遥感蚀变信息提取步骤
基于SAM与SVM的高光谱遥感蚀变信息提取
基于SAM与SVM的高光谱遥感蚀变信息提取阎继宁;周可法;王金林;王珊珊;汪玮;李东【摘要】高光谱遥感技术的发展，提高了遥感技术的定量化水平，要求人们从光谱维去理解地物在空间维的变换。
提出了一种光谱角匹配技术（Spectral Angle Mapper，SAM）与支持向量机（Support Vector Machine，SVM）相结合的高光谱遥感蚀变信息提取模型，在光谱维提取地表的蚀变信息。
鉴于SAM算法仅考虑波谱矢量方向，忽略辐射亮度大小的缺点，利用SVM算法对SAM的提取结果进行二次分类，利用网格搜索法并结合分类精度评估进行参数寻优。
通过AVIRIS 高光谱数据实验证明，提取的蚀变信息分类精度为78.1726%，Kappa系数为0.7125。
该模型计算方便，对于解决光谱维的地物分类及相似矿物的蚀变信息提取具有一定的实际意义。
%With the development of hyper-spectral remote sensing technology, the level of quantitative remote sensing technology has improved. Aiming at the hyper-spectral image cube, the understanding and data processing in image spatial dimension must be changed to that completed in the spectral dimension. Therefore, an image classification model combined with SAM(Spectral Angle Mapper)and SVM(Support Vector Machine)is introduced, and extracts alteration information in the spectral dimension. In view of the SAM algorithm considering only the spectrum direction, ignoring radiance size, the second classification is made for the SAM results using SVM algorithm and the best parameter is sought using grid search method combined with the classification accuracy assessment. The results of AVIRIS hyper-spectral data show that the classification precision of alteration informationreaches 78.172 6%, and a Kappa coefficient of 0.712 5. This model is convenient calculation, and has some practical meaning in solving spectral dimension terrain classification and similar mineral alteration information extraction.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2013(000)019【总页数】6页(P141-146)【关键词】光谱角匹配技术;支持向量机;高光谱;蚀变信息提取;相似矿物【作者】阎继宁;周可法;王金林;王珊珊;汪玮;李东【作者单位】中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心，乌鲁木齐 830011; 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，乌鲁木齐 830011; 中国科学院大学，北京 100049;中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心，乌鲁木齐 830011; 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，乌鲁木齐 830011;中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心，乌鲁木齐 830011;中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心，乌鲁木齐 830011;中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心，乌鲁木齐 830011;中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心，乌鲁木齐 830011; 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，乌鲁木齐 830011; 中国科学院大学，北京100049【正文语种】中文【中图分类】TP79高光谱遥感技术是20世纪80年代遥感领域的最大成就之一，它在空间对地观测的同时获取众多连续波段的地物光谱图像，达到从空间直接识别地球表面物体的目的，因此高光谱遥感器一般又被称为成像光谱仪。
