙感在天線、極化方式、斑噪消除、幾何校正及輻射校正等關(guān)鍵技術(shù)都有待于深入研究，否則勢必影響微波遙感的發(fā)展。

2．2數(shù)據(jù)的融合

隨著遙感技術(shù)的微波、多光譜、高光譜等大量功能各異的傳感器不斷問世，它們以不同的空間尺度、時間周期、光譜范圍等多方面反映地物目標(biāo)的各種特性，構(gòu)成同一地區(qū)的多源數(shù)據(jù)，相對于單源數(shù)據(jù)而言，多源數(shù)據(jù)既存在互補(bǔ)性，又存在冗余性。任何單源信息只能反映地物目標(biāo)的某一方面或幾個方面的特征，為了更準(zhǔn)確地識別目標(biāo)，必須從多源數(shù)據(jù)中提取比單源數(shù)據(jù)更豐富、有用的信息。多源數(shù)據(jù)的綜合分析、互相補(bǔ)充促使數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不斷發(fā)展。通過數(shù)據(jù)融合，一方面可以去除無用信息，減少數(shù)據(jù)處理量，另一方面將有用的信息集中起來，便于各種信息特征的優(yōu)勢互補(bǔ)。數(shù)據(jù)的融合包括遙感數(shù)據(jù)間的融合、遙感數(shù)捱與非遙感數(shù)據(jù)的融合。融合技術(shù)的實現(xiàn)方法有多種，簡單易行的是對幾何配準(zhǔn)后的像元逐點進(jìn)行四則運算或HIS變換，還有一些方法是對多源數(shù)據(jù)先進(jìn)行預(yù)處理(特征提取、判別分析)后再進(jìn)行信息融合，主要的方法有代數(shù)運算融合、小波變換融合等。蝕變礦物特征光譜曲線的吸收谷位于多光譜數(shù)據(jù)的波段位置，因此可以識別蝕變礦物，但是波段較寬，只對蝕變礦物的種屬進(jìn)行分類。與可見一紅外波段的電磁波相比，雷達(dá)波對地面的某些物體具有強(qiáng)的穿透能力，能夠很好地反映線性、環(huán)性溝造。雷達(dá)圖像成像系統(tǒng)向多波段、多極化、多模式發(fā)展，獲取地表信息的能力越來越強(qiáng)?？偟膩碚f，多光譜、高光譜數(shù)據(jù)的光譜由線特征具有區(qū)分識別巖石礦物的效果，所以對光學(xué)圖像與雷達(dá)圖像進(jìn)行融合處理，既能提高圖像的分辨率、增強(qiáng)紋理的識別能力，又能有效地識別礦物類型。盡管融合技術(shù)的研究取得了一些可喜的進(jìn)展，但未形成成熟的理論、模型及算法，缺乏對融合結(jié)果的有效評價手段。在以后的研究中，應(yīng)該深入分析各種圖像的成像機(jī)理及數(shù)據(jù)間的相關(guān)性、互補(bǔ)性、冗余性等，解決多源數(shù)據(jù)的輻校正問題，發(fā)展空間配準(zhǔn)技術(shù)。

2.33S的結(jié)合

3s是遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)的簡稱。利用GPS能迅速定位，確定點的位置坐標(biāo)并科學(xué)地管理空間點坐標(biāo)。海量的遙感數(shù)據(jù)需龐大的空間，因此要有強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，隨著當(dāng)今人力資源價格的升高，在區(qū)域范圍內(nèi)找礦時，遙感表現(xiàn)出最小投入獲得最大回報的優(yōu)勢，那么RS與GIS的結(jié)合也勢在必行，因為GIS更有利于區(qū)域范圍的影像管理及瀏覽。隨著3S技術(shù)發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的可解譯程度與解譯速度得到進(jìn)一步提高，目前，地質(zhì)工作者嘗試將3S與VS(可視化系統(tǒng))、CS(衛(wèi)星通訊系統(tǒng))等技術(shù)綜合應(yīng)用，取得了較好的效果。

2．4圖像接收、處理及信息提取技術(shù)的發(fā)展完善

由傳感器接收的地物光譜信息傳到地面接收站，在計算機(jī)操作平臺上進(jìn)行圖像的處理以及遙感信息提取。隨著傳感器的發(fā)展、數(shù)據(jù)量的增大，從海量的遙感數(shù)據(jù)中提取有用的、相對微量的找礦信息不是一件容易的事，傳感器的發(fā)展是信息提取的前提，圖像處理技術(shù)的開發(fā)是信息提取的關(guān)鍵。為了提取更客觀有效的找礦信息，需要進(jìn)行以下幾方面的工作：

(1)進(jìn)一步發(fā)展高分辨率傳感器，以便接收更微弱、細(xì)小的地質(zhì)信息；

(2)加強(qiáng)信息提取方法的研究解決計算機(jī)處理的技術(shù)問題，例如補(bǔ)償信號在傳感器的誤差、校正輻射、地形起伏等引起的圖像失真等；

(3)在選擇參與信息提取的波段時，深入波段選取依據(jù)的理論研究，例如進(jìn)行巖石樣品的光譜測試，礦物識別與分析是遙感地質(zhì)信息提取的核心，所以需要確定不同類型的礦物在各波段的吸收性。同樣在利用植物地化找礦時需配套精密的物質(zhì)成分分析儀器及技術(shù)等；

(4)遙感圖像處理海量數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后的一景圖數(shù)據(jù)量很大，為保障數(shù)據(jù)處理速度，需要強(qiáng)大的計算機(jī)技術(shù)(硬件與軟件)支撐，：圖像處理中要將算法轉(zhuǎn)化為計算機(jī)的可識別語句，需要計算機(jī)語言的發(fā)展。發(fā)展有利于提高遙感圖像的信噪比、優(yōu)化信息提叉的軟件平臺，實現(xiàn)不同格式圖像問的兼容性。

篇4

1 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(GPS,Global Positioning System)是由地球?qū)Ш叫l(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶GPS接收機(jī)等3個主要部分組成?，F(xiàn)在最常用的是美國GPs系統(tǒng),它包括在離地球約20 O00km高空近似圓形軌道上運行的24顆地球?qū)Ш叫l(wèi)星,其軌道參數(shù)和時鐘由設(shè)于世界各大洲的5個地面監(jiān)測站與設(shè)于其本土的一個地面控制站進(jìn)行監(jiān)測和控制,使得在近地曠野的GPS接收機(jī)在晝夜任何時間、任何氣象條件下最少能接受到4顆以上衛(wèi)星的信號。通過測量每一衛(wèi)星發(fā)出的信號到達(dá)接收機(jī)的傳輸時間,即可計算出接收機(jī)所在的地理空間位置。

農(nóng)田養(yǎng)分信息具有顯著的空間屬性,其空間變異性很大。在數(shù)據(jù)采集過程中,其位置的識別是與數(shù)據(jù)監(jiān)測密不可分的,因此需要對信息進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。

全球定位系統(tǒng)(GPS)提供了全天候、實時精確定位的測量手段。數(shù)字農(nóng)業(yè)中,GPS主要是用來確定在田間的位置,結(jié)合其土壤的含水量、氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)和病蟲害等不同信息的分布情況,輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌溉、施肥、噴藥等田間操作,其作用從本質(zhì)來說是提供三維位置和時間。GPS主要應(yīng)用于以下3個方面:一是智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的動態(tài)定位(即根據(jù)管理信息系統(tǒng)發(fā)出的指令,實施田間的精準(zhǔn)定位);二是農(nóng)業(yè)信息采集樣點定位(即在農(nóng)田設(shè)置的數(shù)據(jù)采集點、自動或人工數(shù)據(jù)采集點和環(huán)境監(jiān)測點均需GPS定位數(shù)據(jù));三是遙感信息GPS定位(即對遙感信息中的特征點用GPS采集定位數(shù)據(jù),以便于GIS配套應(yīng)用)。由于GPS存在較大的誤差,所以差分GPS(即DGPS)越來越受到人們的重視。DGPS可以消除衛(wèi)星鐘差、星歷誤差、電離層和對流層延遲誤差等,從而使定位精度大幅度提高。

2 遙感技術(shù)遙感技術(shù)(RS,Remote Sensing)的基本原理是利用物體的電磁波特性,通過觀測物體的電磁波,從而識別物體及其存在的環(huán)境條件。遙感技術(shù)系統(tǒng)由傳感器、遙感平臺及遙感信息的接受和處理系統(tǒng)組成。

其中,接受從目標(biāo)反射或輻射的裝置叫做遙感器(如掃描儀、雷達(dá)、攝影機(jī)、攝像機(jī)和輻射計等),裝載遙感器的平臺稱遙感平臺(如飛機(jī)和人造衛(wèi)星等)。經(jīng)過遙感器得到的數(shù)據(jù)在使用前應(yīng)根據(jù)用途需要做相應(yīng)的糾正、增強(qiáng)、變換、濾波和分類等處理。

遙感(RS)技術(shù)是未來數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源,它可以提供大量的田間時空變化信息。遙感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要以下3個方面:一是作物長勢及其背景的監(jiān)測,運用高分辨率(米級分辨率)傳感器,在不同的作物生長期實施全面監(jiān)測,并根據(jù)光譜信息進(jìn)行空間定性和定位分析,為定位處方農(nóng)作提供依據(jù);二是作物冠層多光譜監(jiān)測,利用地物光譜儀和多光譜相機(jī)獲取的信息,監(jiān)測葉綠素密度的變化,并分析其變化與養(yǎng)分的關(guān)系;三是運用多光譜遙感信息(紅外波段),在有作物條件下監(jiān)測土壤水分。

3 田間信息獲取技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3.1 土壤水分和養(yǎng)分信息獲取技術(shù)國內(nèi)外已開始研究采用各種不同的手段來獲取土壤水分和養(yǎng)分信息。目前,除了一些傳統(tǒng)的常規(guī)測量方法外,已嘗試采用的較新的技術(shù),包括遙感、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)和地面?zhèn)鞲屑夹g(shù)等。其中,實踐較多的是以電子技術(shù)為支撐的地面信息傳感技術(shù)和以空間技術(shù)為支撐的遙感信息采集技術(shù)。

