高光谱遥感影像矿物自动识别与应用_图文.doc

第 4期 , 总第 66期 国 土 资 源 遥 感 No . 4, 2005 2005年 12月 15日 RE MOTE SENSI N G F OR LAND 2. 中国国土资源航空物探遥感中心 , 北京 100083 摘要 在对矿物光谱特征理解与归纳的基础之上 , 对矿物光谱特征进行知识化表达 , 利用数理逻辑和一定的判别规 则实现对高光谱遥感影像矿物的自动识别与批量化信息提取 。 在 E NV I 平台上 , 利用 I D L 语言开发了高光谱遥感 影像矿物分层自动识别模块 M ineral Aut o -identificati on Module Based on S pectral I dentificati on Tree MAI M -SI T 。 该模块已经在新疆东天山哈密地区利用 Hy Map 数据 、 西藏驱龙地区利用 Hyperi on 数据以及美国 Cup rite 地区利用 AV I R I S 数据成功地进行了矿物识别 , 可识别的矿物或矿物组合可达 10种以上 , 基本实现了高光谱矿物信息提取的 智能化与批处理能力 。 关键词 高光谱遥感 ; 矿物自动识别 ; 矿物光谱数据 ; I D L 中图分类号 TP 391. 41 文献标识码 A 文章编号 1001-070X 2005 04-0028-04 0 引言 在地学信息化中 , 化信息来源 , , 提高 遥感信息的利用率 。 高光谱遥感技术的发展使利用 宏观技术 遥感 进行微观信息 矿物 探测成为可 能 [1], 其海量的数据和丰富的信息己使传统的遥感 数据处理及分析方法难以满足实际应用的需要 。同 时 , 由于目前已有高光谱矿物识别技术操作的复杂 性 , 以及遥感处理技术人员对地物光谱普遍缺乏认 识与深入的理解 , 需要“ 傻瓜 ” 型的高光谱矿物识别 技术 , 促进高光谱矿物识别的全面应用 ; 另一方面 , 在实际应用中极为迫切需要的是实现实时快速的信 息提取与可视表达 , 如环境污染监测等 。这二者需 求的结合 , 需要开发满足不同用户需求的 、 智能型的 快速高光谱矿物识别技术 , 增强高光谱数据矿物识 别的智能化 、 自动化 、 规模化以及批处理 , 实现高光 谱技术的 “ 高科技 ” 开发 , “ 低门栏 ” 应用 , “ 低风险 ” 运行 。 因此 , 本文在对矿物光谱特征深入研究 [2, 3]的基 础之上 , , 以 , , 充分使用其内部 [Ο, Π], 研发高光谱 , 实现矿物识别的自动智能识别 , 改善 , 提高了高 光谱地学应用的效率 。 1 矿物自动识别算法 1. 1 算法设计 在对美国地调局 USGS 矿物光谱数据库 [4]中 矿物光谱综合分析的基础之上 , 以光谱的吸收谱带 特征为主 , 其它光谱特征参量为辅 , 基于矿物光谱的 相似性准则或逻辑关系 , 构建了矿物识别谱系 [3, 5], 建立矿物识别规则 , 采用 I F -T HE N 语句进行决策 判别 , 逐层开展矿物识别 [5], 开发了矿物分层谱系自 动识 别 模 块 M ineral Aut o -identificati on Module Based on Spectral I dentificati on Tree MA I M -SI T 。 I F -T HE N 语句是对矿物光谱特征分析结果和 经验知识的归纳性总结和表达过程 , 每一个 I F -THEN 语句相当于一种矿物或矿物组合的光谱识别 规则 。 其基本表达式为 收稿日期 2005-10-26; 修订日期 2005-10-27 基金项目 国土资源部 “ 百名优秀青年科技人才计划 ” 、 国家自然科学基金 40201034 和国土资源部科研项目 2002206 资助 。 Ο RSI, ENV I 3. 5Online Guide; ΠRSI, I D L 5. 5Online Guide 第 4期 周 强 , 等 高光谱遥感影像矿物自动识别与应用 对于给定不同光谱特征参量 W 的矿物 M , 其矿 物光谱 S 可以进行知识化 , 并表示为 W {ω1 , ω2, ω 3 , , ωj }j 1, 2, 3, , n 。其中 , j 表示诊断 性光谱特征参量的数目 ; ω j 表示诊断性光谱特征参 量的位置与相对权重 , 并随 j 的增大而递减 。因此 , 对于光谱特征类似的矿物 , ω j 的位置序次关系非常 重要 。 对于某一矿物光谱 S 1 , I F ω1[μ1, μ2]and ω2 [μ2, μ3]and ωj 1km , 向东翘起 [7] 图 2 。 黄山地区高光谱数据于 2002年 10月租用澳大 利亚的成像光谱仪 Hy Map 航空飞行获取 。利用所 开发的矿物自动识别模块 MA I M -SI T, 一次性地识 别出该区可能存在的矿物组合或矿物 , 如 A l -OH 、 Mg -OH 、 Mg -Fe 、 贫 A l A l 云母 、 方解石 、 绿 泥石 、 13 。 图 2 新疆哈密黄山铜镍矿床地质略图 根据新疆地质矿产局第六地质大队 , 1987 1-下石炭统干墩组 ; 2-干墩组第一岩性段 ; 3-干墩组第二岩性段 ; 4-干墩组第三岩性段 ; 5-干墩组第五岩性段 ; 6-斜长角闪橄榄岩体 ; 7-角闪二辉橄榄岩相 ; 8-角闪二辉辉石岩相 ; 9-辉长苏长岩相 ; 10辉长岩相 ; 11-辉长 闪长岩相 ; 12-辉长闪长岩体 ; 13-矽卡岩 ; 14-角岩化 ; 15-蛇纹岩化 ; 16-角岩 ; 17-正断层 ; 18-逆断层 ; 19-平移断层 ; 20-岩体界线 ; 21-推测地质界线 ; 22-矿体及编号 结合该区地质图 图 2 分析 , 所识别的结果与 该区的岩相展布基本一致 , 并从空间信息分布的角 度提供矿物的展布情况 。 