如何利用遥感数据进行测绘数据的提取
如何利用遥感数据进行测绘数据的提取遥感技术是一种通过卫星、飞机和无人机等远距离获取对象信息的技术手段。
利用遥感数据进行测绘数据的提取，可以为地理信息系统、城市规划、环境监测、农业管理等领域提供准确、高效的数据支持。
本文将探讨如何利用遥感数据进行测绘数据的提取。
一、遥感数据的获取与处理1. 遥感数据的获取方式遥感数据的获取方式包括卫星遥感、航空遥感和无人机遥感等。
卫星遥感是通过卫星对地观测，获取大范围的地表信息；航空遥感是利用航空器对特定区域进行遥感观测，数据分辨率较高；无人机遥感则是利用无人机进行遥感观测，可以获取更高分辨率的数据。
2. 遥感数据的处理流程遥感数据处理流程包括预处理、数据影像处理和数据提取等步骤。
预处理主要包括辐射校正、大气校正和地形校正等，以保证数据的准确性。
数据影像处理主要包括图像增强、图像融合和图像分类等，以提取出感兴趣的对象信息。
数据提取是利用图像处理结果，从中提取出需要的测绘数据，如道路、建筑物、水域等。
二、遥感数据在测绘中的应用1. 遥感数据在地图制作中的应用遥感数据在地图制作中可以提供地表物体的准确位置、形状和属性信息。
通过图像分类和对象提取等技术，可以从遥感数据中提取出各类地物信息，如道路、建筑物、水域等，用于地理信息系统和城市规划等领域。
2. 遥感数据在地形测量中的应用遥感数据可以提供地表高程信息，用于地形测量和三维地图制作。
通过遥感图像的几何纠正和数字高程模型的生成，可以获取地表的高程数据，用于地形分析、地质调查和水资源管理等。
3. 遥感数据在农业测量中的应用遥感数据在农业测量中可以提供农作物的生长状态、受灾情况和产量预测等信息。
通过遥感图像的特征提取和分类，可以监测农作物的种植面积、植被指数和土壤湿度等参数，用于农业管理和精准农业。
三、遥感数据提取测绘信息的方法1. 监督分类法监督分类法是常用的遥感数据提取测绘信息的方法之一。
该方法需要预先准备训练样本，并通过机器学习算法训练分类器，然后应用分类器对整个遥感图像进行分类，提取出感兴趣的测绘信息。
遥感影像信息提取与解译流程及方法
数据质量检查
影像分割
多种分割算法
系统提供多尺度分割、统计区域增长、均值漂移三种分割算法
实现了DLG作为专题层参与分割分类的技术。
DLG数据辅助——分类技术
•
将已有DLG数据的属性字段作为eCognition中的特征值，通过构 建规则集，仅仅那些对象具备该属性值的分为相应的类别。
DLG数据辅助——分类技术
•
FeatureStation GeoEX提供的批量覆盖工具，可通过空间位置 属性提取赋值，进行字段匹配，实现DLG标识字段与地类的对应。
数据提取方法：
直接读取MDB文件，通 过地类树控制，完成数据 的提取工作 基础数据用途示意图
数据准备与预处理
道路缓冲区制作
由于项目技术规定不同，基础测绘和地理国情基本要素数据中， 道路为中心线，不能直接用于辅助分割、分类，所以需要进行缓 冲区制作。
数据整合
按照《地理国情普查内容与指标（试行稿）》内容，对地理国情基本 要素数据数据进行分 类代码转化、属性项重新制定等数据整合工作
黑龙江局 四川局 海南局 河南局 江西局 浙江局
二、主要问题
其他技术问题
数据整合需要统一转换工具 DLG与DOM数据配准问题 如何利用已有基础地理信息数据(DLG、DEM等） 缺乏基于航摄资料的自动分类软件
目录
一、概述 二、主要问题 三、主要技术方法 四、地理要素提取与解译技术流程
高性能处理技术
FeatureStation GeoEX
eCognition Server
基于MPI的遥感数据并行处理 通用模型，实现遥感影像的快 速并行化处理
03-矿化蚀变信息提取
理异
常
1. 岩矿石波谱特征
矿物反射波谱特征主要决定于矿物化学成份。
可见光范围的波谱特征，取决于矿物中过渡 金属离子(Fe2+、 Fe 3+等)的种类和含量，而
中红外波段特征谱带则取决于矿物中的阴离
子基团((OH)-、CO32-和SO42- )。
离子或基 特征吸收波段中心μm 团
0.43μm，0.45μm，
0.51μm，0.55μm，
Fe2+
1.0-1.1μm， 1.8μm-
1.9μm
0.4μm
0.45μm
Fe3+
0.49μm
0.70μm 吸收较强0.87μm
1.4 (OH-) 2.2
2.3
H2O
1.4 1.9
1.35
2.55
对应的ETM波 段
异常提取 依据
典型矿物及 分子式
明矾石Alunite: Al4[Si4O10](OH)8.
四、遥感矿化异常蚀变信息流程
大尺度矿化集中区遥感地质找矿研究
1：5万层次
1：50万层次 1：25万层次
1：2.5万层次 1：1万层次
1：10万层次
小尺度大区域成矿区带遥感地质找矿研究
（1）图像数据输入
（2）提取掩膜区（MASK区）
（3）圈定待分析的岩性对象
主要成矿元素异 常与元素综合异
常信息提取
重力、航磁异常信 线性、环形构造解译，
息提取
蚀变信息提取
建立地质概念模型 建立证据权模型，选择证据因子
成矿预测、条件独立性检验 后验概率图
区资源预测与评价 技术流程图
矿化蚀变遥感信息提取常用方法
比值变换法（Band Ratio） 主成分分析法（PCA—principal components analysis）
遥感蚀变信息提取方法