土壤水分信息的獲取相對于其他土壤養(yǎng)分更易掌握,因此對土壤水分測量方法的研究已經(jīng)取得了顯著成果。各種在線式的測量方法相繼產(chǎn)生,如電阻法、時域反射法(TDR法)、頻域反射法(FDR法)、中子散射法和近紅外光譜法等。這些方法均有一定的局限性:一是電阻法的測量精度受土壤含水率的影響很大;二是時域反射法在低頻(≤20MHz)工作時較易受到土壤鹽度、粘粒和容重的影響,而且價格比較高;三是頻域反射法的讀數(shù)強(qiáng)烈地受到電極附近土體孔隙和水分的影響,特別是對于使用套管的FDR測量;四是中子散射法雖然測量方法簡單,但儀器設(shè)備昂貴,并且存在潛在的輻射危害。對于土壤養(yǎng)分信息(土壤中的N,P,K,pH值、有機(jī)質(zhì)、含鹽量和電導(dǎo)率)的獲取技術(shù),常規(guī)化學(xué)試驗測量方法仍是現(xiàn)在土壤養(yǎng)分信息獲取的主要手段。該方法具有破壞性和不及時性等缺陷,因此隨著近紅外光譜技術(shù)的不斷完善和應(yīng)用的廣泛性,用近紅外光譜技術(shù)來檢測土壤養(yǎng)分已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點。

近紅外光譜法是根據(jù)水的紅外吸收光譜來進(jìn)行測量的,在紅外區(qū)內(nèi),水的吸收波長為1 200,l 450,1 940和2 950nm,測量方式有反射式、透射式和反射透射復(fù)合式等幾種。紅外光譜水分儀具有無接觸、快速、連續(xù)測量、測量范圍大、準(zhǔn)確度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點,適用于在線水分監(jiān)測,但在測量自然物體時因表面不規(guī)則使得反射率不穩(wěn)定,影響測量精度,需對樣本做簡單處理。

土壤其他養(yǎng)分信息的研究主要包括土壤中N,P,K,pH值、有機(jī)質(zhì)、含鹽量和電導(dǎo)率等信息的采集?，F(xiàn)在,除了常規(guī)化學(xué)試驗測量方法外,用近紅外反射光譜法來測量土壤養(yǎng)分已成為國內(nèi)外諸多學(xué)者研究的重點。Shibusawa等指出,用400~1 900nm波段來預(yù)測土壤濕度、pH值、土壤電導(dǎo)率和土壤有機(jī)質(zhì)等,其相關(guān)系數(shù)從0.19變化到0.87 ;李民贊研究了基于可見光光譜分析的土壤參數(shù)分析,在1 1O0, 1 350,1 398,2 210nm處建立了多元線性回歸模型,相關(guān)系數(shù)為0.934 ;健等用近紅外光譜法分析了土壤中的有機(jī)質(zhì)和氮素 ;He等對土壤電導(dǎo)率和常量元素的測量 ;鮑一丹等應(yīng)用光譜技術(shù)研究了土壤粒度和含水量對預(yù)測土壤氮含量的影響 。

3.2 作物長勢的監(jiān)測技術(shù)對農(nóng)作物長勢的動態(tài)監(jiān)測可以及時了解農(nóng)作物的生長狀況、土壤墑情、肥力及植物營養(yǎng)狀況,以便及時采取各種管理措施,保證農(nóng)作物的正常生長。同時,可以及時掌握大風(fēng)或降水等天氣現(xiàn)象對農(nóng)作物生長的影響,監(jiān)測自然災(zāi)害或病蟲害對作物產(chǎn)量造成的損失等,為農(nóng)業(yè)政策的制訂和糧食貿(mào)易提供決策依據(jù)。

應(yīng)用遙感技術(shù)可對大面積農(nóng)作物的長勢進(jìn)行監(jiān)測,其基本方法是利用覆蓋周期短而面積大的NOAA衛(wèi)星資料,對地面植被吸收的光譜信息和地面實際情況進(jìn)行分析,并結(jié)合常規(guī)的方法和資料,建立作物監(jiān)測模式,用以監(jiān)測作物長勢,苗情監(jiān)測通報,指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)¨ 。國際上,關(guān)于農(nóng)作物生長狀況遙感監(jiān)測與估產(chǎn)有3個標(biāo)志性的實驗計劃,即美國的LACIE計劃、A—GRISTARS計劃和歐盟的MARS計劃。1974—1977年,美國農(nóng)業(yè)部(USDA)、國家海洋大氣管理局(NOAA)、美國宇航局(NASA)和商業(yè)部合作主持了“大面積農(nóng)作物估產(chǎn)實驗”,主要品種是小麥,地區(qū)范圍是美國、加拿大和前蘇聯(lián)。1980—1986年,執(zhí)行LACIE計劃的幾個部門又合作開展了“農(nóng)業(yè)和資源的空間遙感調(diào)查計劃”,其中包括世界多種農(nóng)作物長勢評估和產(chǎn)量預(yù)報。歐盟所屬的聯(lián)合研究中心遙感

應(yīng)用研究所通過實施“遙感農(nóng)業(yè)監(jiān)測”項目,即MARS計劃,也成功地建成了歐盟區(qū)的農(nóng)作物估產(chǎn)系統(tǒng),并將結(jié)果應(yīng)用于諸如農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼與農(nóng)民申報核查等歐盟的共同農(nóng)業(yè)政策。在農(nóng)作物長勢監(jiān)測的方法上,國外科學(xué)家主要圍繞適合大面積監(jiān)測的NOAA—AVHRR的應(yīng)用進(jìn)行了多方面的探索,取得了許多突破進(jìn)展¨卜”J。我國利用氣象衛(wèi)星監(jiān)測作物生長狀況的研究始于20世紀(jì)80年代中期,并應(yīng)用氣象衛(wèi)星對農(nóng)作物長勢進(jìn)行宏觀監(jiān)測的理論和方法進(jìn)行了研究 。

3.2.1 作物根系信息監(jiān)測技術(shù)作物根系信息基本上是通過圖像識別的方法來得到的。例如加拿大產(chǎn)的ET一100根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),運用透明管材埋設(shè)在需要研究的根系周圍,使用特殊圖像捕捉系統(tǒng)對根系照相,然后借助專業(yè)根系分析系統(tǒng)對混合圖像進(jìn)行分析,從而跟蹤了解其生長過程。

這種方法可以非破壞性地動態(tài)追蹤分析根系形態(tài)因子,根系相關(guān)數(shù)據(jù)能夠定量化,還可以根據(jù)用戶需求監(jiān)測土壤水分狀況,從而研究根系所在區(qū)域內(nèi)溶質(zhì)運移及水分脅迫所引起的生理變化。該方法已廣泛應(yīng)用于園藝植物培養(yǎng)和作物生長模型研究等領(lǐng)域。

3.2.2 光合作用測定技術(shù)光合作用測定的一個例子是用葉室內(nèi)裝備最新的小型紅外氣體分析傳感器(IRGA),測量溫度和光合有效輻射(PAR)的傳感器接收信號,再用便攜式微處理器控制葉室內(nèi)的二氧化碳和水蒸汽濃度,并測量二氧化碳和水蒸汽交換。CIRAS一1植物光合測定儀根據(jù)精密測量葉片表面CO 濃度及水分的變化情況,來考察葉片與植物光合作用相關(guān)的參數(shù),用以測量植物葉片的光合速率、蒸騰速率和氣孑L導(dǎo)度等與植物光合作用相關(guān)的參數(shù)。

3.3 作物營養(yǎng)監(jiān)測技術(shù)葉綠素是吸收光能的物質(zhì),對作物的光能利用有直接影響。葉綠素含量和作物的光合能力、發(fā)育階段以及氮素狀況有較好的相關(guān)性。由于葉綠素之間的含氮量和葉變化趨勢相似,通常認(rèn)為可以通過測定葉綠素來監(jiān)測植株氮素營養(yǎng)。

葉綠素的常規(guī)測定使用分光光度計法,因為這種方法要進(jìn)行組織提取和分光光度計的測定,所以既耗時間又對植被造成損傷。另外,從大田到實驗室的運輸和樣本制備過程中很可能損失葉綠素,進(jìn)而導(dǎo)致葉綠素含量發(fā)生變化 。

目前,應(yīng)用較多的是一種日本生產(chǎn)的SPAD一502葉綠素儀。這種葉綠素儀的工作原理是采用兩個不同波長的光源分別照射植物葉片表面,通過比較穿過葉片的透射光光密度差異而得出SPAD值。因此,SPAD值是一個無量綱的比值,與葉片中的葉綠素含量成正相關(guān)。在葉綠素儀應(yīng)用的研究中,各研究者所采用的測定部位都大體相同,即作物生長前期取新展開的第一片完全展開葉作為測定部位,生長后期則取功能葉(小麥取旗葉和玉米取穗位葉)作為測定部位。

葉綠素儀在玉米株與株之間的測定值可能會相差15% ,在同一片葉上不同位置的測定值也不同。一般認(rèn)為,距離葉基部55% 處的SPAD測定值較大,且偏差較小,是合適的測試位點。

便攜式高光譜儀是一種非損傷性測定葉綠素的方法,它通過測定綠色植物葉片的反射率、透射率和吸收率來測定葉綠素含量,這決定了高光譜技術(shù)在植被葉綠素含量評價研究中具有不可替代的作用。國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)對作物氮元素的高光譜及光譜測量進(jìn)行了研究,并且各種反射率比值及植被指數(shù)用于監(jiān)測植物的氮素虧缺 1卜 。王人潮等利用葉綠素計和高光譜快速測定了大麥的營養(yǎng)狀況,結(jié)果表明,可以通過光譜法來測定大麥的氮素水平¨ ;IJi等應(yīng)用反射光譜檢測了茶葉的葉綠素含量 ;方慧等應(yīng)用光譜技術(shù)檢測了油菜葉片中葉綠素含量¨ 。光譜監(jiān)測提供了一種自動、快速和非損傷性的植物營養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測方法,并且田問不同處理之間的冠層光譜差異為高光譜和多光譜遙感大面積監(jiān)測氮素營養(yǎng)提供了可行性。

3.4 作物冠層多光譜監(jiān)測技術(shù)植物冠層光譜特性是植物光譜特性與背景土壤光譜特性的綜合。隨著植物冠層的發(fā)育,土壤光譜特性的作用逐漸下降;在植物衰老時,土壤背景的作用又逐漸增大。一般葉面積指數(shù)(LAI)達(dá)到3左右時,冠層在可見光和中紅外波段的光譜反射率基本穩(wěn)定;而在近紅外波段,LAI達(dá)到5~6時,光譜反射率才能飽和。冠層光譜反射率還受太陽光入射角、雙向反射、氣溶膠和風(fēng)速等諸多外部因素的影響。由于植物營養(yǎng)狀況能影響葉面積、冠層形態(tài)和內(nèi)在生理特征,而且不同營養(yǎng)元素的影響程度也不同,因此利用冠層光譜分析可以診斷植物營養(yǎng)狀況?，F(xiàn)代”精細(xì)農(nóng)業(yè)”的一個非常重要的技術(shù)手段,就是利用遙感技術(shù)監(jiān)測作物的營養(yǎng)狀況與長勢。與葉片光譜特性一樣,氮素營養(yǎng)對冠層光譜特性影響的研究最為系統(tǒng)和深入。

