高光谱遥感技术在地质调查中的应用分解
无人机遥感技术在地质调查中的运用
无人机遥感技术在地质调查中的运用随着科技的不断发展和进步，无人机遥感技术在各个领域得到了广泛应用，其中地质调查是其中之一。
无人机遥感技术通过无人机搭载的传感器，能够实现对地质环境进行高精度、高分辨率的观察和测量，为地质调查提供了全新的方式和技术手段。
一、无人机遥感技术的基本原理和优势无人机遥感技术是通过将传感器安装在无人机上，利用无人机的飞行能力，对地表进行遥感观测的一种方法。
其基本原理是利用无人机在空中飞行时，通过载荷设备搭载的传感器获取地表的信息，并将其转化为数字数据。
这些数据可以包括地形高程、地表覆盖、地下水性质等相关信息。
相比传统的地质调查方法，无人机遥感技术具有以下优势：1. 高分辨率：无人机遥感技术搭载的传感器能够以高分辨率获取地表的信息，对于地表细节的捕捉能力更加出色，能够满足地质调查中对于细微变化的观测需求。
2. 高效性：无人机的机动性和快速响应能力使得地质调查工作可以更加迅速地完成。
相对于传统的人工调查或者使用有人驾驶飞机进行遥感观测，无人机可以在更短的时间内获得更多的数据。
3. 安全性：无人机遥感技术可以减少地质调查人员在复杂、危险环境中的工作风险。
遥感技术的使用可以使得地质调查人员能够从较远的距离进行观测和测量，减少了人员接触危险区域的风险。
二、无人机遥感技术在地质调查中的应用1. 地质构造和地貌分析：无人机遥感技术可以通过获取地表数据，实现对于地质构造和地貌形态的分析。
采用高分辨率的遥感数据，结合数字地形模型（DTM）和数字表面模型（DSM），可以对地表的坡度、坡向以及地形变化等进行详细分析，帮助地质调查人员更好地理解地质构造和地貌演化。
2. 矿产资源勘探：无人机遥感技术在矿产资源勘探中有着广泛的应用。
通过搭载多光谱和高光谱传感器，无人机可以获取矿物的光谱特征和矿床地质背景，进而判断地下含矿物质的存在与分布情况。
同时，无人机可以快速勘测大面积区域，对于矿产资源的发现和储量评估具备较强的能力。
高光谱遥感
• 中国：MAIS、PHI、OMIS-1（10个热波段）、 中国： 个热波段）、 、 、 （ 个热波段 CMODIS（神舟III号） 、Env-DD（环境灾害小卫星） （神舟 号 （环境灾害小卫星）
三、高光谱遥感技术优势与局限性
优势 1：充分利用地物波谱信息资源 ：
图 不同波谱分辨率对水铝反射光谱曲线
优势 2： 利用波形 精细光谱特征进行分类与识别地物 ： 利用波形/精细光谱特征进行分类与识别地物
Al-OH
Paragonite
Muscovite
Phengite
三种类型的白云母精细光谱特征
岩石的光谱发射率特征
航空高光谱遥感飞行设计图
（2）光谱特征参数定量分析技术 ）
不同水分含量的叶片的光谱反射率
RWC(%)=24.5+7.13*面积 (R2=0.845)
（3）光谱匹配技术（二值编码） ）光谱匹配技术（二值编码） • 岩矿光谱分类与识别
岩石和矿物
2.15-2.31微米 粘 土 矿 2.24-2.31微米 Mg-OH 对称性>1 滑石 2.15-2.19微米 叶蜡石 2.31-2.35微米 碳 酸 盐
优势 3： 利用图 谱实现自动识别地物并制图 ： 利用图-谱实现自动识别地物并制图
局限1：海量数据的传输、 局限 ：海量数据的传输、处理与存储 128波段的 波段的OMIS: 采集数据速率 采集数据速率60Mb/s；400Mb/km2 波段的 ；
高光谱遥感信息的图像立方体表达形式是一种新 高光谱遥感信息的图像立方体 表达形式是一种新 型的数据存储格式， 型的数据存储格式，其正面图像是由沿飞行方向的扫 描线合沿扫描方向的像元点组成的一景优选的三波段 合成的二维空间彩色影像； 合成的二维空间彩色影像；其后面依次为各单波段的 图象叠合，其数据量为所有波段图像的总和； 图象叠合，其数据量为所有波段图像的总和；位于图 像立方体边缘的信息表达了各单波段图像最边缘各像 元的地物辐射亮度的编码值或视反射率。 元的地物辐射亮度的编码值或视反射率。
