一种适合于热红外高光谱遥感的石英含量定量计算方法技术

技术编号:17876462 阅读:69 留言:0更新日期:2018-05-05 22:58
本发明专利技术属于遥感信息科学技术领域,具体涉及一种适合于热红外高光谱遥感的石英含量定量计算方法。具体包括以下步骤:步骤一、热红外高光谱遥感数据预处理;步骤二、热红外高光谱遥感数据大气校正;步骤三、热红外高光谱数据温度/发射率分离,得到发射率图像;步骤四、石英矿物含量定量计算经验公式确定;步骤五、石英矿物含量图获取。本发明专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,能够快速精确地提取研究区的石英矿物含量,进而能够快速有效地寻找高石英矿物条带,确定硅化带。

A quantitative calculation method of quartz content suitable for thermal infrared hyperspectral remote sensing

The invention belongs to the field of remote sensing information science and technology, and specifically relates to a quantitative calculation method of quartz content suitable for thermal infrared hyperspectral remote sensing. The following steps include: Step 1, thermal infrared hyperspectral remote sensing data preprocessing; step two, thermal infrared hyperspectral remote sensing data atmosphere correction; step three, thermal infrared hyperspectral data temperature / emissivity separation, emissivity image; step four, quartz mineral content quantitative calculation empirical formula determination; step five, The mineral content of quartz is obtained. The method of quantitative calculation of quartz mineral content suitable for thermal infrared hyperspectral remote sensing can quickly and accurately extract the quartz mineral content in the study area, and then can quickly and effectively find the high quartz mineral strip and determine the silicification zone.

