本發(fā)明涉及基于aster和地下巖芯光譜測量技術(shù)的一體化地質(zhì)填圖方法。

背景技術(shù)：

對于巖性信息的提取進行地質(zhì)填圖，方法日趨多樣化，但基本可以分為基于圖像信息統(tǒng)計與基于光譜特征兩類：

基于圖像信息統(tǒng)計：基于圖像信息統(tǒng)計的主要方法有相關(guān)性分析、主成分分析與最優(yōu)指數(shù)因子等。相關(guān)性分析是基于遙感影像波段之間的相關(guān)系數(shù)，通過相關(guān)系數(shù)矩陣選擇出相關(guān)性最小的三波段進行rgb假彩色合成圖像增強的方法。由于被選波段所含的巖性信息之間相關(guān)性都很低，因而通過色差容易區(qū)分；主成分分析(pca)在圖像處理中使用也很廣泛，該方法可去除波段之間冗余信息，將多波段影像信息壓縮到少數(shù)幾個更有效的波段，屬于一種降維處理。優(yōu)點在于信息量大、相關(guān)性低與色彩飽和度高。隨著處理技術(shù)的進步，在主成分分析基礎(chǔ)上又發(fā)展出獨立主成分分析(ica)與最小噪聲變換(mnf)等技術(shù)；最優(yōu)指數(shù)因子(oif)是美國學(xué)者chavez等人依據(jù)相關(guān)性最小且方差最大的原則提出的最優(yōu)波段組合統(tǒng)計方法，在巖性識別應(yīng)用中也取得過較好的效果。

基于光譜特征：基于光譜特征的巖性信息提取方法是針對研究區(qū)的巖性，采用某種光譜匹配算法，突出不同巖性之間光譜差異，從而達到提取識別的目的。最常用算法是波段比值與端元波譜匹配。波段比值(br)是基于研究區(qū)巖樣光譜吸收特征分析，選擇相應(yīng)的波段進行比值運算，再以彩色合成增強顯示。波段比值圖像中不同巖石地層單元的反射亮度比值與其光譜反射率比值之間存在正相關(guān)關(guān)系，因此不同巖石地層單元的反射光譜數(shù)據(jù)可作為影像波段比值增強處理的依據(jù)。美國學(xué)者crowley還提出一種高級波段比值算法-相對吸收深度(rbd)，它是一種三波段混合比值運算，可診斷光譜特征波段的吸收強度，在沉積巖中應(yīng)用效果顯著。端元波譜匹配實質(zhì)上是基于圖像波譜信息的提取方法。首先，需要準備兩類光譜信息源：一類是端元波譜，經(jīng)過分離噪音、計算純凈像元指數(shù)與n維可視化等過程從影像中提取，也可以人工目視采集；另一類是用于參照的匹配波譜，來源于實驗室光譜庫數(shù)據(jù)或?qū)崪y光譜數(shù)據(jù)。其次，建立匹配算法，確立兩種光譜信息源的匹配關(guān)系。目前使用較廣的匹配算法有匹配濾波(mf)、光譜角填圖(sam)與波譜特征擬合(sff)等，計算結(jié)果將光譜匹配度高的像元歸為一類。

上述兩種方法對巖性的識別主要是根據(jù)實測光譜與參考資料中的參考光譜相對比。無論是基于圖像信息統(tǒng)計還是基于光譜特征，都主要是根據(jù)實際測出的光譜信息，與光譜庫里的參考光譜信息相對照，進行填圖?？偟膩碚f，只是地面信息的對照，并未將遙感信息與地下巖芯光譜信息很好的聯(lián)系起來，而鉆探是一項成本非常高的探測技術(shù)，是地質(zhì)勘查最重要的技術(shù)手段之一，巖芯則是鉆探獲取的重要成果，為使得鉆探所獲的珍貴地質(zhì)資料方便今后的使用與分析，鉆探巖芯蝕變光譜研究是其中至關(guān)重要的一個方面。對已有數(shù)據(jù)的充分利用，是當今對地質(zhì)填圖方法的創(chuàng)新所必須考慮的因素。同時，現(xiàn)有地上、地下光譜填圖技術(shù)都是獨立的，無法實現(xiàn)真正意義上的星-空-地一體化填圖。

目前在數(shù)據(jù)解譯時總是采用實驗室測得的標準光譜進行匹配分析，由于實驗室數(shù)據(jù)不受任何干擾，因此混合像元問題一直是一個困擾的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了基于aster和地下巖芯光譜測量技術(shù)的一體化地質(zhì)填圖方法，旨在解決在數(shù)據(jù)解譯時總是采用實驗室測得的標準光譜進行匹配分析，礦物的識別容易受到不同參考標準影響的問題。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

基于aster和地下巖芯光譜測量技術(shù)的一體化地質(zhì)填圖方法，依次包括以下步驟：

a、采用aster傳感器獲取地表蝕變礦物的aster遙感圖像，將aster遙感圖像的像元亮度轉(zhuǎn)換為反射率信息，并提取蝕變圖像。

b、提取蝕變圖像中的蝕變區(qū)域波譜信息，構(gòu)建蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫。

c、測量巖芯光譜數(shù)據(jù)，并與步驟b中蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫進行對比，進行一體化填圖。

進一步，蝕變圖像中的蝕變信息包括鐵染蝕變信息、al-oh蝕變信息和mg-oh蝕變信息。

進一步，在步驟a中，利用波段比值或主成分分析提取蝕變圖像。

進一步，利用envi構(gòu)建相關(guān)蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫。

進一步，測量巖芯光譜數(shù)據(jù)與蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫對比包括光譜特征識別、光譜匹配識別、波形分析識別和混合像元識別。