高光谱遥感
高光谱遥感的基本概念
高光谱遥感的基础是波谱学，早在20世纪初波 谱学就被用于识别分子和原子的结构。由于物 质是由分子、原子构成的，组成物质的分子、 原子的种类及其排列方式决定了该物质区别于 其它物质的本质特征。当电磁波入射到物质表 面时，物质内部的电子跃迁，原子、分子的振 动、转动等作用使物质在特定的波长形成特有 的吸收和反射特征，能够通过物质的反射（或 吸收）光谱上反映出物质的组成成分与结构的 差异,然而这些吸收和反射特征在传统的多光 谱遥感数据上很难清楚地体现（童庆禧， 1990）。
10-1λ
>10-2λ
高光谱遥感的基本概念 2 Radiant
2 Spatial (2D)
高光谱图像立方体
2 Spectral
高光谱遥感的基本概念
z光谱分辨率高(λ×10-2)
特 点
z波段多⎯数十到数百 z谱⎯像合一的特点 z信息量大，一次数据获取达千兆(GB)级
z数据速率高，数十⎯数百兆比特/秒
10
ΕΟ−1/ΗΨ
220
ΠΕΡΙ ON
EO-1/ LAC
256
Landsat7
7/W TM+
Obv iew-4
MO DIS
MERIS
AR IES
400-2 500
2 5.4 12 0.0 1 6.5 <5.0 12.5 2 5.0 2 0.0-71.0 6 0.0 57 0.0 1 6.0 10 0.0 1 5.0 200 0.0 60 0.0 2 0.0 5 0.0 8.0 400/ 500
航天高光谱仪 Hyperion
遥感器 PLI-PMI C ASI S FSI AIS-1
AIS-2 AVI RIS (20 km) A SAS 改进 ASAS
高光谱遥感影像混合像元分解
04
混合像元分解实验与分析
实验数据介绍
数据来源
01
实验数据来自中国的某高光谱遥感卫星，覆盖了多个地区和不
同的土地利用类型。
数据特点
02
数据具有高光谱分辨率，包含了数百个波段，能够提供丰富的
地物光谱信息。
数据预处理
03
为了提高混合像元分解的精度，需要进行数据预处理，包括辐
射定标、大气校正、几何校正等。
端元数量与分解精度
实验结果表明，随着端元数量的增加，混合像元分解的精度逐渐提高。但端元数量过多会导致解的不稳定，因此需要 选择合适的端元数量。
不同土地利用类型的识别
通过混合像元分解，可以有效地识别不同类型的土地利用，如植被、水体、城市等。这为土地利用变化监测、生态保 护等方面提供了有力支持。
比较不同方法的结果
混合像元分解的必要性
为了更准确地提取地物信息，提高遥感应用的效果，对高光谱遥感影像进行混合像元分解是必要的。通过混合像 元分解，可以将一个混合像元分解成若干个纯像元的线性组合，从而更准确地表达地物的光谱特征。
混合像元分解研究现状
早期研究方法
早期的研究主要采用端元提取和丰度反 演的方法进行混合像元分解。端元提取 的方法主要基于空间和光谱的统计分析 ，从高光谱数据中提取出纯像元；丰度 反演的方法则是基于线性混合模型，通 过优化算法反演出各纯像元的丰度。
VS
近期研究方法
近年来，随着深度学习技术的发展，越来 越多的研究开始采用深度学习的方法进行 混合像元分解。深度学习方法能够自动地 学习和提取高光谱数据中的复杂结构和特 征，从而更准确地分解混合像元。目前， 常见的深度学习方法包括卷积神经网络 （CNN）、生成对抗网络（GAN）等。
热红外高光谱技术在地质找矿中的应用综述
量的。经过 多 年 的 开 发 利 用，共 有 ４００ 余 条 波 谱。 波谱涵盖范围延伸 为 １５０μｍ，即 远 红 外 区。 该 波 谱 库下设有实验室波 谱 库、地 面 波 谱 库 和 高 光 谱 遥 感
