高光谱遥感技术在矿产资源调查中的应用现状及发展趋势

矿产资源的开发和利用对国民经济具有重要影响，科技的发展也为矿产资源的调查提供了更多的工具选择。本文主要介绍了高光谱遥感技术在矿产资源调查中的应用现状及发展趋势。

高光谱遥感技术在矿产资源调查的国内应用现状

我国于20世纪80年代中、后期也着手发展自己的高光谱系统，先后成功地研制了MAIS、OMIS，PHI和C-HRIS等成像光谱仪；一些单位开展了相应的方法研究和应用试验。由于受数据源的限制，国内仅有中国科学院遥感所、中国国土资源航空物探遥感中心(下文简称“航遥中心”)等少数单位开展了较为系统的应用研究工作。在高光谱矿物填图方面，国内的研究基本停留在矿物类型识别阶段，能够识别的矿物种类较少，发展的数据处理方法和初步建立的一些矿物识别规则尚需要在更多的实践中加以验证、补充、优化和修订。尽管如此，还是有好些相对成功的应用实例。

中科院上海技术物理所利用MAIS 在河北张家口地区的实验中地对该地区新生界全新统、更新统、中生界侏罗纪张家口群、下元古界红旗营子群及花岗片麻岩、蛇绿岩脉、辉石类岩脉采用不同的图像处理方法获得了较为精确的岩石地层识别分类，证明了高光谱遥感在岩石出露较好区域进行岩类定性识别和大比例尺填图的可能；谢红接等[17]运用中国科学院上海技术物理所研制的模块式航空71波段高光谱仪(MAIS)影像数据，在纯净像元提取、混合像元分解、光谱角制图、匹配滤波、光谱特征拟合等方面做了试验性研究工作，提取了该区的铀矿特征信息(如蚀变、矿化等)，为高光谱图像的矿产资源调查应用奠定了基础。

航遥中心也取得了相应的进展，他们利用美国Cuprite矿区的航空可见和红外成像光谱仪AVIRIS数据和河北崇礼-赤城地区MAIS数据，开展了蚀变矿物提取和矿物填图方法试验；在野外和实验室条件下，开展了岩矿光谱的影响因素和矿物混合光谱研究，测试了高岭石、白云母、方解石、白云石、蒙托石、绿帘石等矿物光谱共300余条，初步总结了矿物光谱变异规律等。

此后，航遥中心还应用EO-1卫星的成像光谱Hyperion的视反射数据，对西藏驱龙地区的蚀变矿物进行了初步识别，识别出高A1和低A1绢云母化矿物、高岭石矿物以及绿泥石和孔雀石化矿物组合。

甘甫平等[18]利用成像光谱遥感技术识别和提取了矿化蚀变信息，其做法是首先利用低分辨率的遥感数据识别出地质异常分布，圈出重点区段；然后利用高光谱MAIS数据在这些重点区段开展蚀变信息(主要是钾化)提取与找矿预测。区内钾长石化带主要矿物组合为钾长石、微斜长石、石英、绢云母、黄铁矿等。这些矿物除黄铁矿外，均含Al-OH和Mg-OH键的化合物。尤其是随着钾化的减弱，Al-OH键化合物减少，光谱随之发生变化，对识别和提取矿化蚀变信息十分有利。

王润生、甘甫平等人在成像光谱矿物填图技术与应用示范课题中，对新疆东天山地区开展区域面积性矿物填图和西藏驱龙地区开展矿化蚀变矿物填图应用示范，取得了与地面一致的应用效果，矿物识别率和识别正确率均达到85%以上；王青华等[19]运用MAIS影像数据，通过对研究区各岩类的野外光谱特征测试，对比分析图像中岩石的光谱特征，根据训练区不同岩类的光谱特征，采用不同的图像处理方法，较好地提取了岩石信息，达到较准确识别岩矿类别的目的。

张宗贵等[20]利用机载可见光、近红外及短波红外成像光谱(HyMap)数据，开展了基于地物光谱特征成像光谱遥感矿物识别方法研究，结果认为，根据研究区内存在的主要Al-OH和Mg-OH的特征吸收峰矿物类型，通过对矿物光谱特征的综合分析，分别建立了绿泥石、绿帘石、橄榄石、绢云母、滑石、石膏及黑云母等矿物组合的识别准则，有效地填绘出了这些矿物在该航带上的分布情况。

高光谱遥感技术在矿产资源调查的应用前景

目前高光谱遥感技术在矿产资源调查领域已经得到了成功的应用。这是光学、结晶学、光谱学、传感器技术和图像处理技术等学科共同发展的结果，由于它具有将高光谱分辨率的图像与光谱合二为一的特点，不仅能有效地直接识别地表物质，而且还能更深入地研究地表物质的成分及结构。

因此，通过岩石光谱信息模型，反演某些指示矿物的丰度分布，结合遥感专题图件以及丰富的纹理信息，借助于相应的成矿模式和理论，可以从全局、综合的角度对研究区的矿产进行可持续的勘探和开发，这在矿产资源调查应用的成矿预测方面有着广泛的应用前景。

为了使高光谱遥感技术在该项目中得到充分的应用，需要进一步开展以下工作：

(1) 深入分析和研究粘土矿及稀土矿（元素）的物化属性与光谱特征的相关性。上文提到，矿物的光谱特征主要由组成成分、物质内部晶体结构、物化特征所制约。因此，进一步认识到岩矿光谱细微变化与其物质内部组分、内部晶格结构之间的信息关联，是改善和提高高光谱遥感区分不同种类的粘土矿、粘土矿与稀土矿、以及提取是否附有稀土元素的粘土矿信息的关键。

(2) 进一步分析、试验高光谱数据预处理与矿物填图现有的各种技术方法。因为预处理及矿物填图效果的好坏直接影响到矿物信息提取的精度，最终影响高光谱技术指标评价及应用处理系统的技术体系的设计。由于自然界矿物的共生组合波段变异，在实际应用中，纯单一矿物端元有时很难确定或不需要确定，在技术方法研究中应当考虑如何根据自然界矿物的共生组合规律和波段变异，选择矿物或矿物组合作为端元。

(3) 探索在有植被覆盖区提取岩矿信息的技术。利用高光谱遥感数据，若能识别和圈定由金属矿化异常引起的植被光谱变异区域，将在国家矿产资源调查应用研究中起到不可估量的作用。