隨著氮素營養(yǎng)水平的提高,光譜反射率在可見光和中紅外波段降低,而在近紅外波段卻增加。診斷水稻冠層氮素營養(yǎng)水平的敏感波段為760~900 nm,630~ 690 nm和520~550 nm。不同氮素營養(yǎng)水平下的冠層光譜反射率存在著明顯差異,經(jīng)植被指數(shù)轉(zhuǎn)換后差異更為顯著與穩(wěn)定。因此,利用冠層光譜測試可以區(qū)分作物的氮素營養(yǎng)水平。

植物中磷鉀營養(yǎng)水平與冠層光譜特性的關(guān)系研究較少見?？偟膩碚f,磷鉀對光譜特性的影響不如氮明顯。在水培和砂培條件下,不同磷鉀水平的植物冠層光譜反射率存在顯著差異,磷鉀營養(yǎng)對冠層光譜特性的影響與氮的影響相似。隨著磷鉀營養(yǎng)水平的提高,可見光波段的光譜反射率下降,而在近紅外波段卻有明顯增加。利用光譜分析,可區(qū)分3~5級的磷鉀營養(yǎng)水平。在田間條件下,由于磷鉀的缺乏不嚴(yán)重,有時結(jié)果不太一致。

還未見報導(dǎo)。由于它們對葉面積、生物量以及葉片葉綠素等生理生化性質(zhì)的影響與大量元素具有相似性,預(yù)計中量及微量元素對冠層光譜特征的影響也具有相似性,但影響程度將會差異較大。

目前,在國外應(yīng)用的一種田間便攜式分光儀可以方便地檢測作物的冠層反射系數(shù)。用數(shù)學(xué)方法將幾個波長下得到的反射系數(shù)進(jìn)行合并就可以得到作物的“光譜系數(shù)”,或稱之為探測值。經(jīng)過優(yōu)化的光譜系數(shù)在作物的拔節(jié)期和抽穗期與作物的供氮狀況密切相關(guān)。利用這種分光儀探測原理,并加以改進(jìn)而研制的拖拉機(jī)機(jī)載探測施肥系統(tǒng)已經(jīng)很成熟。它通過探測系統(tǒng)將作物冠層信息輸入計算機(jī),經(jīng)處理得出作物的需肥情況,計算機(jī)通過協(xié)調(diào)拖拉機(jī)步進(jìn)速度和DGPS(差分GPS)數(shù)據(jù),在考慮探測器間距離和施肥區(qū)范圍基礎(chǔ)上控制施肥操作。

作物冠層反射和土壤背景輻射在紅外膠片上為不同的輻射顯影。照片經(jīng)計算機(jī)處理后,每個像素的色度變化都可以表示出作物反射光線的情況,而作物反射光線特性的變化正是作物營養(yǎng)變化,特別是氮營養(yǎng)狀況發(fā)生變化的結(jié)果。這樣分析作物冠層照片就可以準(zhǔn)確地分析作物的氮營養(yǎng)狀況。Hansen等用高光譜反射分別對小麥的冠層生物量和氮含量進(jìn)行了研究 ;Daughtry等通過葉片和冠層反射率來預(yù)測玉米葉片的葉綠素含量 ;馮雷等應(yīng)用多光譜技術(shù)檢測了油菜葉片中葉綠素含量 J。

3.5 作物病蟲害診斷及雜草識別技術(shù)病蟲害是影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因子,及時、準(zhǔn)確與有效地檢測病蟲害的發(fā)生時間和發(fā)生程度是采取治理措施的基礎(chǔ)。

目前,用雷達(dá)監(jiān)測飛性昆蟲、孢子捕捉器監(jiān)測一些作物病原菌、性信息素誘芯或誘餌監(jiān)測田間鱗翅目害蟲以及燈光誘集飛行趨光性昆蟲等,都是利用有害生物的習(xí)性開發(fā)出的相對省工和省時的監(jiān)測手段。

隨著遙感和高光譜技術(shù)的廣泛應(yīng)用,用光譜和遙感技術(shù)來監(jiān)測作物病蟲害的研究也取得了一定的進(jìn)展。

北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心采用高光譜遙感監(jiān)測小麥條銹病、白粉病和蚜蟲,以達(dá)到大面積、快速、無破壞的病蟲害監(jiān)測和預(yù)測預(yù)報的目的。美國利用衛(wèi)星遙感圖片分析監(jiān)測森林舞毒蛾擴(kuò)散及危害程度,監(jiān)測草地蝗蟲危害等。中國科學(xué)院利用綜合航空多光譜數(shù)字相機(jī)成像系統(tǒng),監(jiān)測蝗蟲及主要棉花害蟲。中科院還利用TM圖像遙感監(jiān)測東亞飛蝗的棲息地蘆葦?shù)闹脖恢笖?shù)和監(jiān)測蝗災(zāi)的動態(tài)變化。北京農(nóng)林科學(xué)院利用TM衛(wèi)星圖片監(jiān)測麥蚜對冬小麥的危害。吳迪等應(yīng)用光譜和多光譜技術(shù)對茄子和番茄的灰霉病進(jìn)行了早期診斷識別 -27]。

隨著人們 環(huán)境保護(hù)意識的提高和對農(nóng)藥殘留物的重視,對田間雜草清除的研究也逐漸受到許多學(xué)者的重視。雜草一作物區(qū)分的研究可分為3種:一是人工區(qū)分;二是航空遙感技術(shù);三是光學(xué)傳感器。人工區(qū)分目前是區(qū)分作物和土壤背景的最佳方法,但既費時又費力;航空圖片雖然可以在短時間內(nèi)獲得作物大范圍的圖像,但是研究表明雜草密度對圖像的可視性有嚴(yán)重的影響 ;基于地面多光譜傳感器的研究使得對單種作物一雜草的研究有了進(jìn)一步的進(jìn)展 。。。

篇5

1多源遙感數(shù)據(jù)源

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，越來越多的不同類型的遙感傳感器數(shù)據(jù)被用于對水域的觀測。不同類型的遙感數(shù)據(jù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖信息提取中具有各自的優(yōu)勢和特性，因而也對應(yīng)有不同的應(yīng)用領(lǐng)域和信息提取精度。一般來說，多光譜遙感記錄了地物的反射、輻射波譜特征，擁有豐富的地物空間分布及光譜信息，有助于識別水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)信息提取的主要信息源。但大多數(shù)多光譜遙感圖像數(shù)據(jù)空間分辨率相對較低，即空間的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力比較差，將多光譜圖像和全色圖像融合，可有效提高圖像解譯能力。目前常用的識別水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要有全色圖像、多光譜圖像和微波雷達(dá)圖像等，具體參數(shù)如表1所示。SAR具有全天時、全天候、多波段、多極化工作方式、可變側(cè)視角、穿透能力強(qiáng)等特點，SAR圖像中則含有豐富的地表紋理結(jié)構(gòu)信息。在沿海水域，由于海水對微波雷達(dá)的回波能量較弱，而養(yǎng)殖用的基座、圍欄和網(wǎng)箱等回波能量較強(qiáng)，色調(diào)比周圍的海水更亮，二者對比度較大，因而可從SAR圖像中提取養(yǎng)殖區(qū)域的相關(guān)信息。此外，在進(jìn)行精度驗證時，還可利用GoogleEarth平臺提供的在線照片，這為實地調(diào)查驗證提供了便利。

2水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域的識別方法

由于受研究時間、研究區(qū)域和數(shù)據(jù)源等客觀因素的限制，還沒有一種方法是最普遍和最佳的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的識別方法。目前常用的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)識別方法主要有目視解譯、基于比值指數(shù)分析的信息提取、基于對應(yīng)分析的信息提取、基于空間結(jié)構(gòu)分析的信息提取以及基于面向?qū)ο蟮男畔⑻崛〉取?/p>

2．1目視解譯目視解譯是遙感應(yīng)用最常用、最基本的方法之一。它根據(jù)遙感圖像目視解譯標(biāo)志(位置、形狀、大小、色調(diào)、陰影、紋理、圖形及相關(guān)布局等)和解譯經(jīng)驗，與多種非遙感信息資料相結(jié)合，運用相關(guān)知識，采用對照分析的方法，進(jìn)行由此及彼、由表及里、去偽存真、循序漸進(jìn)的綜合分析和邏輯推理，從遙感圖像中獲取需要的專題信息。目前，目視解譯一般都采用人機(jī)交互方式。在解譯前先通過遙感圖像處理軟件對圖像進(jìn)行必要的預(yù)處理，包括圖像增強(qiáng)、圖像融合等，有效地改善圖像的可識別能力，突出主要信息，提高判讀的精度。楊英寶等依據(jù)6景TM圖像和3期高精度航片，利用人機(jī)交互式解譯方法分析了東太湖20世紀(jì)80年代以來網(wǎng)圍養(yǎng)殖的時空變化情況［6］;李新國等采用3景航空圖像對東太湖的網(wǎng)圍養(yǎng)殖面積動態(tài)變化進(jìn)行人機(jī)交互目視解譯［7］;樊建勇等在經(jīng)過增強(qiáng)處理后的SAR圖像上，對膠州灣海域養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行了交互跟蹤矢量化［8］;褚忠信等利用不同時期的TM圖像，對黃河三角洲平原水庫與水產(chǎn)養(yǎng)殖場面積進(jìn)行了人機(jī)交互解譯［9］;吳巖峻等用4景ETM+圖像，經(jīng)過多次外業(yè)調(diào)查，建立解譯標(biāo)志，采用人機(jī)交互方法，對海南省海水和島上水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行了勾畫［10］;宮鵬等借助1987—1992年和1999—2002年的TM/ETM+圖像及GoogleEarth平臺提供的高分辨率圖像和部分在線照片，對包括海水養(yǎng)殖場在內(nèi)的全國濕地分布進(jìn)行了目視解譯，并繪制了專題圖［11］。目視解譯簡單易行，而且具有較高的信息提取精度，適用于絕大多數(shù)養(yǎng)殖區(qū)域的識別，但是也存在一定的缺點。當(dāng)解譯人員的專業(yè)知識背景、解譯經(jīng)驗不同時，可能得到不同的結(jié)果，其結(jié)果往往帶有解譯者的主觀隨意性。當(dāng)養(yǎng)殖區(qū)域水體同非養(yǎng)殖區(qū)域水體的光譜特征或空間結(jié)構(gòu)特征等相似時，解譯人員就很難根據(jù)標(biāo)志將其區(qū)分開來，使精度受到影響;而且目視解譯工作量大、費工費時，難以實現(xiàn)對海量空間信息的定量化分析和保證信息的時效性，因此研究遙感信息的自動提取方法已成必然。

