高光譜遙感技術在礦産資源調查中的應用現狀及發展趨勢

礦産資源的開發和利用對國民經濟具有重要影響，科技的發展也爲礦産資源的調查提供瞭更多的工具選擇。本文主要介紹瞭高光譜遙感技術在礦産資源調查中的應用現狀及發展趨勢。

高光譜遙感技術在礦産資源調查的國内應用現狀

我國於20世紀80年代中、後期也著(zhe)手發展自己的高光譜系統，先後成功地研制瞭(le)MAIS、OMIS，PHI和C-HRIS等成像光譜儀；一些單位開展瞭(le)相應的方法研究和應用試驗。由於受數據源的限制，國内僅有中國科學院遙感所
、中國國土資源航空物探遙感中心(下文簡稱“航遙中心”)等少數單位開展瞭(le)較爲系統的應用研究工作

。在高光譜礦物填圖方面，國内的研究基本停留在礦物類型識别階段，能夠識别的礦物種類較少，發展的數據處理方法和初步建立的一些礦物識别規則尚需要在更多的實踐中加以驗證、補充、優化和修訂
。盡管如此，還是有好些相對成功的應用實例。

中科院上海技術物理所利用MAIS 在河北張家口地區的實驗中地對該地區新生界全新統、更新統、中生界侏羅紀張家口群、下元古界紅旗營子群及花崗片麻岩
、蛇綠岩脈、輝石類岩脈採用不同的圖像處理方法獲得瞭(le)較爲精確(què)的岩石地層識别分類，證明瞭(le)高光譜遙感在岩石出露較好區域進行岩類定性識别和大比例尺填圖的可能；謝紅接等[17]運用中國科學院上海技術物理所研制的模塊式航空71波段高光譜儀(MAIS)影像數據，在純淨像元提取、混合像元分解、光譜角制圖、匹配濾波、光譜特征拟合等方面做瞭(le)試驗性研究工作，提取瞭(le)該區的鈾礦特征信息(如蝕變、礦化等)，爲高光譜圖像的礦産資源調查應用奠定瞭(le)基礎。

航遙中心也取得瞭(le)相應的進展，他們利用美國Cuprite礦區的航空可見和紅外成像光譜儀AVIRIS數據和河北崇禮-赤城地區MAIS數據，開展瞭(le)蝕變(biàn)礦物提取和礦物填圖方法試驗；在野外和實驗室條件下，開展瞭(le)岩礦光譜的影響因素和礦物混合光譜研究，測試瞭(le)高嶺石、白雲母、方解石、白雲石、蒙托石、綠簾石等礦物光譜共300餘條，初步總結瞭(le)礦物光譜變(biàn)異規律等。

此後，航遙中心還應用EO-1衛星的成像光譜Hyperion的視反射數據，對西藏驅龍地區的蝕變(biàn)礦物進行瞭(le)初步識别，識别出高A1和低A1絹雲母化礦物、高嶺石礦物以及綠泥石和孔雀石化礦物組合
。

甘甫平等[18]利用成像光譜遙感技術識别和提取瞭(le)礦化蝕變信息，其做法是首先利用低分辨率的遙感數據識别出地質異常分布，圈出重點區段；然後利用高光譜MAIS數據在這些重點區段開展蝕變信息(主要是鉀化)提取與找礦預測。區内鉀長石化帶主要礦物組合爲鉀長石、微斜長石
、石英、絹雲母、黃鐵礦等
。這些礦物除黃鐵礦外，均含Al-OH和Mg-OH鍵的化合物。尤其是随著(zhe)鉀化的減弱，Al-OH鍵化合物減少，光譜随之發生變化，對識别和提取礦化蝕變信息十分有利。

王潤生、甘甫平等人在成像光譜礦物填圖技術與應用示範課題中，對新疆東天山地區開展區域面積性礦物填圖和西藏驅龍地區開展礦化蝕變礦物填圖應用示範，取得瞭(le)與地面一緻的應用效果，礦物識别率和識别正確(què)率均達到85%以上；王青華等[19]運用MAIS影像數據，通過對研究區各岩類的野外光譜特征測試，對比分析圖像中岩石的光譜特征，根據訓練區不同岩類的光譜特征，採用不同的圖像處理方法，較好地提取瞭(le)岩石信息，達到較準確(què)識别岩礦類别的目的。

張宗貴等[20]利用機載可見光、近紅外及短波紅外成像光譜(HyMap)數據，開展瞭(le)基於(yú)地物光譜特征成像光譜遙感礦物識别方法研究，結果認爲，根據研究區内存在的主要Al-OH和Mg-OH的特征吸收峰礦物類型，通過對礦物光譜特征的綜合分析，分别建立瞭(le)綠泥石、綠簾石、橄榄石、絹雲母、滑石、石膏及黑雲母等礦物組合的識别準則，有效地填繪出瞭(le)這些礦物在該航帶上的分布情況。

高光譜遙感技術在礦産資源調查的應用前景

目前高光譜遙感技術在礦産資源調查領域已經得到瞭(le)成功的應用。這是光學、結晶學、光譜學、傳感器技術和圖像處理技術等學科共同發展的結果，由於(yú)它具有将高光譜分辨率的圖像與光譜合二爲一的特點，不僅能有效地直接識别地表物質，而且還能更深入地研究地表物質的成分及結構。

因此，通過岩石光譜信息模型，反演某些指示礦物的豐度分布，結合遙感專題圖件以及豐富的紋理信息，借助於(yú)相應的成礦模式和理論，可以從全局、綜合的角度對研究區的礦産進行可持續的勘探和開發，這在礦産資源調查應用的成礦預測方面有著(zhe)廣泛的應用前景。

爲瞭(le)使高光譜遙感技術在該(gāi)項目中得到充分的應用，需要進一步開展以下工作：

(1) 深入分析和研究粘土礦及稀土礦（元素）的物化屬性與光譜特征的相關性。上文提到，礦物的光譜特征主要由組成成分、物質内部晶體結構(gòu)、物化特征所制約。因此，進一步認識到岩礦光譜細微變(biàn)化與其物質内部組分、内部晶格結構(gòu)之間的信息關聯，是改善和提高高光譜遙感區分不同種類的粘土礦、粘土礦與稀土礦、以及提取是否附有稀土元素的粘土礦信息的關鍵。

(2) 進一步分析、試驗高光譜數據預處理與礦物填圖現有的各種技術方法。因爲預處理及礦物填圖效果的好壞直接影響到礦物信息提取的精度，最終影響高光譜技術指标評價及應用處理系統的技術體系的設計。由於(yú)自然界礦物的共生組合波段變異，在實際應用中，純單一礦物端元有時很難確(què)定或不需要確(què)定，在技術方法研究中應當考慮如何根據自然界礦物的共生組合規律和波段變異，選擇礦物或礦物組合作爲端元。

(3) 探索在有植被覆蓋區提取岩礦信息的技術。利用高光譜遙感數據，若能識别和圈定由金屬礦化異常引起的植被光譜變(biàn)異區域，将在國家礦産(chǎn)資源調查應用研究中起到不可估量的作用。