50000字论文范文热红外遥感反演岩石和矿石中的氧化物含量
论文类型：论文范文
论文字数：50000字
论点：遥感,提取,矿物
论文概述：
本文充分利用 ASTER 数据的特点，根据可见光 短波红外波段的反射特性及热红外波段的发射特性，对新疆且末某基岩裸露区分别进行了热液蚀变信息提取及岩矿氧化物含量反演。
论文正文：
第一章引言
1.1选题的背景和意义
随着各种矿产的不断开发，易于发现和开发的矿产总量逐渐减少，如何快速找到更多可用的矿产资源越来越受到人们的关注。如何将先进技术应用于成矿预测，从而快速、准确、高效地进行矿产资源勘查，已成为亟待解决的重要问题。20世纪末，随着遥感技术的迅速发展，这种获取地球资源和环境信息的高新技术可以通过获取的图像从宏观上将热液蚀变反映为矿化。岩性识别通过各级断裂构造进行，不同程度的矿化蚀变通过光谱曲线的异常来表达，为[1-3区矿产资源调查及成矿预测提供了有效的参考数据源。
地质特征异常是一种明显不同于周围地质环境和地质现象的地质构造，是必要的成矿基础或基本背景。围岩蚀变是成矿预测的重要指标之一。一些蚀变产生的矿物相对丰富。与未蚀变岩石相比，它们的光谱特征、色调类型和颜色类别不同。这为利用遥感技术通过增强变换等方法提取蚀变异常提供了理论依据。热液矿化引起围岩蚀变，使矿山附近的围岩与热液发生反应，产生一系列交代作用，被新生成的原生物质所替代，[4】。由于蚀变围岩和一般围岩中所含各种矿物的成分不同，成像遥感数据及其光谱特征也显示出不同于正常围岩的色差和诊断光谱特征[5]。
在许多热液成矿作用中，蚀变类型有铁染色、高岭土化、绿泥石化、绢云母化等。这些蚀变矿物分别含有Fe3+、镁羟基和铝羟基等基团或离子，蚀变矿物中含有的各种离子在多光谱遥感数据中具有不同的诊断光谱特征。通过遥感数据的增强和转换，指示遥感地质异常信息的离子或组等信息得到增强，从而通过分段映射等手段提取地质异常信息。可见光短波红外遥感技术在地质领域的应用使该技术得到了更好的发展，并取得了一定的应用和实验结果。其技术体系和方法正在成熟。然而，可见光短波红外遥感的缺点也不断凸显出来:第一，该技术的pop范围非常有限，使得该技术不足以识别硅酸盐矿物，即不能识别硅氧键产生的振动光谱特征，从而无法识别无水成岩矿物；其次，由于可见光短波红外光谱主要是反射光谱，不同地物反射光谱的混合是非线性的，这给混合光谱的分解带来很大困难，也增加了矿物含量估计和反演[6]的难度。然而，热红外遥感可以弥补上述两个问题。它不仅能识别硅酸盐矿物硅氧键产生的振动光谱，而且经过研究，热红外波段的地物发射光谱呈现线性混合特征。
热红外遥感弥补了可见光短波红外遥感技术的不足。它提高了矿物的定量含量，同时增加了可识别的矿物类型。硅酸盐、氧化物、硫酸盐、氢氧化物等离子体基团的振动和任何其他微小的变化都会发射能量，这可以通过热红外遥感来检测。从热红外遥感还可以区分和识别PO43、SinOk、SO42、CO32等矿物的角度来看，它可以增强岩石和矿物类别的识别能力，提高矿物类别检测的准确性[7]。此外，矿物在热红外波段的混合发射光谱呈现线性混合，保证了矿物含量线性混合光谱技术选择的准确性。目前，热红外遥感的应用研究主要集中在其温度信息的利用上，而利用发射率提取发射率信息绘制地质岩石和矿物图的应用却很少。地面物体的温度主要随着地形和太阳光照等自然因素的变化而变化。地面物体的成分、结构、地形和太阳辐照度都会影响地面物体的发射率。不同地物的材料组成直接决定了不同地物的发射率。因此，在地形和太阳辐照度等特定条件下，这一点可以在一定程度上用于识别和检索地面物体的组成和结构。
目前，由于可用于研究的数据源有限和图像处理算法复杂，热红外遥感发射率的反演很少。随着一批热红外多光谱传感器MODIS/ASTER[8的成功发射，越来越多的人参与到上述问题的研究中。MODIS数据信息含量/噪声低，这决定了它只能用于温度提取研究。ASTER热红外波段数据信噪比高，可用于更好地反演温度和表面发射率。随着热红外遥感图像源的逐渐增多，发射率反演研究及其应用系统也逐渐成熟。结合矿物和岩石的发射光谱特征，将热红外遥感数据应用于发射率反演研究和岩石矿物信息提取方法研究，弥补了可见光短波红外遥感的不足，是推动遥感岩石矿物信息提取的重要力量。
1.2国内外研究现状及发展趋势
1.2.1遥感找矿异常信息提取