進一步，根據(jù)測量巖芯光譜數(shù)據(jù)與蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫的對比，進行成像光譜反演與建模。

進一步，根據(jù)成像光譜反演與建模進行地質(zhì)填圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明直接利用aster數(shù)據(jù)所解譯出的蝕變區(qū)域波譜信息作為標準庫文件對比，采用地表蝕變光譜對比分析地下光譜數(shù)據(jù)所反映出的與地表相同的蝕變礦物，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)鐵染、al-oh、mg-oh等蝕變信息的星空地一體化填圖技術(shù)。礦物的識別也不會受到不同參考標準的影響，真正的實現(xiàn)地上與地下的無縫銜接。

具體實施方式

利用遙感技術(shù)進行地質(zhì)填圖可以極大的節(jié)約人力和物力，這也是遙感地質(zhì)研究的主要內(nèi)容之一。遙感傳感器接收地表目標的反射信號，不同的地物表面對不同波長電磁波的吸收和反射特性不同，形成地物的反射率隨波長發(fā)生變化形成特征地物波譜。地物波譜特征的研究是遙感技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)研究工作，也是遙感技術(shù)的本質(zhì)性工作。

巖石光譜是巖石、礦物對特定波長范圍的電磁波的反射、吸收和輻射的綜合反映。影響巖石光譜的主要因素是其礦物成分，其次是巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。巖石、礦物光譜特征的適宜波譜范圍集中在0.36-0.25μm(vnir-swir)和8-14μm(tir)，前者表現(xiàn)其反射光譜特征，后者表現(xiàn)發(fā)射光譜特征。利用這兩個譜域分析不同巖性的光譜特征，是目前遙感巖性識別技術(shù)的基礎(chǔ)。

aster傳感器是一個高分辨率的多光譜成像儀，具有立體成像功能。攜帶aster的terra衛(wèi)星于1999年12月8日發(fā)射，2000年2月24日開始獲取數(shù)據(jù)，2000年12月13開始發(fā)布數(shù)據(jù)。aster通過覆蓋可見光-近紅外、短波紅外和熱紅外譜域的14個波段獲取地球表面的多光譜數(shù)據(jù)：vnir(0.52～0.86μm)有3個波段(空間分辨率為15m)，其中第三波段可單軌道獲得近紅外立體圖像數(shù)據(jù)，具有生成高精度數(shù)字高程模型(dem)數(shù)據(jù)的能力，swir(1.6～2.43μm)有6個波段(空間分辨率30m)，tir(8.125～11.65μm)有5個波段(空間分辨率為90m)。相比于landsattm/etm，aster在swir與tir譜域范圍更高的空間分辨率與光譜分辨率，為不同巖性的識別與提取提供了更多的診斷窗口。aster遙感數(shù)據(jù)是目前使用較廣泛的多光譜數(shù)據(jù)，特別是其短波紅外與熱紅外的高光譜與高空間分辨率的優(yōu)勢為地表巖性探測提供了極佳的大氣窗口?；赼ster遙感數(shù)據(jù)的巖性識別與解譯，可以為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)圖優(yōu)化以及相關(guān)礦產(chǎn)資源勘查提供重要的參考。

鉆探是一項成本非常高的探測技術(shù)，是地質(zhì)勘查最重要的技術(shù)手段之一，巖芯則是鉆探獲取的重要成果。為使得鉆探所獲的珍貴地質(zhì)資料方便今后的使用與分析，鉆探巖芯蝕變光譜研究是其中至關(guān)重要的一個方面。對勘探數(shù)據(jù)的深入研究和再利用是當前巖芯再利用的重要任務(wù)，20世紀80年代高光譜分辨率遙感技術(shù)出現(xiàn)，并于90年代得到蓬勃發(fā)展。高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展為鉆探巖芯數(shù)據(jù)的再利用提供了平臺，為巖芯分析提供了一種新的技術(shù)方法?；趲r石礦物的光譜特性，可以利用遙感數(shù)據(jù)對其進行巖性信息的探測與識別。那么是否能將地下巖芯光譜特征與遙感影像上的地物光譜特征結(jié)合起來呢？基于這一點，本發(fā)明提出基于aster和地下巖芯光譜特征一體化的地質(zhì)填圖方法，即aster遙感圖像上的每一個像元所包含的光譜信息與地物巖芯光譜特征具有一定的聯(lián)系，通過光譜重建將遙感圖像上每個像元所包含的光譜信息建立光譜曲線，與地物巖芯的光譜曲線所對比之后進行地質(zhì)填圖，這種方法是可實現(xiàn)地上-地下的一體化填圖。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明：

基于aster和地下巖芯光譜測量技術(shù)的一體化地質(zhì)填圖方法，依次包括以下步驟：

a、采用aster傳感器獲取地表蝕變礦物的aster遙感圖像，將aster遙感圖像的像元亮度轉(zhuǎn)換為反射率信息，利用波段比值或主成分分析并提取蝕變圖像。

b、提取蝕變圖像中的蝕變區(qū)域波譜信息，利用envi構(gòu)建蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫。蝕變圖像中的蝕變信息包括鐵染蝕變信息、al-oh蝕變信息和mg-oh蝕變信息。

c、測量巖芯光譜數(shù)據(jù)，并與步驟b中蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫進行對比；測量巖芯光譜數(shù)據(jù)與蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫對比包括光譜特征識別、光譜匹配識別、波形分析識別和混合像元識別。根據(jù)測量巖芯光譜數(shù)據(jù)與蝕變的光譜反射率數(shù)據(jù)庫的對比，進行成像光譜反演與建模。根據(jù)成像光譜反演與建模進行一體化填圖。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。