2．2基于比值指數(shù)分析的信息提取比值型指數(shù)［12］創(chuàng)建的基本原理就是在同一圖像的多光譜波段內(nèi)，求得每個像元在不同波段的亮度值之比，構(gòu)成新的圖像，以壓制某些造成光照差異的因子或背景的影響，增強(qiáng)地物光譜特征的微小差別，突出目標(biāo)地物的輻射特征。比值型指數(shù)通常又會作歸一化處理，使其數(shù)值范圍統(tǒng)一到－1～1之間。馬艷娟等利用ASTER數(shù)據(jù)，分析養(yǎng)殖水體與非養(yǎng)殖水體在圖像各波段上的特征差異，構(gòu)建用于提取圖像中水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域的指數(shù)(normalizeddifferenceaquacultureindex，NDAI);并分析用NDAI提取得到的結(jié)果中錯分的受大氣、傳感器影響的水體與自然水體的各波段灰度值的分布，構(gòu)建了用來進(jìn)一步提取深海區(qū)域的指數(shù)(marineextractionindex，MEI)，將近海水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的養(yǎng)殖水體與其他水體區(qū)分開［13］，取得了較高的精度。由于比值指數(shù)分析的信息提取方法只考慮各波段上的灰度信息，當(dāng)部分養(yǎng)殖區(qū)在光譜上與深海水域接近或是當(dāng)深海水域光譜并非均一時，會導(dǎo)致錯分。該方法適用于養(yǎng)殖區(qū)與背景環(huán)境光譜差異大的地區(qū)，否則將無法克服傳統(tǒng)遙感分類方法所普遍存在的“椒鹽”噪聲，從而影響信息提取的精度。

2．3基于對應(yīng)分析的信息提取對應(yīng)分析是在因子分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分析方法，又稱“R－Q型因子分析”［14］。該方法已在生物和統(tǒng)計領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用，但在遙感領(lǐng)域的應(yīng)用相對較少。在遙感應(yīng)用中對應(yīng)分析方法既研究圖像波段特征屬性及其相互關(guān)系，也研究像元特征之間的關(guān)系，有利于提高信息提取的精度。王靜等應(yīng)用該方法快速有效地進(jìn)行了滆湖圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)湖泊圍網(wǎng)分布信息的提取［15］。該方法對遙感圖像的質(zhì)量要求較高，并在分析前要進(jìn)行嚴(yán)格有效的圖像預(yù)處理。此外，該方法并無法有效地解決“異物同譜”和“異物同紋理”的分類問題。

2．4基于空間結(jié)構(gòu)分析的信息提取空間結(jié)構(gòu)分析的處理方法有鄰域分析、紋理分析、線性特征提取等。其中，鄰域分析是對波段每一個像元依據(jù)四周鄰近的像元對其進(jìn)行空間分析的方法［16］，分析和運算的像元數(shù)目和位置由掃描窗口確定;紋理表現(xiàn)是指圖像灰度在空間上有序重復(fù)出現(xiàn)的特征，反映了一個區(qū)域中某個像元灰度級的空間分布規(guī)律，其基本分析方法有3類:統(tǒng)計分析方法、結(jié)構(gòu)分析方法和頻譜分析方法。周小成等采用ASTER遙感圖像，以九龍江河口地區(qū)為研究示范區(qū)，利用卷積算子，采用鄰域分析法來增強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖地的空間紋理信息［17］;李俊杰等利用紋理統(tǒng)計分析方法中的灰度共生矩陣(graylevelco－occurrencematrices，GLCM)，選用中巴資源衛(wèi)星02星多光譜數(shù)據(jù)，以白馬湖為試驗區(qū)，提取湖泊圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)，實驗表明紋理量化的均值指標(biāo)能夠較好地反映自然水體、圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)和其他地物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，取得了較理想的效果［18］;林桂蘭等利用方差算法對廈門海灣海上的吊養(yǎng)和網(wǎng)箱養(yǎng)殖進(jìn)行紋理分析，得到養(yǎng)殖專題圖［19］;初佳蘭等選用長?？h廣鹿島海區(qū)的SAR圖像，統(tǒng)計有效視數(shù)(ef-fectivenumberoflooks)，并對圖像進(jìn)行多種方法濾波分析，提取了浮筏養(yǎng)殖信息［20］?；诳臻g結(jié)構(gòu)分析的養(yǎng)殖區(qū)識別方法，適用于近海水產(chǎn)養(yǎng)殖地的自動提取，而不適用于內(nèi)陸水產(chǎn)養(yǎng)殖地，因為后者在空間上的分布孤立，斑塊小，與其他農(nóng)用坑塘水體的空間特征類似，但仍可以作為一種遙感圖像識別的輔助方法。#p#分頁標(biāo)題#e#

2．5基于面向?qū)ο蟮男畔⑻崛∶嫦驅(qū)ο蟮膱D像分析主要思想是:首先將圖像分割成具有一定意義的圖像對象，然后綜合運用地物的光譜特征、紋理、形狀、鄰近關(guān)系等相關(guān)信息，在最鄰近法和模糊分類思想的指導(dǎo)下，確定分割對象所屬類別，得到精度比較高的遙感圖像分類結(jié)果［21］。對于養(yǎng)殖區(qū)分布的提取，面向?qū)ο蟮膱D像分析方法基本步驟包括多精度圖像分割、面向?qū)ο蟮乃憚澐趾头丘B(yǎng)殖水域剔除。首先，使用多精度圖像分割對原始圖像進(jìn)行分割以獲得分割圖斑，并計算各個圖斑的特征，為后繼分析服務(wù);然后，根據(jù)遙感圖像中水域的輻射特性進(jìn)行水陸分割;接著根據(jù)圖斑的光譜、形狀及空間特征提取出面狀、線狀非養(yǎng)殖水域部分;最后，在水陸劃分得到的水域全圖的基礎(chǔ)上剔除以上提取的面狀水系和線狀水系，得到養(yǎng)殖水域提取結(jié)果［22］。謝玉林等利用該方法，對珠江口養(yǎng)殖區(qū)域進(jìn)行了提取，驗證該方法在水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)提取上的可行性［22］;關(guān)學(xué)彬等采用該方法對海南省文昌地區(qū)的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，取得了理想效果［23］;孫曉宇等采用該方法，利用多時相遙感數(shù)據(jù)對珠江口海岸帶地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖場的變化進(jìn)行了提?。?4］。面向?qū)ο蟮膱D像分析將處理的對象從像元過渡到了圖斑的對象層次，更接近人們觀測數(shù)據(jù)的思維邏輯，更利于知識與規(guī)則的融合。在很多情況下，面向?qū)ο蟮倪b感圖像分析方法會比基于像元的分析方法取得更好的效果。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，在解決常規(guī)圖像分類時的椒鹽噪聲效應(yīng)、結(jié)果的可解釋性上有很大優(yōu)勢，因此在高分辨率圖像信息提取中能夠發(fā)揮更大的作用。但是當(dāng)特征及隸屬度函數(shù)選取不當(dāng)時，會出現(xiàn)較嚴(yán)重的誤分現(xiàn)象，此時要結(jié)合目視解譯方法，判別分類結(jié)果的合理性，優(yōu)化隸屬度函數(shù)，重新進(jìn)行分類。

篇6

【關(guān)鍵詞】高分辨率；遙感地質(zhì)；找礦方法

中圖分類號：F406文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、前言

在我國，自90年代以來，遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中已得到了廣泛的應(yīng)用。但隨著國家經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，使得其對石油、煤、多金屬等自然資源需求量不斷增大，對地質(zhì)調(diào)查的深度和區(qū)域要求更高，因此利用傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)和地質(zhì)調(diào)查調(diào)查方法已不能滿足當(dāng)前地質(zhì)勘查的需求。[2-3]隨著高分辨率傳感器技術(shù)的日益成熟，高分辨率影像數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個方面。如何將高分辨率影像數(shù)據(jù)應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域并充分發(fā)揮其優(yōu)勢已成為一個值得探索的課題。

二、傳統(tǒng)影像數(shù)據(jù)特點及地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

1、傳統(tǒng)影像數(shù)據(jù)特點及地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用困境

遙感技術(shù)擁有影像覆蓋面積大、信息量大、獲取信息快等諸多特點，從而使其在地質(zhì)調(diào)查中得到廣泛的應(yīng)用。至20世紀(jì)80年代以來，在我國地質(zhì)調(diào)查中引入了遙感技術(shù)，從此傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查跟上了信息化步伐，這大大提高了地質(zhì)調(diào)查的效率，減少了人力財力的耗費，加快了我國數(shù)字地質(zhì)信息庫的建設(shè)步伐。但由于國家地質(zhì)勘查工作的進(jìn)一步深入和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)對礦產(chǎn)資源的需求，使得采用傳統(tǒng)的低空間分辨率、低光譜分辨率較低影像數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查過程中遇到了新的難題。

2、傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

目前，地質(zhì)調(diào)查中所使用的影像數(shù)據(jù)多為TM、ETM、SPOT等中低分辨率數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)特點及在地質(zhì)調(diào)查中的作用較為廣泛，以ETM數(shù)據(jù)為例。ETM+傳感器是搭載在LANDSAT 7衛(wèi)星上的，它被動接受地表反射的太陽輻射和自身發(fā)射的熱輻射，共有8個波段，覆蓋了從紅外到可見光的不同波長范圍。波段1-5和7為可見光。[4]近紅外以及短波紅外波段，空間分辨率為30米，其中第5和7波段為短波紅外波段；第6波段為熱紅外波段，空間分辨率為60米。其在地質(zhì)調(diào)查中的主要應(yīng)用為：

（一）構(gòu)造解譯

在實際地質(zhì)調(diào)查中，環(huán)形、線型等構(gòu)造對地質(zhì)體構(gòu)造框架起著至關(guān)重要的作用，對地質(zhì)單元之間的接觸關(guān)系、礦產(chǎn)資源的分布等都有很大的關(guān)系，因此構(gòu)造現(xiàn)象在地質(zhì)調(diào)查過程中尤為重要。根據(jù)ETM數(shù)據(jù)的分辨率和傳感器光譜范圍，利用ETM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感地質(zhì)構(gòu)造解譯能在小比例尺下完成地質(zhì)體基本構(gòu)造解譯。對區(qū)域性大斷裂、大斷裂、巖體等均有較好的表象。

（二）巖性解譯

根據(jù)遙感成像原理，不同巖石對太陽光的光譜吸收范圍和反射范圍不同，從而使得傳感器上接收巖石反射的能量不同。ETM數(shù)據(jù)波普范圍為0.45~2.35μm，其中第7波段范圍為2.08~2.35μm，理論上影像對大類巖石具有一定的識別能力。

（三）地質(zhì)災(zāi)害解譯

地質(zhì)災(zāi)害主要表現(xiàn)為滑坡、崩塌、泥石流等。對于較大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害，可以通過ETM、SPOT等中低分辨率影像進(jìn)行解譯。