遥感蚀变信息提取方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊遥感蚀变信息提取方法。
这可不是什么高深莫测的东西，就好像你找宝藏，得知道从哪儿开始挖，用啥工具一样。
遥感啊，就像是我们的千里眼，能从老远的地方就看到地面上的情况。
那蚀变呢，就是地面上一些特别的变化，就像你脸上长了颗痣一样明显。
那怎么把这些蚀变信息给提取出来呢？咱可以先从图像入手呀，就跟你看照片找不同一样。
仔细瞧瞧那些颜色、纹理啥的，说不定就能发现点蛛丝马迹。
这图像就像是一幅大地图，你得学会在上面找线索。
然后呢，可以利用一些专业的软件和算法。
这就好比你有了一把神奇的铲子，能帮你更准确、更快速地挖掘出那些蚀变信息。
这些软件和算法可厉害了，它们能把那些隐藏的信息都给揪出来。
你说这难不难？其实也没那么难啦！只要你有耐心，就像钓鱼一样，静静地等着鱼儿上钩。
而且啊，现在科技这么发达，工具这么多，还怕找不到那些蚀变信息吗？比如说，你可以想象一下，在一大片森林里找一朵特别的花，遥感就像是让你在空中俯瞰整个森林，然后软件和算法就是帮你把那朵花凸显出来的魔法。
再比如说，提取遥感蚀变信息就像是在一堆沙子里找金子，你得有好的方法和工具，还得有一双敏锐的眼睛。
还有啊，这可不是一个人能搞定的事儿，得大家一起合作。
就像一场足球比赛，每个人都有自己的位置和任务，大家齐心协力才能取得胜利。
遥感蚀变信息提取方法真的很有趣，也很有意义。
它能帮我们更好地了解地球，发现那些隐藏的宝藏和秘密。
所以啊，大家可别小瞧了它，要认真去学习、去探索。
总之，遥感蚀变信息提取方法就像是一把打开地球秘密之门的钥匙，只要我们掌握了这把钥匙，就能开启无限的可能。
让我们一起加油，去探索这个神奇的世界吧！。
教程-ENVI遥感地质蚀变异常信息提取过程(全)
“基础地质学”创新性实验遥感地质蚀变异常信息提取实验“基础地质学”国家级教学实验示范中心二〇二二年四月二十八日目录1实验目的 (3)2实验内容 (3)2.1熟悉遥感影像的辐射定标的方法与流程 (3)2.2掌握遥感影像的波段合成、投影转换、影像裁剪的方法 (3)2.3掌握ETM+遥感影像的Flaash大气校正、掩膜的应用方法 (3)2.4掌握ETM+遥感影像羟基和铁染异常信息提取的方法与流程 (3)2.5掌握ENVI与Surfer软件协同制图的方法。
(3)3实验要求 (3)4实验条件 (4)4.1软件平台：ENVI4.6、Surfer9 (4)4.2遥感数据源：金川地区Landsat7 ETM+遥感影像 (4)5实验原理 (4)5.1蚀变异常提取的地质依据 (4)5.2蚀变异常提取的物理依据 (4)5.2.1利用主成分分析方法提取矿化蚀变信息 (5)5.2.2铁染蚀变异常分析 (5)5.2.3含羟基类矿物和含CO32-矿物蚀变异常分析 (6)6实验步骤 (7)6.1金川地区ETM+遥感影像辐射定标 (7)6.2金川地区ETM+遥感影像不同波段的合成 (9)6.3定义金川地区ETM+遥感影像的地理坐标 (10)6.4对金川地区ETM+遥感影像的地理坐标进行投影转换 (12)6.5对金川地区ETM+遥感影像进行裁剪 (15)6.6对金川地区ETM+遥感影像进行FLAASH大气校正 (17)6.6.1数据转换 (17)6.6.2编辑头文件信息 (18)6.6.3进行FLAASH大气校正 (19)6.7简易去除ETM+遥感影像的干扰信息 (23)6.7.1建立ROI（感兴趣区） (23)6.7.2建立掩膜 (24)6.7.3应用掩膜 (25)6.7.4掩膜的反选 (27)6.7.5掩膜反选后的应用 (28)6.8主成分分析 (29)6.9提取蚀变异常信息 (32)6.10用Surfer软件修饰铁染蚀变异常信息 (34)6.11总结 (40)7课后练习及作业 (41)1 实验目的通过学习基于地学软件的矿化蚀变异常信息提取的流程，了解利用主成分分析方法提取矿化蚀变异常信息提取的原理，掌握ENVI4.6以及Surfer9软件的基本使用方法。
遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现
蚀变岩石是在热液作用影响下，使矿物成分、化学成分、结构、构造等发生变化的岩石。
由于它们经常见于热液矿床的周围，因此被称为蚀变围岩，蚀变围岩是一种重要的找矿标志。
利用围岩蚀变现象作为找矿标志已有数百年历史，发现的大型金属、非金属矿床更是不胜枚举：北美、俄罗斯的大部分斑岩铜矿、我国的铜官山铜矿、犹他州的大铝矿、西澳大利亚的大型金矿、墨西哥的大铂矿、美国许多白钨矿、世界大多数锡矿、哈萨克斯坦的刚玉矿等，都属于以围岩蚀变作为找矿标志发现的矿床。
国内外遥感工作者，都在不断地设计、研制和总结对这种遥感信息的提取和识别技术。
矿化蚀变信息是找矿的一个重要标志，而这些对找矿有指导意义的矿化蚀变信息常常受其它地物信息的干扰，和受遥感图像的波谱分辨率和空间分辨率的制约，往往表现的很微弱。
因此，国内外学者也在不断尝试各种技术方法提取这种矿化蚀变弱信息。
本文总结了遥感蚀变信息提取的各类方法，及其在ENVI软件中的实现。
•原理遥感技术主要是建立在物体反射和发射电磁波的原理之上。
而地物波谱特性通常都是用地物反射辐射电磁波来描述。
由于地物反射发射电磁波的特性不同，其反射波谱曲线形态也有千差万别。
如植物的反射波谱曲线上，在绿光波段表现由于其叶绿素的存在表现为有一强反射峰，而在短波红外波段由于叶冠组织的相互作用表现为强反射峰，在红光波段则表现为强吸收谷。
