砂岩铀矿光谱特征匹配技术研究

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1、1砂岩铀矿光谱特征匹配技术研究1,2131张杰林岑长华陆书宁韩晓青（1．核工业北京地质研究院，北京100029；２．中国矿业大学，北京100083；3．国家卫星应用中心，北京100055）[摘要]本文根据成像光谱数据的特点，采用高精度光谱数据预处理技术和基于相关系数测度的光谱匹配技术，实现了岩石矿物光谱特征波形对比分析及诊断光谱信息提取。在此基础上，以云南腾冲铀矿区和内蒙古海拉尔盆地为例，进行试验研究，取得实效。[关键词]成像光谱；光谱匹配；砂岩铀矿中图分类号：TP790引言高分辨率定量化成像光谱技术是当代遥感技术的前沿之一。它将遥感技术由定性分析阶[1，2，3]段推向定量化分析识别这一

2、新的高度。成像光谱技术具有图谱合一的特征，通过成像[2]光谱测量所获得的地球表面图像包含了大量的空间、辐射及光谱三重信息，形成了高光谱图像数据立方体。因此，如何充分地有效利用这一海量数据进行地面目标的定量化、自动化识别，从而为铀矿勘查新技术、新方法的研究服务，便成为当前铀资源勘查领域必须解决的基础关键技术问题之一。本文就是在这种背景下，重点开展砂岩铀矿光谱特征匹配技术的研究。1光谱数据预处理技术针对地面光谱测量提供的大量的不同时间、不同区域的光谱数据，采用有效的预处理技术，可以实现高质量的数据管理与维护，为进一步的数据处理、分析与应用奠定基础。该项技术主要包括野外实测光谱曲线的数据库管理

3、，包络线消除技术及光谱微分技术等。1.1实测光谱曲线的数据库管理本次研究工作中，基于ENVI软件系统，将云南腾冲、内蒙海拉尔等地区的有关铀成矿岩石及背景地物的实测光谱数据，实现数据库管理，建立了砂岩铀矿及背景光谱数据库（表1、图1）。通过数据库管理，可以方便查询及实时显示任何一条光谱曲线。入库的光谱数据可以是野外实测数据，也可以从成像光谱图像上采集。光谱数据的输出格式有两种：文本格式和图形格式。另外，系统的主要功能还包括光谱数据重采样、特征数据提取与波形分析、混合光谱分解等。1核工业遥感信息与图像分析技术重点实验室基金项目编号：遥U66.６1表1研究区测量目标一览表Table1Theli

4、stofmeasuringobjectinthestudyareas测量地区典型目标背景地物云南腾冲盆地含砾砂岩（矿化）、细粒砂岩（矿化）、黑云母斑状花岗岩、白马草（50号矿区）、中粗粒片麻质砂砾岩（矿化）、中粗粒白马草（团田）、粗粒砂岩、含砾砂岩、砂砾岩（矿化）泥岩、泥质砂岩、细砂岩、中粒砂岩内蒙古海拉尔盆地含碳泥岩(矿化)、细砂岩（矿化）、砂中粒砂岩、含碳泥岩、砂砾岩、中细粒砂质泥岩（矿化）、细砂岩（矿化）岩、尖叶草、阔叶草、短叶草10080反射率60(%)40200.5001000150020002500波长(nm)123456图1云南腾冲地区铀成矿岩石及背景地物光谱数据库Fig.

5、1Spectrumdatabaseofsandstone-typeuraniumdepositsandbackgroundvegetationandgroundobjectsinTengchongarea,Yunnanprovince1——含砾砂岩（矿化）；2——细粒砂岩（矿化）；3——片麻质砂砾岩（矿化）；4——中粗粒砂砾岩（矿化）；5——白马草（50号矿区）；6——水汽吸收带。1.2包络线消除技术为了客观分析波谱曲线的吸收特征，利用包络线消除技术，将波谱曲线中与目标物质成分密切相关的典型的吸收峰提取出来，用统一的基线来对比每一个吸收峰，进行光谱波形的分析研究。2[1]包络线定义为逐点

6、直线连接那些突出的峰值点，并使折线在峰值点上的外角>180°。包络线消除归一化后(图2)，那些峰值点上的相对值为1，非峰值点则<1，这样可以很容易地测定吸收峰的各项参数，显示地物成分的分布，并对光谱特征匹配技术研究提供基础。1.3光谱微分技术采用光谱微分技术，主要是为了有效地消除在不同测量时间获得的光谱数据之间的系统误差、消弱大气散射和吸收对目标光谱的影响，以便提取不同的光谱参数（波长位置、深度和宽度等），进行光谱匹配分析。对反射光谱计算不同阶次的导数，可以迅速确定光谱曲线的拐点及最大最小反射率和波长位置(图3)。其计算公式如下:1反0.8射率包洛线消除后光谱吸收特征曲线0.6(%)包络

7、线0.40.2包洛线消除前反射率曲线03007001100150019002300波长(nm)图2包络线消除前后光谱对比图Fig.2ComparasionThespectrumcomparemapofrawdataandcontinuumremovingcurve0.4060反反射0.20射率40率导0.00(%)数20值-0.20040060080010001200400.00800.001200.00波长(nm)波长(nm)(a