3、傳統(tǒng)影像在地質(zhì)調(diào)查中的不足

（一）低光譜分辨率，難以滿足巖性解譯需求傳統(tǒng)影像的光譜分辨率較低，其對巖性的鑒別能力有限。在地質(zhì)找礦過程中，除特殊情況外，很難普遍用于直接找礦，尤其是在植被覆蓋區(qū)或者是第四系大范圍覆蓋區(qū)很難直接進(jìn)行應(yīng)用。

（二）低空間分辨率，難以滿足大比例尺地質(zhì)調(diào)查需求在傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查過程中，一般很難直接利用中低分辨率影像進(jìn)行直接地質(zhì)勘查工作，而是需要根據(jù)該地區(qū)地質(zhì)演化過程和地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行合理布線完成地質(zhì)調(diào)查工作。隨著地質(zhì)調(diào)查工作的深入，小比例尺階段的區(qū)調(diào)工作基本結(jié)束，取之而來的是大比例尺和較大比例尺階段的區(qū)調(diào)工作。從而傳統(tǒng)影像難以滿足地質(zhì)單元細(xì)化、地質(zhì)構(gòu)造解體的需求。

（三）低時間分辨率，難以滿足數(shù)字地質(zhì)信息化需求

進(jìn)入21世紀(jì)以來，各領(lǐng)域爭先加快數(shù)字化建設(shè)。數(shù)字地質(zhì)信息化也成為主要的信息化建設(shè)的一部分。傳統(tǒng)影像的周期較長，分辨率較低，難以和現(xiàn)行的地質(zhì)調(diào)查程度對接，從而阻礙了數(shù)字地質(zhì)信息化建設(shè)的步伐。

三、高分辨率影像數(shù)據(jù)在遙感地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

1、高分辨率影像地質(zhì)調(diào)查優(yōu)勢

遙感技術(shù)進(jìn)入21世紀(jì)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展而遙感技術(shù)本身的發(fā)展也是遙感地質(zhì)調(diào)查深化的關(guān)鍵。新型遙感探測技術(shù)，特別是高光譜遙感技術(shù)比起目前常用的多光譜遙感技術(shù)具有更多的波段數(shù)（數(shù)十或數(shù)百個波段，多光譜幾個或十余個），更高的光譜分辨率（帶寬幾至幾十納米；多光譜帶寬則為百至數(shù)百納米），圖譜合一，解像能力到分子級，為遙感直接找礦（主要通過地球化學(xué)礦物組成信息提?。砹诵碌南Ｍ?，而雷達(dá)遙感等新型探測技術(shù)又為這一希望注入了活力。但目前由于難以獲得高空間分辨率的高光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，所以其在地質(zhì)調(diào)查中難以普及應(yīng)用。根據(jù)其空間分辨率和光譜分辨率特點，其在地質(zhì)調(diào)查中廣泛應(yīng)用

于巖性-構(gòu)造填圖、遙感找礦等方面。主要優(yōu)勢表現(xiàn)為：

（一）高分辨率，追蹤地層界線

Worldview-2影像數(shù)據(jù)具有0.5m分辨率，利用其高空間分辨率特點可以更加清楚的跟蹤地層界線，從而大視野、廣角度的圈定地質(zhì)單元界線，使傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查更加直觀、更加精確。[5]同時對于高山、雪域、海洋等無人區(qū)或者工作條件困難的區(qū)域，高分辨率數(shù)據(jù)更是填補(bǔ)了區(qū)域大比例尺地質(zhì)調(diào)查空白，節(jié)省了人力物力的同時完善了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)。

（二）地物識別，圈定巖性界線

地質(zhì)調(diào)查的一個重要任務(wù)就是確定調(diào)查區(qū)巖性組成、區(qū)域構(gòu)造演化。高分辨率數(shù)據(jù)可以利用其高光譜分辨率特點，對調(diào)查區(qū)內(nèi)大類巖石進(jìn)行鑒別，從而結(jié)合該地區(qū)實地勘探路線，明確調(diào)查區(qū)古地質(zhì)環(huán)境，建立構(gòu)造演化模式，完善調(diào)查區(qū)地質(zhì)體系。

（三）結(jié)合地質(zhì)環(huán)境和成礦規(guī)律，精確圈定成礦靶區(qū)

利用高分辨率數(shù)據(jù)完成調(diào)查區(qū)巖性-構(gòu)造解譯后，結(jié)合區(qū)域成礦規(guī)律及調(diào)查區(qū)古地質(zhì)環(huán)境建立調(diào)查區(qū)成礦模型，并精確圈定成礦靶區(qū)。

2、探索高分辨率數(shù)據(jù)地質(zhì)調(diào)查新方法

（一）高中低分辨率數(shù)據(jù)協(xié)作機(jī)制

中低分辨率數(shù)據(jù)在地質(zhì)調(diào)查中能更加有效的體現(xiàn)地質(zhì)體宏觀巖性、構(gòu)造特征，建立調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)體宏觀架構(gòu)。高分辨率數(shù)據(jù)，能有效的展示地質(zhì)體之間精確界線及地質(zhì)體內(nèi)部各巖性單元的接觸關(guān)系。因此，在實際地質(zhì)調(diào)查過程中，建立高中低分辨率數(shù)據(jù)協(xié)作機(jī)制，將宏觀構(gòu)造，細(xì)微結(jié)構(gòu)有機(jī)相結(jié)合能更加有效的利用各種分辨率數(shù)據(jù)優(yōu)勢，深化地質(zhì)調(diào)查程度

（二）信息技術(shù)應(yīng)用

針對礦產(chǎn)資源勘查，后遙感應(yīng)用的技術(shù)構(gòu)成是在信息源上集遙感信息、地質(zhì)信息、地球物理信息、地球化學(xué)信息等多源地學(xué)信息為一體，在方法技術(shù)上集圖像處理技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、三維可視化技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真模擬技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技及傳統(tǒng)地學(xué)方法為一體的信息綜合、方法集成、表達(dá)多維的應(yīng)用技術(shù)。

（三）遙感找礦模式建立和預(yù)測

利用高分辨率影像數(shù)據(jù)圈定巖性-構(gòu)造界線，構(gòu)建遙感找礦影像模式。從找礦的角度說，它表現(xiàn)為一個遙感解譯信息的集成和工作的流程，從影像角度說，它又包括了模式的遙感影像結(jié)構(gòu)。正確而合理的遙感找礦影像模式的建立以典型礦床地質(zhì)研究為前提，確定成礦、控礦的主要因素，以此作為遙感信息獲取的依據(jù)和出發(fā)點，開展進(jìn)一步的遙感系列專題圖像處理和研究工作，將這些要素從相關(guān)的遙感圖像上解譯和提取出來。并通過成礦特征到遙感特征的關(guān)聯(lián)，使之形成有機(jī)的匹配和組合。綜合區(qū)域成礦特征、成礦規(guī)律及控礦條件，建立遙感找礦模型從而進(jìn)行有效的成礦預(yù)測。

四、結(jié)束語

目前，遙感地質(zhì)調(diào)查在地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域扮演者越來越重要的角色，因此合理科學(xué)的利用高分辨率遙感技術(shù)的特長，充分結(jié)合多學(xué)科優(yōu)勢，開展地質(zhì)調(diào)查將是未來遙感地質(zhì)調(diào)查的方向。充分借助信息技術(shù)多角度多元化，構(gòu)建遙感找礦模型，將是未來地質(zhì)找礦新的風(fēng)向標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張磊; 包平.高分辨率影像數(shù)據(jù)在遙感地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用[J]科技視界2012-10-15

篇7

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；地質(zhì)勘查找礦；應(yīng)用

中圖分類號： C35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

礦場資源是眾多自然資源的一種，是人類來意生存的重要的物質(zhì)資源。由于我國人口基數(shù)較大，對礦產(chǎn)資源的使用量需求較高，所以，如何有效開發(fā)利用、合理使用、以及后備資源的補(bǔ)充等方面的研究逐漸成為我國研究的重點。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提高了礦產(chǎn)資源的需求量，同時推動了找礦工作的發(fā)展。在地質(zhì)找礦中運用遙感技術(shù)，主要是通過獲取遙感信息，提取巖石中的礦物信息，并進(jìn)行成礦分析，減輕了地質(zhì)找礦工作的難度，有利于提高地質(zhì)找礦工作的效率和質(zhì)量。

一、遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的運用

1、遙感識別巖石礦物

成礦的賦存條件和物質(zhì)基礎(chǔ)是巖石組合和類型，巖石在成礦過程中具有十分重要的作用，遙感技術(shù)能夠提前巖石礦物信息，研究礦物的光譜特征，遙感技術(shù)中的數(shù)據(jù)提取技術(shù)能夠提取巖性信息。對圖像進(jìn)行增強(qiáng)、變換和分析，能夠使圖像顏色增強(qiáng)，色調(diào)、紋理差異明顯，從而區(qū)分出不同類型的巖石及其巖性組合。同時，遙感技術(shù)的礦物識別功能在地質(zhì)填圖中也發(fā)揮了重要作用。通常，適合對礦物的光譜特征進(jìn)行研究的大氣窗口有兩種：0.4-2.5μm，反映了巖石的反射光譜特征；8-14μm，反映巖石的發(fā)射光譜特征。遙感技術(shù)識別地物依靠其空間特征和地物光譜的差異，高光譜遙感技術(shù)的分辨率很高、波段巨多、數(shù)據(jù)量大，其窄波段能夠?qū)Σ煌瑤r石的吸收特征進(jìn)行區(qū)分，并提取、量化、重建巖石的光譜特征，識別混合象元的模型并進(jìn)行分解分析，區(qū)分出巖石礦物的不同。如今，我國將遙感技術(shù)的巖性識別功能多應(yīng)用在巖石率高、植被稀少的地區(qū)，在植被覆蓋較多的區(qū)域運用較少，對遙感識別巖性技術(shù)的研究重點是高光譜和多光譜提取巖性信息。