遥感地质应用中，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。
光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。
•方法及实现依据矿化蚀变岩与围岩的波谱特征的差异，可采用图像增强处理方法获取矿化蚀变信息增强的图像变量，从而最终实现提取矿化蚀变信息的目的。
一般图像增强突出蚀变信息有以下几种方法。
(1)蚀变干扰信息剔除遥感数据包含地表的信息，遥感在地质方面的应用就是提取用户需要的信息，提取矿化蚀变信息的过程是计算影像中所有像素信息统计归类分析的过程，蚀变异常信息的提取对遥感图像的质量要求较高，因此首先要对遥感数据进行严格的筛选，干扰噪声小的数据，一般要求遥感数据的时相是植被发育较弱、冰雪覆盖少的季节，同时该时相的云覆盖量较少。
遥感蚀变信息提取(遥感与矿产资源勘查)
二、蚀变信息提取的理论依据
褐铁矿、针铁矿、赤 铁矿等的波谱曲线的 特征吸收特性是由3价 铁离子决定的。
2012-12-19
6
二、蚀变信息提取的理论依据
高岭石、阳起石、绿 帘石、绿泥石、白云 母等含羟基矿物的特 征波谱曲线是由羟基 基团决定的。
2012-12-19
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二、蚀变信息提取的理论依据
2012-12-19
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三、蚀变信息提取的方法
3.1、波段比值法
3）、用于去干扰 TM7/TM1 水体、阴影、冰雪
TM5/TM4
植被
2012-12-19
13
三、蚀变信息提取的方法
3.2、主成分分析法
主成分分析（PCA），在计算机处理中称K-L变换。它是一种基于图像
统计特征的多维正交线性变换。遥感数据在图象处理系统中经K-L变换将遥
白云石、方解石等碳 酸盐岩的特征波谱曲 线是由CO2-离子造成 的。
2012-12-19
8
三、蚀变信息提取的方法
波段比值法 主成分分析法 MPH技术 光谱角法 混合像元分析法 对应分析法
三、蚀变信息提取的方法
3.1、波段比值法
两幅具有同样行、列的图像，对应像元的亮度值相除。比值运算可 以检测波段的斜率信息并加以扩展，能突出不同波段间地物光谱的差异， 提高对比度。
2012-12-19
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二、蚀变信息提取的理论依据
常见围岩蚀变类型及其相关矿种
围岩蚀变类型 矽卡岩化 云英岩化 钾长石化 青盘岩化 常伴生的相关矿种 钨、锡、钼、铁、铜、铅-锌、硅灰石、透辉石等 钨、锡、钼、铋、铌、钽、铍、锂等 铌、钽、铍、锂、钨、锡、钼及稀土元素等 铜、钼、铅、锌、金、银、黄铁矿等
ETM数据矿化蚀变信息提取教程
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
影像某点 Z profie 图
继续设置输出文件（大气校正）的路径及名称，由头文件可得到 Scene Center Location（中心位置）经纬度。传感器类型（Sensor Type），传感器确定，那么 Sensor Altitude 和 Pixel Size 也就随之确定，Ground Elevation 是研究区的平均海 拔高度（可查阅资料或者度娘），Flight Data 和 Flight Time 可由头文件获取。 Altmospheric Model（大气模型），模块提供热带、中纬度夏季、中纬度冬季、极 地夏季、极地冬季和美国标准大气模型，研究者根据数据获取时间和研究区经纬 度选择相应的大气模型。
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
图（4）-3 再进行高级设置，点击 Advanced Settings 按钮，如图（4）-4，参数默认（有 些资料 Modtran Resolution 选择 5cm-1）。点击 OK，最后点击 Apply，进行大气 校正。
图（4）-4
中国地质大学
图（1）-1
（2）辐射定标，选择主菜单-> Basic Tools -> Preprocessing -> Calibration Utilities -> Landsat Calibration，选择含有六个波段的数据，即包括波段 1,2,3,4,5,7 的数据。
图（2）-1
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
出现 ENVI Landsat Calibration 对话框，Calibration Type 选择 Radiance,设置 文件输出名（辐射定标）和输出路径。其他的参数由软件直接向 ETM 数据头文 件中获取，不需要用户自行设置。点击 OK
测绘技术中的遥感图像处理与信息提取方法
测绘技术中的遥感图像处理与信息提取方法遥感图像处理与信息提取是测绘技术中重要的组成部分，它利用遥感技术获取的遥感图像，通过一系列图像预处理、特征提取和分类分析等方法，实现对地物信息的提取和分析。
本文将从图像预处理、特征提取和分类分析三个方面，介绍遥感图像处理与信息提取方法。
一、图像预处理图像预处理是遥感图像处理的第一步，它对遥感图像进行去噪、增强、几何校正等处理，旨在提高图像质量和准确性。
