ASTER数据在遥感找矿中的应用

Terra卫星——首颗地球观测系统( EarthObserving System)卫星
ASTER传感器——第一台用于制图和温度精确测量的星载高空间分辨率多通 道热红外成像仪 3个光学子系统可见光近红外、短波红外和热红外
ASTER数据产品介绍及预处理

数据产品


L1、L2、L3三个级别 L1A——未经处理的仪器数据 L1B已完成辐射计反演和几何重采样

数据预处理
辐射定标 大气较正
• •
去除大气干扰因素的影响 辐射率—>反射率，便于与参考光谱进行比较
遥感找矿相关理论

围岩蚀变（围岩交代蚀变） 蚀变信息提取理论基础
主要造岩矿物在可见光—近红外光谱无特 征的反射谱带 具特征光谱：

含铁（Fe2+，
Fe3+）基团——角闪石、赤铁
矿等 含羟基（OH-）、水（H2O）或碳酸根 （CO32-）基团——高岭土、云母类等
遥感地球化学方法——数据处理与分析
将每个微量元素的数值去甚高值后标准 化，进行局部增强，提取弱异常信息
铜矿的2个成矿因子：正相关的地球化学指标 因子F1(Co，Ni，Cr)，负相关的地球化学指标 因子为F2(Pb，Zn)
将F1／F2的值作为找矿地球化学敏感指标
遥感地球化学方法
遥感地球化学统计学模型的建立：
ASTER数据在遥感找矿中 的应用
指导老师 ： 课程：遥感地学基础
展示大纲

ASTER数据介绍 遥感找矿相关理论 ASTER数据找矿信息提取方法

蚀变信息提取方法
主成分分析法 光谱角制图法


遥感地球化学方法
ASTER数据和ETM+数据提取效果比较 总结
ASTER数据介绍



ETM+数据提取蚀变信息

采用主成分分析法
主成分中，PC4在TM5和TM7上满足要求。
ETM+数据提取蚀变信息

结果图
ASTER数据提取蚀变信息

采用主成分分析法 高岭石和绢云母的提取
PC4能增强高岭石＋绢云母类矿物的信息
ASTER数据提取蚀变信息

采用主成分分析法 绿泥石的提取
结果图

遥感地球化学方法——研究方案



基本信息源： ASTER数据、8种元素(Cu、Co、Ni、Cr、 Pb、Zn、As和Sb)和近红外、短波红外光谱及颜色参 量 确定地球化学指标与ASTER的特征波段净辐射率之间 的统计学映射关系 建立示矿综合地球化学指标与ASTER特征波段净辐射 率组合关系定量模型
总结


ASTER数据波段较多，尤其是短红外波段多，因此对 信息的提取更细致精确，而且ASTER数据价格低廉， 因此在特征蚀变矿物的提取上占有优势； 理论研究需要更深入：定量化预测 趋势：多种方法结合
主成分分析+波段比值法
THANKS！
求多维向量组夹角
wk.baidu.com
蚀变信息提取——光谱角法
结果图 红色为含Fe3+的蚀 变信息 绿色为含Fe—OH 的蚀变信息 蓝色为含Al —OH 的蚀变信息

遥感地球化学方法
参考文献： 《基于ASTER的遥感地球化学统计预测模型及应用》， 陈三明等。 《浅谈遥感地球化学》，何延波，杨 棍，候英雨。 《遥感地球化学研究》，吴昀昭等。

主要用途： 维数压缩
重复的信息在处理过程中被去除

去相关性
把遥感影像中某一类信息单独提取出来
蚀变信息提取——主成分分析法
铁染蚀变矿物：在ASTER 1、3波段处是吸收谷, 在 ASTER 2、4波段处是反射峰, 因此可以选取ASTER 1、2、3、4等4个波段构成该主成分的特征向量。
蚀变信息提取——主成分分析法
高岭石+ 绢云母化蚀变矿物 在6波段处是吸收谷, 因此band 6的系 数取负；4波段处为反射峰，因此band 4系数为正
蚀变信息提取——光谱角法

以多波段遥感数 据构成的多维矢 量数据与从波谱 库中得到的已知 参考端元矢量的 多维空间向量角 作为基本依据 , 从高光谱遥感数 据提取信息的一 种有效方法。
蚀变信息提取——光谱角法

实例
参考论文：《基于 ASTER数据的内蒙古 东乌珠穆沁北部地区 遥感蚀变信息提取》， 杨长保等。
蚀变信息提取——光谱角法
理论流程 具体操作
辐射定标，获得视反射率ρ 分辨率重采样
判断典型矿化蚀变像元,并按顺序记录 为 Pi (可视为多位空间中的一组向量) 取出各点的反射率值ρi,j, 得到另一组向量Piρj
• 并通过统计分析，建立剖面线上的地球化学样 品的分析数值与净辐射率之间的定量关系，以 此预测未知区域的地球化学元素的空间分布。
定标校正 野外地质剖 面的比较
遥感地球化学方法
地化粉末样品的光谱数据测试与处理：


5454个样品 分析了Cu、Co、Ni、Cr、Pb、Zn、As、Sb等8种元素。 然后对每一件经过加工的粉末样品在室内进行了详 细的300～2500 nm的光谱反射率测定及色度参量测 定，并对分析元素特高值的样品(异常样品)又进行了 多次重测工作。 根据不同的研究，对5454个样品的反射谱分成了多 个种类。
遥感地球化学方法——操作流程
遥感地球化学方法——反射波谱测量
• 用野外地物波谱仪选取 与ASTER卫星拍摄近似的 大气状况，采集数据 • 对粉末化探样品进行系 统的以上参数测试
室外
室内
遥感地球化学方法——反射波谱测量
反射波谱测量的研究用途：
• 得出地物的净辐射值，辐射率值是地物 特征的一种光谱定量值，对同类地物具 有鉴别特征
两种数据结果图比较

高岭石＋绢云母的信息（图中红色部分）、绿泥石的信 息（绿色部分）和两者混合信息（黄色部分），其余蓝 色代表植被信息。
两种数据的比较

ASTER数据能区分不同类型的蚀变矿物 ETM数据不能区别不同类型的蚀变矿物 ASTER数据价格低廉


结论： 在粘土类矿化蚀变的信息提取中ASTER具更大的优势
蚀变信息提取——主成分分析法

降维的统计方法
借助于一个正交变换，将其分量相关的原向量转化 成其分量不相关的新向量 将原随机向量的协方差阵变换成对角形阵 在几何上表现为将原坐标系变换成新的正交坐标系， 然后对多维变量系统进行降维处理，使之能以一个 较高的精度转换成低维变量系

蚀变信息提取——主成分分析法

建立统计模型，获取地球化学异常区

以此对可能存在的矿藏进行预测
结果图
ASTER数据和ETM+数据提取效果比较

ASTER共有6个短波红外波段可以进行特定矿物的识别， 而TM／ETM 数据只有2个波段，不能进行特定矿物的识别。 因此，ASTER数据在遥感找矿中更有优势。

参考论文：《ETM+和ASTER数据在遥感矿化蚀 变信息提取应用中的比较》，毛晓长等。 以安徽铜陵凤凰山矿田为研究区，当地广泛发育已 经发生强烈蚀变的中生代花岗岩类岩石，主要的粘 土矿物包括高岭石、绢云母和绿泥石等。