1976年，戈茨计算出2.2 m和1.6 m短波红外波段的反射率比值，从而定量区分蚀变岩和非蚀变岩；1977年，亚伯兰等人发现，在0.5-1.1m的多波段光谱范围内，由于铁离子的强烈吸收，含有褐铁矿的蚀变岩石产生了独特的反射光谱。他们将这一理论应用于内华达黄金矿区，并通过遥感图像绘制了研究区褐铁矿蚀变岩。同时，罗曼等人通过比值法提取了MSS数据，并利用条带5/条带6、条带6/条带7、条带4/条带5 [9]绘制了以硅石、褐铁矿和次生粘土为主的热液蚀变区；亨特等人于1978年根据VNIR中羟基的光谱特征从研究区提取了特定的矿物，并在[10]寻找蚀变岩石；1984年，为了消除植被对蚀变信息提取的影响，Ambrams将比值和主成分分析方法应用于TM图像，去除植被干扰，提取蚀变信息。
1.3研究内容和关键技术..............................12-15
第二章地质异常信息遥感提取的理论基础..............................15-19
2.1遥感蚀变异常信息提取的理论基础..............................15-17 [/BR/] 2.2岩石和矿物中氧化物含量反演的理论基础..............................17-19
第三章遥感蚀变信息提取方法及其改进..............................19-24 [/BR/] 3.1变更信息提取的常用方法..............................19-21
3.2变更信息提取方法的改进..............................21-24
第四章热红外遥感反演岩石和矿石中氧化物含量研究..............................24-30
4.1光谱数据的选择和处理..............................24-26[/溴/] 4.2氧化物含量反演模型的建立..............................26-30
第五章地质异常信息提取实例..............................30-49
5.1新疆且末研究区概况..............................30
5.2数据源和特征..............................30-31
5.3数据预处理..............................基于ASTER数据的31-33
5.4数字高程模型提取..............................33-36 [/BR/] 5.5基岩裸露区蚀变信息提取实例..............................36-43
5.6岩石和矿物中氧化物含量的热红外遥感提取..............................43-45
5.7高植被覆盖区蚀变信息提取示例..............................45-47
5.8中等植被覆盖区蚀变信息提取示例..............................47-49
结论
充分利用ASTER数据的特点，根据可见光短波红外波段的反射特征和热红外波段的发射特征，分别对新疆且末基岩裸露区进行热液蚀变信息提取和岩石矿物氧化物含量反演。同时，利用ASTER数据的特殊立体图像对提取研究区的数字高程模型，并应用于蚀变信息提取，消除地形对异常提取的影响。
与以往提取地质异常的方法相比，本研究提出以下改进方案。比率和主成分分析是目前最常用的蚀变信息提取方法。然而，当使用比值法时，比值计算后的波段之间仍然存在相关性，这将干扰异常提取。地形差异、部分大气衰减等因素引起的乘性噪声，以及难以掩盖的积雪等干扰地面物体的存在，对主成分分析方法有很大影响，导致冲沟富铁异常的提取，干扰了实际异常提取工作。
组合分析同时结合了两种方法的互补优势。一方面消除了乘性噪声，另一方面消除了波段间的相关性，使得异常提取更加容易和准确，提取结果具有实际意义。考虑到地形因素对异常提取的影响，本研究利用太阳天顶角、太阳方位角、坡度和坡向对研究区的地形进行校正。坡度和坡向的提取充分利用ASTER数据的立体像对，根据立体像对构建研究区的数字高程模型，利用数字高程模型提取坡度图和坡向图，并将其应用于遥感图像，以校正地形引起的辐射差异。无地形影响的蚀变信息提取结果能更好地反映研究区的异常情况，有利于成矿预测。