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中国地质大学（北京）硕士研究生项目开题报告之文献综述

高光谱遥感在矿产资源调查中的应用综述

摘要：本文简要介绍了高光谱遥感技术矿物光谱识别机理，较详细地介绍了高光谱数据处理和分析技

术及发展程度，并系统地阐述了国内外高光谱遥感技术在矿产资源调查应用方面的发展概况，最后指出了

高光谱在矿产资源调查领域中的应用及其发展方向。

关键字：高光谱遥感，数据处理技术，矿产资源调查

0引言

所谓高光谱遥感，即高光谱分辨率遥感，指利用很多很窄的电磁波波段（通常10nm）

从感兴趣的物体获取有关数据；这种数据能够以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光

谱特征(DiagnosticSpectralFeature)的地表物质，这一点在地质矿物分类及成图上具有广泛

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的应用前景。目前，常用的高光谱探测的波长区间一般为0.4~2.5μm，包括了整个可见光

区(0.4~0.7μm)、近红外区（0.7~1.1μm）与短波红外区（1.1~2.5μm），共有几百个波段，所

有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线；高光谱数据是一个光谱图像的立方

体，其空间图像维描述地表二维空间特征，其光谱维揭示图像每一像元的光谱曲线特征，由

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此实现了遥感数据图像维与光谱维信息的有机融合。

矿物光谱研究表明，岩石矿物在0.4~2.5μm之间具有一系列可诊断性光谱特征信息，这

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些特征的带宽多在10~20μm之间，而且不同岩石矿物和矿化蚀变具有不同的光谱特征。由

于高光谱分辨率遥感系统获得的连续波段宽度一般在10nm以内，因此这种数据能够以足够

的光谱分辨率分出那些具有诊断性光谱特征的岩石矿物。区域地质制图和矿产勘探是高光谱

遥感技术主要的应用领域之一，各种岩石和矿物在电磁波谱上显示的诊断性光谱特征可以帮

助人们识别不同的矿物成分。因此,从高光谱遥感数据中提取矿物的光谱信息，然后直接根

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据其诊断性光谱特征区分矿物或自动判别矿物类型是一种有效的遥感技术方法。

矿产资源调查的主要目的是寻找及探明矿产资源和调查评价区域矿产资源潜力，而利用

高光谱遥感技术完全能确定某一或某些矿物在地表上的分布及其相对含量变化，从而直接提

供与成矿有关的矿物分布及丰度信息。利用这些矿物信息，并综合矿床成因模型等信息，可

有效地确定详查和勘探目标。因此，利用高光谱遥感技术进行矿产资源调查是科学性和实效

性的有效途径之一。

1高光谱遥感矿物光谱识别

1.1光谱机理

任何物质其光谱的产生均有着严格的物理机制。对于一个分子，其能量由电子能量、振

动能量和转动能量组成。根据分子振动能量级差的计算，其能量级差较小时，产生近红外区

的光谱；分子电子能级之间的能量差距一般较大，产生的光谱位于近红外、可见光范围内。

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中国地质大学（北京）硕士研究生项目开题报告之文献综述

在0.4～1.3μm光谱范围内的光谱特征，主要取决于矿物晶格结构中存在着铁等过渡性金

属元素；1.3～2.5μm光谱范围内的光谱特征是由矿物组成中的碳酸根离子、氢氧根离子及

可能存在的水分子决定的；3～5μm光谱范围内的中远红外波段的光谱特征则由Si-O、Al-O

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等分子键的振动模式决定的。

1.2矿物光谱识别特征参数

矿物光谱主要取决于物体内电子与晶体场的相互作用，以及物体内的分子振动。在晶体

场作用中由于离子能级的跃迁会引起吸收特征的变化，但反射光谱主要还是由矿物的差异引

起的，它与粒径无关。电子从一个原子到另一个原子的转移也会对光谱产生影响，例如Fe-O

的电子转移就会引起光谱吸收位置向紫外方向移动。所以，矿物光谱吸收机理包括金属阳离

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子在可见光区域的电子过程以及阴离子基团在近红外区域的振动过程。

由于电子在各个不同能级间的跃迁而吸收或发射特定波长