近 年 来 ，短 波 红 外 技 术 被 广 泛 应 用 于 斑 岩 型 、浅 成低 温 热 液 型、火 山 岩 型 块 状 硫 化 物 （ＶＨＭＳ）、
ＩＯＣＧ（ＩｒｏｎＯｘｉｄｅＣｏｐｐｅｒＧｏｌｄ）型 等 矿 床 勘 查 研 究 中，取 得 了 良 好 的 应 用 效 果 （Ｔｈｏｍｐｓｏｎ ｅｔａｌ．， ２００９；Ｃｈａｎｇｅｔａｌ．，２０１１；ＹａｎｇＺｈｉｍｉｎｇｅｔａｌ．， ２０１２；Ｔａｐｐｅｒｔｅｔａｌ．，２０１３；Ｃａｒｒｉｎｏｅｔａｌ．，２０１５； Ｄｕｕｒｉｎｇｅｔａｌ．，２０１６；Ｎｅａｌｅｔａｌ．，２０１８）。 短 波 红 外光谱技术不仅能够识别与成矿作用密切相关的热 液 蚀 变 矿 物 （如 白 云 母 族 矿 物 、绿 泥 石 、明 矾 石 、葡 萄 石 、蒙 脱 石 、高 岭 石 等 ），而 且 根 据 其 特 征 波 长 吸 收 峰 位的变化规律，可以 鉴 定 矿 物 组 分 的 变 化 与 分 析 成 矿环境，进而圈定热液中心，指导找矿 勘查（Ｙａｎｇｅｔ ａｌ．，２０１１；ＤａＣｒｕｚｅｔａｌ．，２０１６；Ｇｕｏ Ｎａｅｔａｌ．， ２０１７；ＸｕＣｈａｏｅｔａｌ．，２０１７；Ｌｙｐａｃｚｅｗｓｋｉｅｔａｌ．， ２０１８；Ｍａｙｄａｇáｎｅｔａｌ．，２０１８）。 但 是 短 波 红 外 技 术对石榴子石、辉 石 等 矽 卡 岩 矿 物、石 英、长 石 等 造 岩矿物及黑云母、角 闪 石 等 暗 色 矿 物 探 测 效 果 不 理 想；热红外 技 术 （ＴＩＲ）可 以 弥 补 这 一 缺 陷，对 含 有
高光谱成像在遥感中的应用
高光谱成像在遥感中的应用1. 引言遥感技术是通过对地球表面的光谱、热力、电磁辐射等信息进行测量和分析，从而获取地表信息的一种手段。
高光谱成像是遥感技术中的一项重要技术，它能够获取被观测物体在数百个连续的光谱波段上的信息。
本文将探讨高光谱成像在遥感中的应用及其优势。
2. 高光谱成像的原理高光谱成像利用一个连续的光谱范围，将被观测物体的反射、辐射或发射光谱信息以光谱图像的形式记录下来。
相比于传统的彩色图像，高光谱图像包含了更丰富的光谱信息，能够提供更多种类的地表特征。
高光谱成像技术主要依赖于高光谱成像仪器，其通过分光光栅将光分成不同的波段，然后通过具有高灵敏度和高空间分辨率的光学传感器捕捉每个波段的图像。
3. 高光谱成像在地质勘探中的应用地质勘探是指通过对地质构造、矿产资源等进行调查和研究的一种手段。
传统的地质勘探通常依赖于地质样品的采集和实地勘探，而高光谱成像技术能够通过对地表光谱数据的分析，准确识别出不同的地质类型。
例如，高光谱成像可以用于矿产资源的预测和探测，通过识别不同波长下矿物质的光谱特征，可以定量地评估矿床分布和矿床类型。
此外，高光谱成像还可以用于确定地下水资源的分布情况，为地下水的开发利用提供信息支持。
4. 高光谱成像在农业中的应用农业是一个多因素综合作用的复杂系统，对农作物的监测和管理需要全面的信息支持。
高光谱成像技术可以通过对农田的高光谱图像进行分析，提供精准的作物信息。
例如，高光谱成像可以用于农作物的远程监测和应力识别。
通过分析不同波段下植被的光谱反射率，可以测量植被的生理指标，如叶绿素含量、叶面积指数等，进而判断作物生长状态和营养状况。
此外，高光谱成像还可以用于病虫害的预警和监测，通过识别不同病虫害对植物的光谱特征影响，及时发现问题并采取措施。
5. 高光谱成像在环境监测中的应用环境监测是指对环境污染、资源利用和环境质量等进行监测和评价的活动。
高光谱成像技术具有高灵敏度和高空间分辨率的特点，可以对大范围的地区进行高精度的环境监测。
高光谱遥感技术的发展与应用现状
三、高光谱遥感技术的应用现状