2、提取礦化蝕變信息

遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用主要是提取地質(zhì)信息，而巖石的蝕變信息是其中的重要內(nèi)容。圍巖蝕變是圍巖和含礦熱液相互作用產(chǎn)生的，圍巖相應(yīng)的礦床類型、化學(xué)成分與蝕變類型密切相關(guān)。通常，圍巖蝕變范圍超出礦化范圍，因此圍巖蝕變是找礦的有效標(biāo)志。圍巖蝕變的常見類型包括絹云母化、硅化、褐鐵礦化、云英巖化、矽卡巖化和青磐巖化等。巖石礦化蝕變后會與正常巖石在顏色、結(jié)構(gòu)和種類方面形成差異，導(dǎo)致巖石反射光譜差異，蝕變巖石的光譜波形出現(xiàn)異常，為遙感技術(shù)提取圖像信息提供了科學(xué)依據(jù)。所以利用遙感技術(shù)能夠識別圖像異常，找出準(zhǔn)確的圍巖礦化蝕變區(qū)域和開采位置?，F(xiàn)階段，我國大多使用ASTER、ETM+數(shù)據(jù)和遙感微波數(shù)據(jù)等作為數(shù)據(jù)源，其中ETM+數(shù)據(jù)源應(yīng)用最多，將該數(shù)據(jù)作為信息來源，通過彩色圖像合成法對單波段的圖像進(jìn)行分類，并提取區(qū)域生金礦的蝕變信息，從而有效圈定異常礦化蝕變信息，結(jié)合野外驗證工作，能夠發(fā)現(xiàn)礦化蝕變帶；此外，利用ETM+數(shù)據(jù)，對圖像實施大氣校正、幾何校正等預(yù)先處理，并通過掩膜方法提取了礦化蝕變信息，從而發(fā)現(xiàn)了多個金、銅礦點。

3、提取地質(zhì)構(gòu)造信息

地質(zhì)構(gòu)造信息也是地質(zhì)信息的重要組成部分。通過戶外地質(zhì)觀察發(fā)現(xiàn)，礦化蝕變區(qū)域是沿著地質(zhì)構(gòu)造分布。成礦的主要條件即地質(zhì)構(gòu)造，對內(nèi)生礦床作用顯著。提取的主要地質(zhì)構(gòu)造信息是環(huán)形影像和線性影像。構(gòu)造環(huán)境不同導(dǎo)致提取出的成礦信息不盡相同。例如，不同區(qū)域的破碎斷裂帶、節(jié)理帶的線狀信息、火山盆地、熱液活動、深成巖漿等環(huán)狀信息、賦礦巖層、礦源層等帶狀信息、蝕變、礦化等色塊、色帶、色環(huán)異常信息。通過多波段數(shù)據(jù)，能夠綜合解譯礦區(qū)構(gòu)造信息，從而確定礦區(qū)的成礦構(gòu)造和成礦環(huán)境；結(jié)合幾何學(xué)方法，定量分析礦區(qū)線性構(gòu)造，能夠確定成礦遠(yuǎn)景區(qū)。遙感技術(shù)具有成像模糊功能，能夠使研究區(qū)域的線性紋理和形跡逐漸清晰，拉伸遙感影像的灰度、增強(qiáng)圖像邊緣、進(jìn)行比值分析、方向濾波、卷積運算后，突顯出了構(gòu)造信息。同時，通過分辨率較高的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，能夠使構(gòu)造信息更加清晰。統(tǒng)計分析解譯的環(huán)形或線性影像，并結(jié)合物探、化探等相關(guān)資料，能夠明確成礦構(gòu)造的特征及其分布；通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法，能夠分形解譯出遙感圖像的線性構(gòu)造，驗證內(nèi)生金屬礦與線性構(gòu)造之間的分布規(guī)律，從而明確找礦靶區(qū)；利用地質(zhì)構(gòu)造、水系特征、地表巖性、植被分布、山谷地貌等信息，能夠提取出地質(zhì)構(gòu)造隱伏信息。

4、利用植被波譜特征確定找礦位置

地下水和微生物能夠引發(fā)地表礦化巖石結(jié)構(gòu)和成分的變化，從而改變巖石上覆蓋的土壤成分。遙感技術(shù)的利用生物化學(xué)方法確定找礦位置的原理是：植物生長會吸收巖石和土壤中蘊含的礦物元素，礦物元素與植物生物循環(huán)共同作用，形成植物組織，對植物酶的活性具有直接影響。當(dāng)植物體內(nèi)重金屬積累超過閾值后，便會出現(xiàn)毒化作用，對植物生存必要的生命元素的吸收產(chǎn)生抑制作用，使植物在生態(tài)和生理方面出現(xiàn)變異。這些變異使植物的光譜反射率以及光譜波形變化異常，反映在在遙感圖像上，則呈現(xiàn)出色彩、色度和灰度的變化，而遙感技術(shù)則能夠提取或探測出這些特征。

5、提取多光譜遙感蝕變信息

多光譜遙感技術(shù)具有多光譜攝影和系統(tǒng)掃描的功能，對不同普段的電磁波譜進(jìn)行攝影遙感，從而獲取植被和其他地物的影像。多光譜遙感能夠影像的結(jié)構(gòu)和形態(tài)差異或光譜特征對不同地物進(jìn)行判別，增加了遙感信息量。多光譜遙感由于空間分辨率和波譜分辨率的影像，其數(shù)據(jù)源在地質(zhì)找礦運用中受到一定限制，但是新的數(shù)據(jù)源出現(xiàn)為地質(zhì)找礦提供了更加有效的信息。其中，ASTER遙感數(shù)據(jù)具有較多波段、更高的空間分辨率和更窄的光譜范圍，在提取礦化信息時具有顯著優(yōu)勢。需要重視的是，單一數(shù)據(jù)源只能夠反映出目標(biāo)地物的單一特征，在判別地物時并不準(zhǔn)確，集中多源數(shù)據(jù)，能夠匯總有效信息，剔除無效信息。數(shù)據(jù)源集中包括遙感數(shù)據(jù)之間和遙感與非遙感數(shù)據(jù)融合。目前，遙感找礦中應(yīng)用最為廣泛的是物探、化探和多光譜的融合。

二、遙感技術(shù)在找礦工作中的利用

1、線性構(gòu)造與成礦之間的關(guān)系

通過對線性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，需找成礦的可能性地質(zhì)地貌所形成的線性構(gòu)造，會對成礦有一定的影響。通常情況下，在地質(zhì)地貌發(fā)生變化比較大的地區(qū)會出現(xiàn)礦產(chǎn)，比如巨型斷裂帶。但是，很多具有工業(yè)遠(yuǎn)景的礦床主要分布在平行的次級斷裂以及節(jié)理帶之中。通過感知地形結(jié)構(gòu)，對礦區(qū)的特點進(jìn)行分析在利用遙感圖像中，可以得知，巖漿區(qū)中的礦床一般會存在與剪切應(yīng)力場的拉張區(qū)域，在利用遙感技術(shù)進(jìn)行技術(shù)處理，可以使人們的目光鎖定在該區(qū)域之內(nèi)，對拐點的附近進(jìn)行勘察，從而減少時間與精力。

2、環(huán)形構(gòu)造影像與成礦之間的關(guān)系

影像環(huán)形構(gòu)造是由航天遙感圖像發(fā)現(xiàn)的，并且與礦產(chǎn)有著相應(yīng)的聯(lián)系。在與礦產(chǎn)形成密切關(guān)系的影響環(huán)形構(gòu)造中，很多原因是與巖漿有著密切關(guān)系的，因此導(dǎo)致找礦的意義有所不同。除此之外，巖漿侵入中造成環(huán)形體的重要因素為金屬礦產(chǎn)，由于巖漿在侵入的時候會引起圍漿的變化，往往會導(dǎo)致邊界變得模糊。影像線性體與環(huán)形體之間相互依存的關(guān)系為找礦工作提供了理論基礎(chǔ)，具有復(fù)合的關(guān)系。

結(jié)束語

總之，一個地區(qū)地質(zhì)條件造就了礦產(chǎn)資源的不同，在勘察礦產(chǎn)資源的過程中，不僅要結(jié)合以往的經(jīng)驗，并且還要根據(jù)實際情況進(jìn)行研究，從基礎(chǔ)出發(fā)，在理論上闡述礦床的基本成因&遙感技術(shù)，在總結(jié)分析的過程中，建立相應(yīng)的遙感資料，積極尋找勘察礦石的有效方案。

參考文獻(xiàn)

[1]錢建平，伍貴華，陳宏毅.現(xiàn)代遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用[J].地質(zhì)找礦論叢.2012（03）.

篇8

論文摘要 在遙感技術(shù)中，為了更精確地判讀多光譜圖像，掌握地面上各種地物的光譜輻射特性是十分重要的。介紹FieldSpec?誖 HandHeld 手持便攜式光譜分析儀的測量原理方法、工作規(guī)范及注意事項，概要地說明了影響光譜測量的因素。

在遙感領(lǐng)域中，為了研究各種不同地物或環(huán)境在野外自然條件下的可見和近紅外波段反射光譜，需要適用于野外測量的光譜儀器。對野外地物光譜進(jìn)行測量，我們使用的是美國ASD公司FieldSpec?誖HandHeld 手持便攜式光譜分析儀。其主要技術(shù)指標(biāo)為：波長范圍為300~1 100nm，光譜采樣間隔為1.6nm，靈敏度線性：±1%。FieldSpec?誖HandHeld手持便攜式光譜分析儀可用于戶外目標(biāo)可見—近紅外波段的光譜輻射測量。該光譜儀在戶外主要利用太陽輻射作為照明光源，利用響應(yīng)度定標(biāo)數(shù)據(jù)，可測量并獲得地物目標(biāo)的光譜輻亮度；利用漫反射參考板對比測量，可獲得目標(biāo)的反射率光譜信息；通過對經(jīng)過標(biāo)定的漫反射參考板的測量，可獲得地面的總照度以及直射、漫射照度光譜信息；利用特定的輔助測量機(jī)械裝置，可獲得地面目標(biāo)的BRDF（方向反射因子）光譜信息參數(shù)。

為了使地物光譜數(shù)據(jù)可靠和高的質(zhì)量，使數(shù)據(jù)便于對比和應(yīng)用，有必要提出地物光譜測試規(guī)范和測量要求。

1儀器的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)定

1.1光譜分辨率

實用分辨寬度對0.04~1.10μm小于5nm，1.1~2.5μm小于15nm。對于FieldSpec?誖HandHeld 手持便攜式光譜分析儀，起始波長為325nm，終止波長為1 075nm，波長步長為1nm，則光譜分辨率取3nm。

1.2線性標(biāo)定

線性動態(tài)范圍有3個量級，最大信號對應(yīng)為0.8~1.0，太陽常數(shù)照明的白板（＜90％）峰值響應(yīng)輸出。線性誤差小于3％（回歸誤差）。

1.3光譜響應(yīng)度的標(biāo)定

反射率小于、等于15％（大于1％）的目標(biāo)，信噪比應(yīng)大于10。反射率大于15％的目標(biāo)，信噪比應(yīng)大于20。

2野外測定方法與工作規(guī)范

2.1目標(biāo)選取

選取測量目標(biāo)要具有代表性，應(yīng)能真實反映被測目標(biāo)的平均自然性。對于植被冠層及用物的測量應(yīng)考慮目標(biāo)和背景的綜合效應(yīng)。