【技术实现步骤摘要】
一种适合于热红外高光谱遥感的石英含量定量计算方法
本专利技术属于遥感信息科学
,具体涉及一种适合于热红外高光谱遥感的石英含量定量计算方法。
技术介绍
遥感领域的石英矿物定量计算主要应用于地质学科里的硅化带的寻找。硅化带为热液活动形成的蚀变条带的一种,是热液型矿床的找矿标志,包括金、锡等多金属矿床,也包括热液型铀矿床。目前,使用遥感技术进行硅化带提取只在于提取目标的SiO2含量,还没有方法提取目标的石英矿物含量。这些SiO2含量提取方法主要分为定性提取和定量提取两大类,其中定量提取方法需要在SiO2定量计算的基础上进行。当前遥感数据SiO2定量计算方法只限于多光谱数据,包括Landsat中的TM、ETM数据和ASTER数据,不涉及热红外波段,因此精确度非常低。遥感技术识别硅化带最直接的方法应该是提取石英含量非常高的条带或区域,其关键是识别出石英矿物中Si-O键振动形成的特征吸收谱带。热红外波段对Si-O键的识别具有非常高的精确性。热红外高光谱数据具有非常高的光谱分辨率,能够非常精确地表现出与石英矿物含量密切相关的波段范围和特征波段。热红外高光谱遥感对石英矿物含量的定量计算是目前硅化带提取的前缘技术,也是遥感技术在地质领域应用的重点技术。因此,亟需充分利用热红外高光谱遥感技术覆盖面广、信息获取快、探测精度高及光谱分辨率高的技术优势,结合地球化学分析数据,开发出面向硅化带定量提取的石英矿物含量定量计算方法。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题为:针对目前遥感技术对石英矿物含量定量计算的空白,提出一种适合于热红外高光谱遥感数据的石英矿物含量定量计算方法。为解决上述技术问题,本专利技术一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,具体包括以下步骤:步骤一、对研究区的热红外高光谱遥感数据预处理;步骤二、热红外高光谱遥感数据大气校正,具体包括以下子步骤:步骤2.1热红外高光谱遥感数据进行大气透过率曲线、上行辐射和下行辐射模拟,得到研究区大气透过率模拟曲线及上下行辐射模拟曲线;步骤2.2按照步骤一所采用的热红外高光谱遥感数据波段进行重采样,得到重采样后大气透过率曲线,进而得到热红外高光谱遥感数据大气校正图像;步骤三、热红外高光谱数据温度/发射率分离,利用归一化法进行温度/发射率分离,得到发射率图像;步骤四、石英矿物含量定量计算经验公式确定,具体包括以下子步骤:步骤4.1热红外光谱曲线的观察分析,找出与石英矿物含量相关的波段范围;步骤4.2采集不同岩性的岩浆岩标本进行热红外光谱数据采集;步骤4.3将步骤4.2采集到的热红外光谱数据进行重采样,使其与步骤一采用的热红外高光谱遥感数据相匹配,并结合步骤4.1找出石英矿物含量密切相关的波段组合;步骤4.4对步骤4.2所述岩石标本进行地球化学测试,获取全量分析数据;步骤4.5根据各样品全量分析数据,使用CIPW标准矿物计算方法计算出各样品的石英矿物含量;步骤4.6将步骤4.3得到的与石英含量密切相关的波段组合在不同组合方式下,进行四则运算、对数运算及指数运算,然后结合步骤4.4得到的石英含量进行回归分析,获取相关性最高的波段组合形式;步骤4.7根据石英矿物含量及其对应的发射率光谱曲线中相关性最高的波段组合,得出石英矿物含量定量计算经验公式;步骤五、石英矿物含量图获取,将步骤4.7所述经验公式代入发射率图像,进行波段运算,获取石英矿物含量图。所述的步骤三中,石英含量进行回归分析,相关性最高的波段组合形式为ln[B2^2/(B1*B3)];其中,B1=B8.49,B2=B8.60μm,B3=B8.71μm,B8.82可作为B8.49的备用波段,下标表示该波段的波长。得出石英矿物含量定量计算经验公式,y=8208.9x3-5525x2+1228.2x+0.3139,x=ln[B2^2/(B1*B3]。结合了CIPW标准矿物计算方法,以获取SiO2、TiO2、Al2O3、TFe2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O及P2O5的全量分析数据计算出各样品石英矿物含量。与石英矿物含量相关的波段范围具体为8.60μm的发射峰至两侧发射谷范围的光谱特征。本专利技术的有益技术效果在于:(1)本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,能够快速精确地提取研究区的石英矿物含量,进而能够快速有效地寻找高石英矿物条带,确定硅化带;(2)本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,能够剔除酸性岩脉等高SiO2含量但低石英矿物的条带对硅化带提取的影响。(3)本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,其方法步骤可以为其他矿物的定量提取提供启示作用。附图说明图1为本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法的技术流程图;图2为Modtran4.0模拟的大气透过率曲线图3为大气透过率重采样曲线;图4为模拟的上下行辐射重采样曲线;图5为石英含量与ln[B8.60μm^2/(B8.49*B8.71μm]的线性关系图;图6为发射率图像;图7为石英矿物含量。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,具体包括以下步骤:步骤一、对研究区的热红外高光谱遥感数据预处理,热红外高光谱遥感数据预处理包括辐射校正、几何校正、图像镶嵌等流程,用于将数个条带拼接成整个研究区遥感图像,具体处理方法为本领域技术人员公知常识;本实施例中,采用航空热红外高光谱遥感TASI数据,研究区为东准噶尔盆地喀木斯特-野马泉地区,数据采集时间为2013年10月28日凌晨;步骤二、热红外高光谱遥感数据大气校正,具体包括以下子步骤:步骤2.1热红外高光谱遥感数据进行大气透过率曲线、上行辐射和下行辐射模拟,得到图2所示研究区大气透过率模拟曲线及图4所示上下行辐射模拟曲线;步骤2.2按照步骤一所采用的热红外高光谱遥感数据波段进行重采样,得到图3所示重采样后大气透过率曲线,进而得到热红外高光谱遥感数据大气校正图像;本实施例中,步骤2.1中,利用Modtran4.0进行大气透过率曲线、上行辐射和下行辐射模拟;步骤2.2中,按照步骤1采用的航空热红外高光谱遥感TASI数据波段进行重采样;所述步骤2中,对研究区大气透过率及上下行辐射模拟的精确性直接会影响到步骤3中发射率图像精确性,进而影响到石英矿物含量定量计算的精确性;步骤三、热红外高光谱数据温度/发射率分离,利用归一化法进行温度/发射率分离,得到图6所示发射率图像;步骤四、石英矿物含量定量计算经验公式确定,具体包括以下子步骤:步骤4.1通过JHU光谱库中各种岩性的热红外光谱曲线的观察分析,找出与石英矿物含量相关的波段范围,具体为8.60μm的发射峰至两侧发射谷范围的光谱特征:其中,8.60μm的发射峰的相对高度与石英矿物含量呈正相关关系;步骤4.2采集不同岩性的岩浆岩标本进行热红外光谱数据采集;本实施例中,在研究区喀木斯特及其周边地区采集得到正长花岗岩、二长花岗岩、流纹斑岩、中基性岩脉及英云闪长岩等不同岩性的岩浆岩标本,采用102f热红外地面光谱测量仪进行热红外光谱数据采集;步骤4.2中,岩浆岩标本种类越齐全及热红外光谱数据采集越精确,后续步骤中经验本文档来自技高网...
一种适合于热红外高光谱遥感的石英含量定量计算方法