然而，目前高光谱遥感技术还存在一些问题和挑战。首先，高光谱遥感技术 的数据采集和处理成本较高，限制了其广泛应用。其次，高光谱遥感技术的数据 处理算法和模型还不够完善，分类精度有待提高。此外，由于高光谱遥感技术使 用的光谱波段范
三、高光谱遥感技术的应用现状
围较窄，对于某些特定地物目标的识别精度有限。
一、高光谱遥感技术概述
一、高光谱遥感技术概述
高光谱遥感技术是一种利用电磁波谱中可见光、近红外、中红外和热红外波 段的光谱信息，进行地表特征识别的遥感技术。它能够揭示出地物的光谱特征， 反映地物的空间、形态、结构等信息，具有很高的空间分辨率和光谱分辨率。
一、高光谱遥感技术概述
高光谱遥感技术的应用，为地球表面的资源调查、环境监测、精准农业等提 供了强有力的技术支持。
四、未来展望
四、未来展望
针对现有问题和未来发展趋势，高光谱遥感技术的研究和应用将朝着以下几 个方向发展：
1、降低成本：通过研发成本更低的硬件设备和优化数据处理算法，降低高光 谱遥感技术的数据采集和处理成本，促进其广泛应用。
四、未来展望
2、提高精度：通过对数据处理算法和模型的深入研究和完善，提高高光谱遥 感技术的分类精度和识别精度。
三、高光谱遥感技术的应用现状
高光谱遥感技术可以用于土地资源调查、土地利用规划、土地资源保护等方 面的应用。例如，通过对不同土地类型的光谱特征进行分析，可以实现对土地类 型的精细分类和利用评估。
三、高光谱遥感技术的应用现状
在农作物监测方面，高光谱遥感技术可以用于农作物的生长状态监测、产量 预测、品质评估等方面的应用。例如，通过测量农作物的叶绿素含量和水分含量 等光谱特征，可以判断农作物的生长状况和预测产量。此外，高光谱遥感技术在 地质勘察、城市规划、军事侦察等领域也有广泛的应用。
高光谱遥感在土壤质地识别中的应用研究
高光谱遥感在土壤质地识别中的应用研究概述：土壤是地球上非常重要的资源之一，对于农业生产、生态环境和水资源管理具有重要的意义。
而土壤的质地是土壤的基本特性之一，对于农业生产和土地利用规划起着至关重要的作用。
传统的土壤质地识别方法需要进行大量的野外调查和实验室测试，耗时耗力且成本高昂。
而高光谱遥感技术能够获取土壤光谱信息，可通过对光谱数据的分析，实现对土壤质地的自动、快速、准确识别。
一、高光谱遥感技术简介高光谱遥感是指利用遥感卫星或航空遥感平台获取地物连续光谱的技术。
与传统遥感技术相比，高光谱遥感能够提供地物更丰富、更准确的光谱信息，有效地提高了对地物的识别能力。
高光谱遥感数据通常包含了成百上千个窄带的光谱波段，覆盖了可见光、近红外和短波红外等范围。
二、高光谱遥感在土壤质地识别中的应用1. 土壤光谱特征分析高光谱遥感技术通过获取土壤的光谱特征，能够发现土壤质地与光谱之间的关系。
对土壤光谱数据进行分析可以获得不同波段对土壤质地的敏感性信息。
例如，通过对可见光和近红外波段的反射率进行分析，可以发现不同质地土壤在光谱曲线形状上的差异，从而实现对土壤质地的初步区分。
2. 光谱指数方法光谱指数是一种通过计算光谱波段间的比值或差值来表征地物特征的方法。
在土壤质地识别中，常用的光谱指数包括归一化差异植被指数（NDVI）、土壤调查等级指数（SCI）等。
这些指数通过光谱数据进行计算，能够从土壤光谱中提取出与土壤质地相关的特征，达到快速准确识别土壤质地的目的。
3. 光谱分类方法光谱分类方法是利用计算机算法对高光谱遥感数据进行处理和分析，将地物进行分类。
其中最常用的方法是基于支持向量机（SVM）算法的分类。
该方法通过训练样本对土壤质地进行分类器的训练，然后使用训练好的分类器对未知样本进行分类，即可以对土壤质地进行自动识别。
光谱分类方法能够在较高的精度下对土壤质地进行分析，实现了对大规模土地的快速识别。