2.2能見度的要求

對一般無嚴(yán)重大氣污染地區(qū)，測量時的水平能見度要求不小10km。

2.3云量限定

太陽周圍90°立體角，淡積云量，無卷云、濃積云等，光照穩(wěn)定。

2.4風(fēng)力要求

測量時間內(nèi)風(fēng)力小于5級，對植物，測量時風(fēng)力小于3級。

2.5測量方法

在11時30分至14時30分進(jìn)行測量，每種地物光譜測量前，對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)參考板進(jìn)行定標(biāo)校準(zhǔn)，得到接近100％的基線，然后對著目標(biāo)地物測量；為使所測數(shù)據(jù)能與衛(wèi)星傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，測量儀器均垂直向下進(jìn)行測量。

3野外光譜測量注意事項

野外光譜測試的基本要求是在晴天中午前后進(jìn)行，風(fēng)力不超過5級，如果測試土壤光譜，必須在雨過3d以后進(jìn)行。為了使數(shù)據(jù)具有代表性，要仔細(xì)比較選擇被測地物，對同一種地物測量多次，保證測試結(jié)果準(zhǔn)確可比。

3.1儀器的位置

儀器向下正對著被測物體，至少保持與水平面的法線夾角在±10°之內(nèi)，保持一定的距離，探頭距離地面高度通常在1.3m，以便獲取平均光譜。視域范圍可以根據(jù)相對高度和視場角計算。如果有多個探頭可選，則在野外盡量選擇寬視域探頭。測量植物冠層光譜時，注意測量最具代表性的物種。

3.2傳感器探頭的選擇

當(dāng)野外地物范圍比較大，物種純度比較高、觀測距離比較近時，選用較大視場角的探頭；當(dāng)?shù)匚锓植济娣e較小時，或者物種在近距離內(nèi)比較混雜，或需要測量遠(yuǎn)處地物時，則選用小視場角的探頭。

3.3避免陰影

探頭定位時必須避免陰影，人應(yīng)該面向陽光，這樣可以得到一致的測量結(jié)果。野外大范圍測試光譜數(shù)據(jù)時，需要沿著陰影的反方向布置測點。

3.4白板反射校正

天氣較好時每隔幾分鐘就要用白板校正1次，防止傳感器響應(yīng)系統(tǒng)的漂移和太陽入射角的變化影響，如果天氣較差，校正應(yīng)更頻繁。校正時白板應(yīng)放置水平。

3.5防止光污染

不要穿帶淺色、特色衣帽，如果穿戴白色、亮紅色、黃色、綠色、藍(lán)色的衣帽，就會改變反射物體的反射光譜特征。

要注意避免自身陰影落在目標(biāo)物上。當(dāng)使用翻斗卡車或其他平臺從高處測量地物目標(biāo)時，要注意避免金屬反光，如果有，則需要用黑布包住反光部位。

3.6觀測時間和頻度

光譜測試應(yīng)在10～14時之間完成，并在無云晴朗的天空下進(jìn)行，盡量避免過早或過晚。在時間許可時，盡量多測一些光譜。每個測點測試5個數(shù)據(jù)，以求平均值，降低噪聲和隨機(jī)性。

3.7采集輔助數(shù)據(jù)

在所有的測試地點必須采集GPS數(shù)據(jù)，詳細(xì)記錄測點的位置、植被覆蓋度、類型以及異常條件、探頭的高度，配以野外照相記錄，便于后續(xù)的解譯分析。

野外地物光譜測量是一個需要綜合考慮各種光譜影響因素的復(fù)雜過程，我們所獲取的光譜數(shù)據(jù)是太陽高度角、太陽方位角、云、風(fēng)、相對濕度、入射角、探測角、儀器掃描速度、儀器視場角、儀器的采樣間隔、光譜分辨率、坡向、坡度及目標(biāo)本身光譜特性等各種因素共同作用的結(jié)果。光譜測定前要根據(jù)測定的目標(biāo)與任務(wù)制定相對應(yīng)的試驗方案，排除各種干擾因素對所測結(jié)果的影響，使所得的光譜數(shù)據(jù)盡量反映目標(biāo)本身的光譜特性，并在觀測時詳細(xì)記錄環(huán)境參數(shù)、儀器參數(shù)以及觀測目標(biāo)（如土壤、植被、人工目標(biāo)）的輔助信息。只有這樣，所測結(jié)果才是可靠的并具有可比性，為以后的圖像解譯和光譜重建提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 萬余慶，譚克龍，周日平.高光譜遙感應(yīng)用研究[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

篇9

關(guān)鍵詞：遙感；土地利用；變更調(diào)查

中圖分類號：TP79文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Application of remote sensing to land use change survey

Abstract：The paper puts forward the selection of technique flow, according to the characteristics and requirements of land use change survey．a(chǎn)t the research findings on dynamic monitoring of land-use by remote sensing at home and abroad． The experimental results showed it is a feasible method for land use change survey based on remote sensing.

Key words: Remote sensing；Land use；Change survey

土地利用變更調(diào)查，就是利用已有的詳查形成的基礎(chǔ)圖件，根據(jù)野外實地調(diào)查，對變化的地類圖斑逐一轉(zhuǎn)繪，量算面積，以更新土地利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)圖件和數(shù)據(jù)，保持土地利用資料的現(xiàn)勢性。

目前采用的方法主要有兩種：一是利用已有的土地利用現(xiàn)狀圖，外業(yè)進(jìn)行實地對照，利用皮尺、全站儀等測量設(shè)備獲取相關(guān)的位置數(shù)據(jù)，在土地利用現(xiàn)狀圖上繪制變更圖斑；此種方法速度慢、精度低，當(dāng)變化范圍較大、變化內(nèi)容較多時，丈量難度大；費用高、周期長。這種傳統(tǒng)的更新方法自動化程度低，成圖周期長，很難做到更新的全面性和實時性。土地利用基礎(chǔ)圖件在更新上往往落后于土地利用狀況變化，造成了土地利用變更狀況得不到及時反映，不能適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)、社會迅速發(fā)展的需要，直接影響著耕地保護(hù)、土地利用規(guī)劃和土地利用政策的制定和執(zhí)行，影響了整個土地管理工作。二是利用遙感影像解譯，經(jīng)外業(yè)調(diào)繪獲取已變更圖斑資料，內(nèi)業(yè)繪制與處理。此方法更新較快，能夠?qū)崿F(xiàn)土地利用現(xiàn)狀變更的動態(tài)監(jiān)測。本文結(jié)合實際工作，探討利用遙感技術(shù)進(jìn)行土地利用變更調(diào)查的方法。

一、土地利用變更調(diào)查對遙感資料的要求

衡量衛(wèi)星遙感資料在土地利用變更調(diào)查中應(yīng)用效果的主要標(biāo)志是識別地類的能力和地類圖斑面積量測的精度。地類判讀精度和面積量測精度主要取決遙感影像的分辨率。同時與判讀地物的光譜特征有關(guān)。根據(jù)現(xiàn)有實踐推論：更新1：1萬比例尺圖件，圖像實際分辨率在2～3 m，1：2.5萬比例尺圖件的更新。需要5～8 m分辨率，分辨率15m的資料可滿足1:5萬土地調(diào)查要求。近年來，遙感數(shù)據(jù)源已基本形成高中低分辨率全覆蓋系列，IKAN0S全色波段影像分辨率為1m，多光譜波段影像分辨率達(dá)到4 m，SPOT5全色波段影像分辨率為2.5m，為不同比例尺的土地利用基礎(chǔ)圖件和1:1萬土地利用數(shù)據(jù)庫更新提供了充分的選擇空間。彌補(bǔ)了其精度上的不足。

二、遙感土地利用變更調(diào)查技術(shù)方法

1、技術(shù)路線

以遙感技術(shù)為主要手段，利用多時相的衛(wèi)星遙感資料，根據(jù)地類的可解譯程度，確定遙感解譯地類，建立遙感解譯標(biāo)志，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，對工作區(qū)的土地利用變化情況進(jìn)行解譯調(diào)查，圈定土地利用變化范圍，并統(tǒng)計變更地類面積。工作程序見圖l。

2、土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查技術(shù)問題

變更調(diào)查需解決的問題：一是找出變化的區(qū)域，即監(jiān)測：二是對變化的區(qū)域按一定精度量測上圖。

土地利用遙感監(jiān)測是基于同一區(qū)域不同年份的同一時相影像問存在著光譜特征差異的原理，來識別土地利用狀態(tài)變化的工作。常用的土地利用遙感監(jiān)測方法基本上可以分兩種：即逐個像元比較法和分類后比較法。結(jié)合工作的具體情況，利用 envi3.5 軟件的融合和分類功能，繪制了某地區(qū)土地利用空間分類圖及土地利用動態(tài)監(jiān)測圖。

1） 變化圖斑、地物的判讀。采用逐個像元比較法， 即對不同時相的影像作相應(yīng)的處理后，采用光譜特征變異法。當(dāng)兩個不同源數(shù)據(jù)存在較大的時相差時。受實際土地利用變化的影響．不同時相的影像在相同位置處將對應(yīng)不同的地面目標(biāo)．導(dǎo)致光譜特征不一致．從而檢測出變化信息。

2） 變化圖斑界、地物的提取。利用多光譜遙感影像對土地利用進(jìn)行分類，對波譜曲線進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，將光譜曲線相似的像元歸為一類，而我們下面要進(jìn)行的動態(tài)監(jiān)測也要用到這些曲線。對于不同地物的監(jiān)測，要用到不同的波段進(jìn)行彩色合成。影像不清楚的做標(biāo)記，以便外業(yè)調(diào)繪重點修測。下圖為典型地物波譜曲線圖。

3） 外業(yè)調(diào)繪和精度檢驗。由于內(nèi)業(yè)對于很多地類都無法區(qū)分(如菜地和旱地等不容易區(qū)分。所以需外業(yè)進(jìn)行補(bǔ)充性的調(diào)繪。外業(yè)調(diào)繪利用GPS(RTK)和全站儀相結(jié)合，對變化區(qū)域的地物和地類進(jìn)行實地核實和測量．將測量結(jié)果與利用影像提取的線劃成果進(jìn)行比較，檢測出利用遙感影像提取線劃的各點誤差及變更地類圖斑面積誤差。

三、應(yīng)用實例

以美國LANDSAT一7衛(wèi)星的ETM數(shù)據(jù)處理為例作說明。工作區(qū)為南方某鎮(zhèn)，主要調(diào)查土地利用類型分類面積統(tǒng)計的變化情況，通過實地定點調(diào)查，利用兩期的 TM、ETM影像和已知訓(xùn)練區(qū)的土地類型、光譜特征數(shù)據(jù)對計算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，計算出對應(yīng)于各種土地類型的多元統(tǒng)計特征，并以此建立分類判定規(guī)則，對未知地區(qū)進(jìn)行計算機(jī)自動分類。采用 Maximum Likelihood 方法，得到分類圖像如圖3、圖4：