【技术保护点】
一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,其特征在于:具体包括以下步骤:步骤一、对研究区的热红外高光谱遥感数据预处理;步骤二、热红外高光谱遥感数据大气校正,具体包括以下子步骤:步骤2.1热红外高光谱遥感数据进行大气透过率曲线、上行辐射和下行辐射模拟,得到研究区大气透过率模拟曲线及上下行辐射模拟曲线;步骤2.2按照步骤一所采用的热红外高光谱遥感数据波段进行重采样,得到重采样后大气透过率曲线,进而得到热红外高光谱遥感数据大气校正图像;步骤三、热红外高光谱数据温度/发射率分离,利用归一化法进行温度/发射率分离,得到发射率图像;步骤四、石英矿物含量定量计算经验公式确定,具体包括以下子步骤:步骤4.1热红外光谱曲线的观察分析,找出与石英矿物含量相关的波段范围;步骤4.2采集不同岩性的岩浆岩标本进行热红外光谱数据采集;步骤4.3将步骤4.2采集到的热红外光谱数据进行重采样,使其与步骤一采用的热红外高光谱遥感数据相匹配,并结合步骤4.1找出石英矿物含量密切相关的波段组合;步骤4.4对步骤4.2所述岩石标本进行地球化学测试,获取全量分析数据;步骤4.5根据各样品全量分析数据,使用CIPW标准矿物计算方法计算出各样品的石英矿物含量;步骤4.6将步骤4.3得到的与石英含量密切相关的波段组合在不同组合方式下,进行四则运算、对数运算及指数运算,然后结合步骤4.4得到的石英含量进行回归分析,获取相关性最高的波段组合形式;步骤4.7根据石英矿物含量及其对应的发射率光谱曲线中相关性最高的波段组合,得出石英矿物含量定量计算经验公式;步骤五、石英矿物含量图获取,将步骤4.7所述经验公式代入发射率图像,进行波段运算,获取石英矿物含量图。...

【技术特征摘要】
1.一种适合于热红外高光谱遥感的石英矿物含量定量计算方法,其特征在于:具体包括以下步骤:步骤一、对研究区的热红外高光谱遥感数据预处理;步骤二、热红外高光谱遥感数据大气校正,具体包括以下子步骤:步骤2.1热红外高光谱遥感数据进行大气透过率曲线、上行辐射和下行辐射模拟,得到研究区大气透过率模拟曲线及上下行辐射模拟曲线;步骤2.2按照步骤一所采用的热红外高光谱遥感数据波段进行重采样,得到重采样后大气透过率曲线,进而得到热红外高光谱遥感数据大气校正图像;步骤三、热红外高光谱数据温度/发射率分离,利用归一化法进行温度/发射率分离,得到发射率图像;步骤四、石英矿物含量定量计算经验公式确定,具体包括以下子步骤:步骤4.1热红外光谱曲线的观察分析,找出与石英矿物含量相关的波段范围;步骤4.2采集不同岩性的岩浆岩标本进行热红外光谱数据采集;步骤4.3将步骤4.2采集到的热红外光谱数据进行重采样,使其与步骤一采用的热红外高光谱遥感数据相匹配,并结合步骤4.1找出石英矿物含量密切相关的波段组合;步骤4.4对步骤4.2所述岩石标本进行地球化学测试,获取全量分析数据;步骤4.5根据各样品全量分析数据,使用CIPW标准矿物计算方法计算出各样品的石英矿物含量;步骤4.6将步骤4.3得到的与石英含量密切相关的波段组合在不同组合方式下,进行四则运算、对数运算及指数运算,然后结合步骤4.4得到的石英含量进行回归分析,获取相关...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭帮杰张杰林武鼎王俊虎周觅
申请(专利权)人:核工业北京地质研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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