其中，去噪是图像预处理的关键环节，主要通过滤波算法实现。
滤波算法根据图像频谱和滤波模板，对图像进行平滑或锐化处理，去除噪声和增强目标信息。
常用的滤波算法包括均值滤波、中值滤波等，它们针对不同的噪声类型和图像特征，选择不同的滤波模板进行处理。
另外，图像增强也是图像预处理的重要内容。
它通过对图像的对比度、亮度、色调等进行调整，提高图像的可视化效果和解译能力。
图像增强有很多方法，如直方图均衡化、拉普拉斯增强等。
直方图均衡化是一种常用的增强方法，它通过重新分配图像像素灰度级，使图像的灰度分布在整个灰度级范围内均匀分布，增强图像的对比度和细节。
二、特征提取特征提取是遥感图像处理中的核心环节，它通过分析图像的空间、光谱、纹理等特征，提取出地物的关键属性，为后续的分类和分析提供支持。
特征提取有很多方法，其中常用的方法包括主成分分析、单窗口法、多窗口法等。
主成分分析是一种常用的特征提取方法，它通过对遥感图像的光谱信息进行降维处理，提取出图像中能够体现最大方差的主成分，得到一个新的低维特征空间。
主成分分析可以有效地提取出地物的光谱信息，减少冗余信息的影响，提高分类效果。
单窗口法是一种基于统计学原理的特征提取方法，它通过设定一个窗口在图像上滑动，并计算窗口内像素的统计特征，如均值、标准差等。
通过对窗口内像素值的统计特征进行分析，可以提取出地物的光谱、纹理等特征，为后续的分类和分析提供参考依据。
三、分类分析分类分析是遥感图像处理与信息提取的最终目标，它通过对提取出的地物特征进行分类划分，将遥感图像中的不同地物进行识别和判别。
遥感解译与蚀变信息提取特征
第三节遥感解译与蚀变信息提取特征本次工作使用的ETM数据景号为131032，采集日期为2000年8月28日。
影像图采用ETM遥感图像编制，比例尺为1∶5万。
遥感影像图选择了ETM图像的7、4、3三个波段分别赋予红、绿、蓝三色并经过了线性拉伸制成的假彩色合成图像。
本测区地貌属XXX高原西部，西临XXXX沙漠，区内为低山区，山体走向呈近东西向，水系发育，多呈南北向，地形切割较深，均为干沟，植被多以草本为主，稀少。
解译效果较好，部分地段被第四纪松散堆积物的覆盖，对地层单位、侵入岩形态、构造形态等解译标志有一定的影响。
总体来讲，解译结果可以满足1∶5万矿产地质调查工作的精度要求。
一、主要地质体的遥感解译标志工作中辅以对图像进行边缘增强、反差增强、取反等处理，以突出解译标志，并与原图引进行对比，对形成的不同图像进行对比取得了较好解译效果。
1．地层解译标志测区地层部分主要分布于XXXX幅，其它三幅沿侵入岩带两侧亦有少量出露，解译标志见表3-3-1 。
地层解译标志一览表2．侵入岩解译标志测区大部分地段出露为石炭纪—三叠纪侵入岩和脉岩，总体呈东西向带状横亘于XXX 三幅之内，XXX幅仅有少量出露，解译标志见表3-3-2 。
主要侵入岩解译标志一览表3．构造解译标志测区位于XXXXX，构造活动极为发育，主要构造形迹表现为褶皱、韧性变形带和断裂，但褶皱构造影像不清，而韧性变形带和断裂构造表现非常清晰，其中韧性变形带以北东、北西向为主，断层以东西向断裂为主，次为北西向，解译标志见表3-3-3 。
构造解译标志一览表二、遥感蚀变异常提取蚀变遥感异常提取目的是遥感图像上信息含量相对较少的有关矿化和蚀变的信息，采用的数据是ETM数据，经过了预处理，信息提取方法采用以主成分分析为主、光谱角和比值法为辅进行异常信息的提取。
羟基蚀变遥感异常提取选取ETM数据的1、4、5、7波段组合进行主成分分析，铁染蚀变遥感异常信息提取选取ETM数据的1、3、4、5波段组合进行主成分分析。
基于crosta方法的遥感矿物蚀变信息提取操作文档
专题四：基于crosta方法的遥感矿物蚀变信息提取1、专题概述蚀变岩石是在热液作用影响下，使矿物成分、化学成分、结构、构造等发生变化的岩石。
由于它们经常见于热液矿床的周围，因此被称为蚀变围岩，蚀变围岩是一种重要的找矿标志。
遥感地质应用中，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。
光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。
遥感蚀变异常信息提取的方法有多种，其中主成分分析法提取蚀变信息是相对最为广泛的。
主成分分析（PCA：Principal Component Analysis）是基于信号二阶统计特性的分析方法，由于所获各主成分之间不相关，主成分之间信息没有重复或冗余。
多光谱遥感数据通过PCA所获每一主成分常常代表一定的地质意义，且互不重复，即各主成分的地质意义有其独特性。
但是由于蚀变矿物形成的影像特征在遥感图像上往往表现得很微弱或不明显，甚至“淹没”在主体色调中。
以TM数据为例，通过Crosta方法说明其准则，通过TM1、TM3、TM4、TM5和TM1、TM4、TM5、TM7的波段组合分别进行主成分分析提取铁染蚀变和羟基蚀变信息。
由TM1、TM3、TM4、TM5做PCA处理，处理后的某个新的成分可能集中了铁染蚀变信息。
对代表铁染蚀变的主成分的判断准则是：TM3的系数应与TM1、TM4的系数相反。
由TM1、TM4、TM5、TM7作为输入波段进行主成分分析。
对代表羟基和碳酸根离子主成分的判断准则是：TM5系数应与TM7、TM4的系数符号相反，TM1一般与TM5系数符号相同。
依有关地物的波谱特征，羟基和碳酸根离子信息包含于符合这判断准则的主成分。