從以上實例可以得出，運用遙感影像進(jìn)行土地更新調(diào)查，方便、快捷，對變化的地類圖斑，可以很好的提取圖斑的邊界線以及圖斑的面積，數(shù)據(jù)也能很好的反映10年來土地利用的變化情況。旱地和魚塘面積在減少，建設(shè)用地面積在增加。

四、結(jié)論

篇10

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)，勘測方法，核磁共振技術(shù)

所謂水文地質(zhì)，就是指大自然當(dāng)中地下水的變化以及具體的運動現(xiàn)象，水文地質(zhì)學(xué)就是以自然界中的地下水為主要研究對象的學(xué)科，主要內(nèi)容就是探究并分析地下水化學(xué)成分、物理性質(zhì)、分布狀況、形成規(guī)律以及有效利用方式。貴州省地處我國西部地區(qū)，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，各種自然地質(zhì)災(zāi)害頻頻發(fā)生，本文將對核磁共振技術(shù)進(jìn)行較為深入的分析。

1、水文地質(zhì)勘測技術(shù)分析

1.1光譜微分析技術(shù)

此技術(shù)主要包括對反射光譜進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)模擬以及對于不同階段微分值的相關(guān)計算。通過這一技術(shù)可以提高對于光譜彎曲率及其最大、最小的反射率波長位置測定的準(zhǔn)確率。通常情況下，可以通過使用一階微分法來將一部分線性的或者一些接近線性的背景、也或者噪聲光譜對于非線性的目標(biāo)光譜等產(chǎn)生的影響。

1.2混合光譜分解技術(shù)

混合光譜分解技術(shù)主要用于分析光譜數(shù)據(jù)以及對其同一個像元內(nèi)的不同成分所占比例的確定，或者是識別在已知的端元組分中分析其他的組分。在使用混合光譜分解技術(shù)時，由于在一定程度上受到圖像分辨率的限制，在圖像之中往往會存在很多的混合性像元。對于混合像元的分解技術(shù)則主要是提取像元之中不同地物類別豐度的一種方法。除此之外，光譜吸收指數(shù)還可以實現(xiàn)高光譜遙感圖像處理以及對于光譜吸收特征的有效識別，也能夠?qū)旌瞎庾V進(jìn)行分解。

2貴州水文地質(zhì)勘測核磁共振技術(shù)的運用

2.1核磁共振技術(shù)

核磁共振技術(shù)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，在化學(xué)、物力、生物學(xué)以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有所涉足，同時也是當(dāng)前世界水文地質(zhì)勘查先進(jìn)方法之一，在水文地質(zhì)勘查領(lǐng)域應(yīng)用核磁共振技術(shù)的一大表現(xiàn)就是運用地面核磁共振對滑坡水文地質(zhì)條件加以勘測。所謂核磁共振，屬于原子核物理現(xiàn)象，也即是擁有核磁順磁性的物質(zhì)對電磁能量進(jìn)行選擇性的吸收，在地層中，具有最高豐度以及最大磁旋比的核磁順磁性核子就是氫核，而地層中大部分的氫核都存在于水中。核磁共振找水儀就是借助地面核磁共振對地層水氫核進(jìn)行測量進(jìn)而達(dá)到找水目的。如果地層中有地下水存在，那么將一個不同于地磁場方向的外磁場賦予其中，后果就是氫核磁矩與地磁場相偏離，如果外磁場消失，氫核將會保持與地磁場一致的方向以地磁場為中心旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，自由水具有不同于結(jié)合水的信號頻率，借助核磁共振技術(shù)進(jìn)行測試，只能適用于巖土層中的自由水，而無法測試結(jié)合水，所以，借助核磁共振技術(shù)進(jìn)行測試所獲取的數(shù)據(jù)只是巖石層中地下水反應(yīng)。其中還利用到高光譜技術(shù)不僅能實現(xiàn)對地球表面的地質(zhì)信息進(jìn)行探測，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)對行星以及月球表面的信息探測。高光譜遙感技術(shù)所具備的這一特點是其他類似技術(shù)所不能代替的。Mars Odyssey計劃衛(wèi)星搭載的熱輻射成像儀（THEMIS），它屬于多光譜的熱輻射成像儀。這種成像儀雖然比TES的光譜分辨率要低一些，但是它的空間分辨率卻比較高，從而能夠有效地彌補(bǔ)TES數(shù)據(jù)中的不足之處。

雖然在核磁技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最成功的屬于水文填圖，但是如何有效的利用其所能夠識別的并且還可以填繪的水文進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境的分析則屬于高光譜地質(zhì)應(yīng)用中的一個關(guān)鍵性問題。通過使用熱紅外成像儀，可以將其對水文的識別并且進(jìn)行擴(kuò)大。通過這種水文的共生組合有助于深入并客觀的分析相關(guān)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。以水文識別以及水文的精細(xì)識別為基礎(chǔ)，還可以根據(jù)水文共生組合的相關(guān)規(guī)律以及水文本身對于地質(zhì)的意義所產(chǎn)生的作用，來對各種地質(zhì)因素間存在的內(nèi)在性聯(lián)系進(jìn)行直觀的反演，從而還有助于提高高光譜地質(zhì)應(yīng)用中具體分析并解決相關(guān)地質(zhì)問題的能力。

按照核磁共振找水儀工作原理，如果地層中存在地下水，就可以獲取核磁共振信號，根據(jù)信號可以對地層中地下水存在性以及時空性做出判斷，如果未獲取到核磁共振信號，就意味著此地層中不存在地下水。所以，以所獲取的核磁共振信號為依據(jù)，可以對含水層以及隔水層進(jìn)行劃分，在此技術(shù)上，在進(jìn)行相應(yīng)的解釋及處理，就可以確定含水層具體的深度。由于核磁共振信號振幅的最初值與巖體層含水量之間具有正相關(guān)的關(guān)系，因此，可以對含水層的具體含水量做出判斷。

2.2地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)在貴州水文地質(zhì)勘測中的應(yīng)用

地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)在貴州水文地質(zhì)勘測中可以應(yīng)用于如下幾個領(lǐng)域：

（1）查找?guī)r溶水

貴州省的巖溶石山區(qū)缺水嚴(yán)重，尤其是在近兩年，云貴高原大旱。找水成為了一個水文地質(zhì)勘察的難點。借助地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)，可以在貴州的喀斯特地貌環(huán)境下尋找?guī)r溶水，該系統(tǒng)的探測深度在喀斯特地貌環(huán)境下可以高達(dá)200m，并且對該范圍內(nèi)各個含水層的情況以及特征包括巖石的結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)行探查。然后系統(tǒng)還能夠?qū)畬拥臐B透參數(shù)、厚度、埋深、含水量以及預(yù)計的開采指標(biāo)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)已經(jīng)成功的在湖北永安地區(qū)的喀斯特地貌環(huán)境下，找到了巖溶水。因此，我們可以推斷該系統(tǒng)也能在貴州地區(qū)有較大的運用空間。

（2）解決生態(tài)問題

貴州省的水污染問題也是目前越來越嚴(yán)峻的一個問題，運用地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)能夠?qū)Φ乇硭⒌孛嫠奈廴具M(jìn)行調(diào)查和研究，從而為妥善的解決生態(tài)問題提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）為工程建筑解決水文地質(zhì)勘測問題

貴州省的地質(zhì)條件非常的特殊，不少地方由于存在大量的石灰?guī)r等，如果勘探工作不到位，在工程建筑的施工過程中，或者建筑建成之后，都很容易出現(xiàn)較大的問題。而運用地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)能夠探查路基、建筑物地基等得水文地質(zhì)條件，從而為工程建筑施工或者后期的維護(hù)提供參考。

2.3核磁共振技術(shù)在實際應(yīng)用中的工程案例

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,為了解決西南地區(qū)交通的不便,近年來大力開展了機(jī)場的建設(shè)。而由于機(jī)場建設(shè)工程量較大,場地分布較廣,因此所遇到的工程問題也較多。其中,巖溶的發(fā)育對機(jī)場建設(shè)的影響尤為突出。當(dāng)時貴陽龍洞堡機(jī)場航站區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時,對巖溶洞隙的勘察及地基處治是至關(guān)重要的,輕則影響設(shè)計方案、投資預(yù)算,重則影響業(yè)主的整個投資取向以及整個區(qū)域的發(fā)展。但是就是采用了核磁共振技術(shù)對于機(jī)場航站區(qū)巖溶洞隙發(fā)育問題進(jìn)行調(diào)查，通過調(diào)查和研究分析國內(nèi)外巖溶勘察方法、巖溶施工處治新技術(shù)、新方法,對巖溶探測及處治技術(shù)進(jìn)行了研究，根據(jù)場區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度、水文地質(zhì)情況、人類工程活動對巖溶發(fā)育的影響等條件,對場區(qū)的巖溶以及基巖破碎帶發(fā)育情況進(jìn)行詳細(xì)了解,介紹了上述方法的工作原理、技術(shù)參數(shù)及具體應(yīng)用。對復(fù)雜巖溶形態(tài)的地基處治方法各有其適用范圍:爆破回填是對溶溝、石芽直接出露或埋深不超過3m時所使用的處治方法;跨越是對洞徑小于6m的落水洞采用的方法,在本文中分別使用了拱形蓋板跨越和平板跨越;樁基是由于基巖面起伏劇烈,地基均勻性極差,為減小和避免地基不均勻性的影響所采用的處治方法;灌漿是當(dāng)溶溝、石芽埋深3-8m,溝(槽)內(nèi)充填土為軟弱松散土?xí)r,以及對溶洞進(jìn)行了樁基處理后仍然不穩(wěn)定時采取的處治方法。

3結(jié)語

單純借助傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘測方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前水文地質(zhì)勘測的實踐需要，一方面，無法充分揭示復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，另一方面，無法獲得準(zhǔn)確實用的相關(guān)參數(shù)，并且相關(guān)的花費較高，用時較長。在水文地質(zhì)勘測實踐中，根據(jù)實際狀況選擇利用核磁共振技術(shù)，根據(jù)其自身的特性，在某些方面不但可以獲取準(zhǔn)確可靠的相關(guān)參數(shù)信息，還可以極大的節(jié)省人力、物力和財力，將貴州省水文地質(zhì)條件充分的揭示出來。但是，地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)目前也存在一定的局限性，它的抗電磁干擾能力還不夠強(qiáng)，在電磁干擾嚴(yán)重的時候，會極大的影響勘探的結(jié)果精確性。因此，我們一方面要注意應(yīng)用地面核磁感應(yīng)系統(tǒng)的環(huán)境選擇，同時也要不斷的提高其抗電磁干擾能力，擴(kuò)展器應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

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