三、高光谱遥感在土壤质地识别中的优势与挑战1. 优势（1）高光谱遥感技术可以快速获取大面积土地的光谱信息，提供了便捷的数据来源。
生态地质环境调查航空高光谱遥感技术规程
生态地质环境调查航空高光谱遥感技术规程本规程适用于生态地质环境调查中的航空高光谱遥感技术，旨在规范技术应用过程，提高调查数据质量和效率。
一、调查区域划分
根据调查目的和需求，将调查区域进行合理划分，确定调查范围、边界和分区。
二、数据获取
1、飞行计划编制
根据调查目的和需求，编制飞行计划，包括飞行线路、高度、速度、相机参数等。
2、数据采集
按照飞行计划进行数据采集，确保数据质量和稳定性。
3、数据处理
对采集的数据进行预处理、辐射校正、大气校正、几何校正等处理，生成多光谱图像和数字高程模型等数据产品。
三、数据解译
1、光谱特征提取
根据调查目的和需求，提取关键光谱特征，如植被指数、土壤指数、水体指数等。
2、信息提取
基于光谱特征，提取调查区域的地质、地貌、植被、水体等信息。
3、数据分析
对采集的数据进行统计分析和空间分析，得出定量和定性信息。
四、数据应用
根据调查结果，提出科学建议和对策，支持生态环境保护和资源管理决策。
五、质量控制
1、数据质量检查
对采集的数据进行质量检查，发现问题及时纠正。
2、实地验证
结合实地调查验证遥感数据结果，进一步提高数据可靠性和精度。
六、安全管理
1、飞行安全保障
遵守航空安全规定，制定飞行保障计划，确保飞行安全。
2、数据保密
遵守信息安全规定，保护数据机密性和完整性。
七、环境保护
遵守环境保护法律法规，减少调查对环境的影响，保护生态环境。
高光谱遥感在矿产资源调查中的应用综述
高光谱遥感在矿产资源调查中的应用综述摘要：本文简要介绍了高光谱遥感技术矿物光谱识别机理，较详细地介绍了高光谱数据处理和分析技术及发展程度，并系统地阐述了国内外高光谱遥感技术在矿产资源调查应用方面的发展概况，最后指出了高光谱在矿产资源调查领域中的应用及其发展方向。
关键字：高光谱遥感，数据处理技术，矿产资源调查0 引言所谓高光谱遥感，即高光谱分辨率遥感，指利用很多很窄的电磁波波段（通常<10nm）从感兴趣的物体获取有关数据；这种数据能够以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征( Diagnostic Spectral Feature )的地表物质，这一点在地质矿物分类及成图上具有广泛的应用前景[1]。
目前，常用的高光谱探测的波长区间一般为0.4~2.5μm，包括了整个可见光区(0.4~0.7μm)、近红外区（0.7~1.1μm）与短波红外区（1.1~2.5μm），共有几百个波段，所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线；高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[2]。
矿物光谱研究表明，岩石矿物在0.4~2.5μm之间具有一系列可诊断性光谱特征信息，这些特征的带宽多在10~20μm之间[3]，而且不同岩石矿物和矿化蚀变具有不同的光谱特征。
由于高光谱分辨率遥感系统获得的连续波段宽度一般在10 nm以内，因此这种数据能够以足够的光谱分辨率分出那些具有诊断性光谱特征的岩石矿物。
区域地质制图和矿产勘探是高光谱遥感技术主要的应用领域之一，各种岩石和矿物在电磁波谱上显示的诊断性光谱特征可以帮助人们识别不同的矿物成分。
因此,从高光谱遥感数据中提取矿物的光谱信息，然后直接根据其诊断性光谱特征区分矿物或自动判别矿物类型是一种有效的遥感技术方法[4]。
矿产资源调查的主要目的是寻找及探明矿产资源和调查评价区域矿产资源潜力，而利用高光谱遥感技术完全能确定某一或某些矿物在地表上的分布及其相对含量变化，从而直接提供与成矿有关的矿物分布及丰度信息。