铁染蚀变和羟基蚀变存在于绝大多数成矿岩体中，提取这两种蚀变信息基本可以确定研究区成矿岩石的分布情况。
原理及其他方法参考博文：《遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现》/s/blog_764b1e9d0100so8i.html参考文献：《干旱区TM图像蚀变信息提取方法研究》、《ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用--方法选择和技术流程》2、处理流程介绍主要包括：图像预处理、PCA分析、选择有效成分、异常切割、蚀变信息处理等步骤（图1）。
基岩裸露区蚀变岩遥感信息的提取方法
基岩裸露区蚀变岩遥感信息的提取方法Ο张 玉 君(国土资源部航空物探遥感中心,北京 100083)杨 建 民(中国地质科学院矿床地质研究所,北京 100037)摘 要 笔者利用与金属矿化相关的蚀变岩的TM 多波段图像像元亮度值曲线的双峰特性(TM 3和TM 5为高值),以柳沟峡地区为样区,进行了提取蚀变岩遥感信息的方法研究,改进了Crosta 信息提取方法,认为用TM 1+TM 2、TM 4/TM 3、TM 5、TM 7组合进行主分量分析所获得的蚀变岩遥感异常图效果最佳。
将该方法用于北祁连山西段,疏勒河以东9000km 2区域内蚀变岩遥感信息提取,其结果是:在103处已知矿产地中的86处有蚀变岩遥感异常信息显示,符合率达83.5%,进而预测了找矿靶区115处。
关键词 蚀变岩遥感信息 蚀变岩遥感异常 主分量分析 改进型Crosta 法1 前言据文献〔1-3〕可知,在可见光—近红外光谱区(0.325μm ～2.5μm ),主要造岩矿物中各主要化学成分(S i 、A l 、M g 和O )并不产生具有鉴定意义的反射谱带;在岩石反射谱带中占据主导地位的是岩石中为数不多的次要矿物(含铁矿物及蚀变矿物)中的Fe 2+、Fe 3+、O H -、CO 2-3等离子或离子基团,它们形成了反射谱的特征吸收谷,具体是:Fe 2+的吸收谷分布在1.1μm ～2.4μm 光谱范围内,因矿物不同晶格结构而异。
Fe 2+的存在,使矿物在TM 7反射率降低的可能性最大。
Fe 3+在0.85μm ～0.94μm 谱段有较强的吸收,在0.45μm 和0.55μm 波长处也有吸收。
含有Fe 3+矿物的岩石,可使其在TM 4、TM 1及TM 2图像上亮度值降低,而使其在TM 3图像上相对呈高值。
O H -的吸收谱带主要有三个:1.4μm 、2.2μm ～2.3μm 及2.3μm ～2.4μm 。
由于其在2.2μm ～2.3μm 附近存在强吸收谷,使TM 7产生低值,故而TM 5有相对高值。
ETM_遥感影像铁化蚀变信息的提取方法
the basis for prediction .
Keywords : ETM+ ； PCA ； Ratio Technique ； Iron Alteration
0 引言 蚀变信息提取，传统的方法大多基于对遥感图像的地质
解译，结合地质、物化探资料进行综合分析，对成矿靶区进行 预测[1]。目前，航天遥感技术的发展为开发应用提供了大量具 有实用性的遥感数据。其中，ETM+ 具有从可见光到热红外 的波谱范围，能满足一定矿物、岩石的划分需要[2]，取得了不 少成果。利用遥感影像上的蚀变特征，再结合成矿理论可作 为成矿预测的主要依据。内蒙古巴彦淖尔地区第四系覆盖面 积大，矿化蚀变信息较强,基岩裸露多,植被覆盖较少,很适合 利用遥感技术方法来探测该地区的矿化信息。
2本区etm图像比值彩色合成的颜色效果不仅较准确地反映了矿物蚀变异常的空间分布特点而且还抑制了大面积分布的第四系受氧化铁污染的影响稀疏草地的分布对提取矿化蚀变异常的影响不大并将特定的颜色显示出来且显示的矿化蚀变信息分布与地表实际情况基本一致
ETM+
遥
感
ETM+ 遥感影像铁化蚀变信息的提取方法
影 像
铁
化蚀变异常显示效果较为理想，并结合一些遥感图像地质解译，更有利于应用遥感矿化蚀变异常划分找矿远景区，为进一步综
合找矿预测提供了依据。
关键词: ETM+；比值法；铁化蚀变
中图分类号：TP753
文献标识码：A
文章编号：1671-4792-(2009)3-0109-03
Abstract : The study of alteration information generally use ETM + remote sensing data , through the
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3.2掩膜生成
1、阴影区 采用(ETM7/ETMl)<N的象素划入干扰窗，N值一般 在0.8左右。 植被掩膜 2、植被掩膜 植被的去除采用了传统的比值植被指数（RVI） 的方法（DNNIR/DNR），即ETM+4/ETM+3，此处取 灰度值大于等于1的为植被覆盖区
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ASTER数据波段特征及其与ETM+数据的对比
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四、遥感蚀变信息提取与分级
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1 遥感图像处理 1.1 遥感数据的选择
