一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法技术

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SiO2含量定量计算方法。本发明专利技术的方法包括以下步骤：热红外高光谱遥感数据预处理；热红外高光谱遥感数据大气校正；热红外高光谱数据温度/发射率分离；SiO2含量定量计算经验公式确定；SiO2含量图获取。本发明专利技术解决了现有遥感技术对SiO2含量定量计算总体精度不高的技术问题，能够快速精确提取研究区SiO2含量，进而有效寻找高SiO2条带及对应断裂，通过SiO2含量的不同，能够区分出大范围的岩性差异，有利于地质填图的初期工作。

A SiO suitable for thermal infrared hyperspectral remote sensing

The invention belongs to the remote sensing information science and technology field, in particular to a quantitative calculation method of SiO2 content which is suitable for thermal infrared hyperspectral remote sensing. The method of the invention comprises the following steps: pretreatment of thermal infrared hyperspectral remote sensing data; atmospheric correction of thermal infrared hyperspectral remote sensing data; separation of temperature and emissivity of thermal infrared hyperspectral data; SiO;

【技术实现步骤摘要】
一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2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SiO2含量定量计算方法。
技术介绍
遥感领域的SiO2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的关键是识别出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。ASTER数据包含5个热红外波段，因此对SiO2含量的计算具有比较高的精确度。但限于光谱分辨率较低，难以发挥热红外遥感的优势，SiO2含量计算精度难以大幅度提高。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SiO2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SiO2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SiO2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：针对现有遥感技术对SiO2含量定量计算总体精度不高的缺陷，提出一种适合于热红外高光谱遥感数据的SiO2含量定量计算方法。本专利技术的技术方案如下所述：一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，包括以下步骤：步骤1.热红外高光谱遥感数据预处理；步骤2.热红外高光谱遥感数据大气校正；步骤3.热红外高光谱数据温度/发射率分离；步骤4.SiO2含量定量计算经验公式确定；步骤5.SiO2含量图获取。步骤1中，包括辐射校正、几何校正、图像镶嵌流程，用于将数个条带拼接成整个研究区遥感图像；步骤2包括以下步骤：步骤2.1对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1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3中，利用归一化法进行温度/发射率分离，得到发射率图像；步骤4包括以下步骤：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SiO2含量相关的波段范围；步骤4.2采集不同岩性的岩石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1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SiO2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，获取相应的SiO2含量数据；步骤4.5将步骤4.3得到的与SiO2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SiO2含量进行回归分析，获取相关性最高的波段组合形式，即|ln[B1×B2÷(B3×B4]|，其中，B1＝B8.60μm，B2＝B9.81μm，B3＝B8.45-8.61μm或B8.63-8.75μm，B4＝B9.25-9.81μm。步骤4.6使用最小二乘法对公式系数a、b进行统计分析，得出SiO2含量定量计算经验公式，即SiO2％＝a|ln[B1×B2÷(B3×B4]|+b；步骤5中，将步骤4.6所述经验公式代入发射率图像，进行波段运算，获取SiO2含量图。作为优选方案：步骤1中，采用航空热红外高光谱遥感TASI数据。作为优选方案：步骤4.1中，与SiO2含量相关的波段范围为8.60μm的发射峰和9.25-9.81μm波段范围，其中，8.60μm的发射峰的相对高度与SiO2含量呈正相关关系，9.25-9.81μm波段范围内的曲线上升趋势的大小与SiO2含量呈正相关关系。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，能够快速精确地提取研究区的SiO2含量，进而能够快速有效地寻找高SiO2条带(包括酸性岩脉和硅化带)及对应的一些断裂；(2)本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，通过SiO2含量的不同，区分出大范围的岩性差异，有利于地质填图的初期工作。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SiO2含量定量计算方法的技术流程图；图2(a)、(b)依次为大气透过率模拟曲线及其重采样后大气透过率曲线；图3为重采样后上下行辐射模拟曲线；图4(a)、(b)依次为发射率图像和SiO2含量图像。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法进行详细说明。本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，首先利用JHU光谱库的热红外高光谱遥感数据总结与SiO2含量密切相关的波段范围；之后测量不同岩性岩石标本的热红外光谱数据，结合这些标本的SiO2含量总结SiO2含量定量计算的经验公式；最后将经验公式带入热红外高光谱数据分离出的发射率图像中，进行波段运算，获取SiO2含量图像。如图1所示，本专利技术的一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，具体包括以下步骤：步骤1.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地区。步骤2.热红外高光谱遥感数据大气校正步骤2.1对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(a)所示研究区大气透过率模拟曲线及图3所示上下行辐射模拟曲线。步骤2.2按照步骤1所采用的热红外高光谱遥感数据波段进行重采样，得到图2(b)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SiO2含量定量计算的精确性。步骤3.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4(a)所示发射率图像。步骤4.SiO2含量定量计算经验公式确定步骤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SiO2含量相关的波段范围，具体为8.60μm的发射峰和9.25-9.81μm范围的光谱特征：其中，8.60μm的发射峰的相对高度与SiO2含量呈正相关关系，9.25-9.81μm范围内的曲线上升趋势的大小与SiO2含量呈正相关关系。步骤4.2采集不同岩性的岩石标本进行热红外光谱数据采集。本实施例中，在研究区喀木本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合于热红外高光谱遥感的SiO

【技术特征摘要】
1.一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1.热红外高光谱遥感数据预处理；步骤2.热红外高光谱遥感数据大气校正；步骤3.热红外高光谱数据温度/发射率分离；步骤4.SiO2含量定量计算经验公式确定；步骤5.SiO2含量图获取。2.根据权利要求1所述的一种适合于热红外高光谱遥感的SiO2含量定量计算方法，其特征在于：步骤1中，包括辐射校正、几何校正、图像镶嵌流程，用于将数个条带拼接成整个研究区遥感图像；步骤2包括以下步骤：步骤2.1对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1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3中，利用归一化法进行温度/发射率分离，得到发射率图像；步骤4包括以下步骤：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SiO2含量相关的波段范围；步骤4.2采集不同岩性的岩石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1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SiO2含量密切相关的波段组合；步骤4.4对步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭帮杰，张杰林，武鼎，周觅，王俊虎，
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