4 结语 本文在矿物光谱库中矿物光谱特征综合分析的 基础之上 , 将光谱特征参量进行知识化 , 基于知识化 矿物光谱特征参量之间的相似性准则或逻辑关系 , 采用 I F -THEN 语句进行决策判别 , 开发了高光谱 影像矿物识别模块 MA I M -SI T, 基本实现高光谱遥 感数据矿物的智能识别与批量处理 , 极大地提高了 遥感数据快速高效的应用能力 , 初步解决了高光谱 遥感微观信息的实时快速提取与可视表达 。 由于该模块仅仅是高光谱矿物自动识别的雏 形 , 是基于 E NV I 软件二次开发与 I D L 语言的结合 , 今后还需结合软件工程进一步完善 。 参考文献 [1] Green R O, East w ood M L, et al . 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M I NERAL AUTO -I D ENT I F I CAT I O N BASED O N HY PERSPECTRAL I M AG I NG DATA AN D I TS APPL I CAT I O N ZHOU Q iang 1, 2, G AN Fu -p ing 2, WANG Run -sheng 2, CHE N J ian -p ing 1 1. China U niversity of Geosciences, B eijing 100083, China; 2. China A ero Geophysical Survey and Re m ote Sensing Center for L and and Resources, B eijing 100083, China AbstractSpectral kno wledge acquired thr ough the understanding of m ineral s pectral features was used t o perf or m aut omatic extracti on of m ineral type inf or mati on based on mathe matical, l ogic and s ome other decisi on rules in the hy pers pectral i m aging field . I n this paper, a m ineral aut o -identificati on module f or hypers pectral i m aging data MA I M -H I D has been designed by I D L language on ENV I s oft w are . It has intelligence batch p r ocessing ca 2 pacity s o that it can identify and extract as many as over 10of m oup s directly . This mod 2 ule is app licable t o aer o Hy map and AV I R I S data as well as data . identified and dis 2 cri m inated s ome m inerals in East Tianshan of Tibet in China and Cup rite in U. S . A. Key wordsHypers i o identificati on module; M ineral s pectra; I D L 第一作者简介 周 - , 北京 在职博士研究生 , 地球信息探测技术专业 , 主要从事遥感技术方法与 地学应用研究 。 责任编辑 肖继春 消息报道 中国遥感应用协会 2005年年会在南京成功召开 2005年 11月 1215日 , 中国遥感应用协会在 南京师范大学召开了 2005年年会暨第八届海峡两 岸空间资讯与防灾科技研讨会 。会议由庄逢甘理事 长主持 , 来自两岸三地代表共 281人欢聚一堂 , 共同 交流遥感信息技术一年来的新进展 , 会议内容丰富 , 取得主要成果如下 1 成功地召开了 “ 多多合作 ” 协调小组第四次 会议 。 由香港中文大学 、 台湾大学和中国遥感应用 协会代表组成的多云多雨地区遥感应用协调小组 简称 “ 多多合作协调小组 ” , 共商发挥香港中文大 学遥感卫星地面站的作用 , 在基础研究 、 应用研究及 成果转化方面开展多层次合作 。香港中文大学卫星 遥感地面接收站负责人表示该站进入试运行后 , 与 中国遥感应用协会有关会员逐个落实合作计划 。为 了适应多云多雨地区遥感工作需要 , 香港中文大学 太空与地球信息科学研究所表示积极配合北京师范 大学珠海分校举办培训班 , 培训多云多雨地区遥感 应用技术人才 。 2 成功地召开了第八届海峡两岸空间资讯与 防灾科技研讨会 。 交流论文 14篇 , 双方签署了合作 备忘录 。 台湾地理信息学会代表同意 2006年 10月 中下旬在台湾举办 “ 2006年第九届海峡两岸空间资 讯与防灾科技研讨会 ” 。 3 成功地召开了全国遥感技术交流和地理空 间信息与产品展览会 。会议征集论文 100篇 , 出版 了 2005遥感科技论坛 。大会交流论文 29篇 , 评 选出优秀论文 10篇 。 4 成功地召开了理事会和常务理事会 , 研究 了遥感信息技术 “ 十一五 ” 期间的发展方向 , 安排了 中国遥感应用协会下一年度的工作 , 确定 2006年 8月下旬在山西太原市召开年会 。 中国遥感应用协会 胡如忠供稿 ・ 1 3・