根据需要选择合适的遥感影像（选择时主要考虑成像 时间和云量多少）。本次研究所采用LandSat ETM +遥 感数据景号为123/030，数据时间为2001年7月6日。
1.2 子区切取
根据研究需要，对经过大气校正和几何校正等预处理 之后的图像切割以选择研究区。
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• 1.3 遥感图像的波段选择
• 常常利用彩色合成的方法对多光谱图像进行处理，以 得到彩色图像。由于不同波段反映的地质现象不同， 选择最佳波段组合进行彩色合成显得尤为重要。
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• 选择 ETM+合成图像组合波段的一般原则是：
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MPH技术
• MPH技术(Mask PCA and HSI)是排除临边效应影响 和提取矿化弱信息的一种数字图像处理技术。该 技术有机地组合了三种传统的数字图像处理方法 ：掩膜技术（MASK）、主成分变换（PCA）以及弱 信息色度与饱和度调整（HSI）。
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3 基于ETM+数据的蚀变信息提取
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主成分分析法 • 主成分分析法（PCA—principal components analysis ）（又称K-L变换）是现在广泛采用的提取岩石蚀变信 息的方法。这种方法是对图像数据的集中和压缩，对于 ETM+图像，通常PC1、PC2、PC3就包含了95％以上的信 息，而后面的主成分几乎多数是噪音。 • 由于所获各主分量之间不相关，故各主分量之间信息没 有重复或冗余。蚀变异常信息的提取正是利用了主成分 分析的这一基本性质。ETM+多波段数据通过PCA所获每 一主分量常常代表一定的地质意义，且互不重复，即各 主分量的地质意义有其独特性。
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• 遥感探测的是地表物质的光谱信息，因此只要有 一定面积的蚀变岩石出露，即便是矿体隐伏，只 要有蚀变岩出露，遥感卫星都可以探测出来，在 遥感图像上有一定的反应。这也是应用遥感技术 提取蚀变信息进而指导矿床预测的地质依据。
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2 蚀变异常信息提取的波谱依据
• 作为指示矿床和矿带存在的蚀变岩及蚀变带，具 有其独特的光谱特征。地物光谱特征的差异，是 遥感技术识别各类地物的主要依据。
二、遥感蚀变信息提取的国内外研究 现状
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国外
• 1989 年，Crosta 利用Landsat TM 图像数据成功地 圈定了巴西Minais Gerais 半干旱地区铁染和泥化 现象； • 1998 年，Rutz’ Armenta ，J . R. 和Prol. Ledesma， R. M. 研究了提高TM 图像的热液蚀变 矿物的光谱响应的方法； • 2003年，Crosta利用具有更高分辨率的ASTER数据 对阿根廷巴塔哥尼亚地区的热液型金矿床蚀变进 行了研究等。
• 在本次基于ETM+数据的蚀变信息提取的研究,我主 要采取主成分分析的方法，辅助波段比值，掩膜， 阈值分割，中值滤波等手段对研究区的矿化蚀变信 息进行了提取。
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3.1 ETM数据检查
• 通过乘法形成边框二值图像：ETMl×ETM5(0，1， 0，255)。括弧中四个参数的意义是，从运算后的 Min=0，Max≥l；拉伸为边框二值图像的Min=0， Max=255。 • 目的：去除 ETM各波段东西两头数据不齐的像素 （ETMl起始列数最左,ETM5终止列数最右 ）使之 不参与PCA处理。
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3 ETM+影像波谱特征
• ETM + 是NASA (美国国家航空和宇宙航行局)于 1999年4 月15 日成功发射的美国陆地卫星 LandSat 7 携带的对地观测传感器，是一台8波段 的多光谱扫描辐射计，工作于可见光、近红外、 短波红外和热红外波段。 • LandSat 7 平台轨道是近极地圆形太阳同步轨道 ，轨道高度705 km， 倾角98.22°，穿越赤道时 间为上午10 点，扫描带宽185 km，地面重复访 问周期为16天。
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ETM+遥感数据基本参数及各波段主要应用领域
波段序号 波段 波长范围/µm 地面分 辨率/m 主要应用领域
1
蓝色
0.45~0.52
30
对水体有透射能力，能够反映潜水水下特征，可区分土 壤和植被、编制森林类型图、区分人造地物类型。 探测健康植被绿色反射率、可取分植被类型和评估作物 长势，区分人造地物类型，对水体有一定透射能力。 在叶绿素吸收带内，识别土壤边界和地质界线。 测定生物量和作物长势，区分不同类型的岩石，区分云、 地面冰和雪。 水的吸收率很高，区分植被类型，绘制水体边界、探测 水中生物的含量和土壤湿度 探测地球表面不同物质的自身热辐射的主要波段，可用 于地热制图，热惯量制图。 用于地质制图，特别是热液蚀变岩制图 用于数据融合提高其他各波段空间分辨率
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国内
• 1997年，马建文提出了TM 掩模+主成分变换+分类识别 提取矿化弱信息方法； • 1999年，张远飞等利用“多元数据分析+比值+主成份 变换+掩膜+分类(分割)”的方法在新疆、内蒙古及江 西、云南成功的提取了金矿化蚀变信息 ； • 2005年，毛晓长、刘文灿等利用ETM + 和ASTER数据在 安徽铜陵凤凰山矿田进行了蚀变信息提取 ； • 2007年，张玉君等提出 “去干扰异常主分量门限化技 术”。 • 2010年，荆林海等提出“多元数据分析+比值+K-T变换 +分类(分割)”的提取矿化弱信息方法。
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比值变换法
• 波段比值法（Band Ratio）是根据代数运算的原理 ，当波段间差值相近但斜率不同时，利用反射波段 与吸收波段的比值处理增强各种岩性之间的波谱差 异，抑制地形的影响，并显示出动态的范围。因而 ，以矿物的特征光谱为基础，选用适当的波段比值 进行彩色合成，可增强弱信息。 • 识别热液蚀变常用的波段比值有：ETM+3/ 1，用于 识别褐铁矿；ETM+5/ 7，识别含羟基矿物，水合硫 酸盐和碳酸盐；ETM+7/ 4，区分云母、石膏与明矾 石；ETM+3/ 4，识别植被和区分褐铁矿化岩石。
2 3 4
绿色 红色 近红外
0.52~0.6 0.63~0.69 0.76~0.9
30 30 30
5
短波红外
1.55~1.75
30
6 7 PAN
热红外 短波红外 全色波段
10.4~12.5 2.08~2.35 0.50~0.9
60 30 15
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• ETM+1：位于铁离子由晶体场和电荷转移所产生的吸收波段，因 而，可用于增强铁离子信息。 • ETM+3：位于含铁离子矿物的高反射波段，因而，被广泛应用于 增强铁染信息。 • ETM+4：拉大了植被与含铁离子矿物信息之间的区别。同时该波 段处于水体的强吸收区，对区分土壤湿度及寻找地下水、识别与 水有关的地质构造、地貌、土壤岩石类型等均有利。 • ETM+5：蚀变矿物在该波段具有高反射的特点，因此该波段对于 蚀变矿物的判定具有重要意义。 • ETM+7：包含了粘土化蚀变矿物吸收谷（2.2μm 附近）及碳酸盐 化蚀变矿物吸收谷（2.35μm），对岩石、特定矿物反映敏感， 有利于区分主要岩石类型、岩石的水热蚀变、探测与交代岩石有 关的粘土矿物等。
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主 要 粘 土 矿 物 波 谱 曲 线 图
粘土矿物主要是含水的铝、铁和镁的层状结构硅酸盐矿物 ，包括高岭石族矿物、蒙托石、蛭石、伊利石、海绿石、绿 泥石等。羟基是粘土矿物的重要组分，其光谱特征受羟基离 子的影响显著。一些主要的粘土矿物波谱特征如上图。
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主 要 含 铁 矿 物 波 谱 曲 线 图
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光谱角填图法
• 光谱角度填图法(SAM－Spectral Angle Mapper) 将光谱数据视为多维空间的矢量，利用解析方法计 算像元光谱与光谱数据库光谱或像元训练光谱之间 矢量的夹角，根据夹角的大小来确定光谱间的相似 程度，以达到识别地物的目的。 • 该方法基于整个谱形特征的相似概率的大小，能有 效避免因岩石矿物光谱漂移或光谱变异而造成的单 个光谱特征的不匹配，并能充分综合利用弱的波谱 信息。
• 1.各波段的标准差要尽可能的大。 • 2.各波段的相关系数要尽可能的小。 • 3.各波段的均值大小不能相差太悬殊。 • 综合文献中的组合方式常选取ETM+741最为最佳波段 组合，该组合可以反映较多的地物信息。
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2
研究区遥感蚀变异常信息提取方法研究 • • • • • • 比值变换法 主成分分析法 光谱角填图法 对应分析法 混合像元分解法 MPH技术
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• 常见矿物：①含铁矿物，铁矿物以次生氧化物为主，部 分作为热液蚀变带的原生矿物，如常见的褐铁矿、针铁 矿、赤铁矿、黄钾铁矾等含大量Fe3+，也有少量Fe2+的 铁氧化矿物，它们在ETM+1和ETM+4波段有强吸收带； • ②含羟基基团和含水的矿物，如高岭石、绿泥石、绿帘 石、蒙脱石、明矾石及云母类等次生蚀变矿物，在 2.2—2.3μm（相当于ETM+7波段）附近有较强的吸收谱 带，使得这类含羟基和水的矿物及其所组成的岩石（蚀 变岩）在ETM+7波段产生低值，而在ETM+5波段有相对的 高值； • ③含碳酸根（CO32-）的矿物，如方解石、白云石、菱 铁矿、石膏等，在1.8—2.5μm和2.55μm附近为较强吸 收谱带。