基于普朗克方程线性近似的遥感岩性指数推导和判别空间构建
发布时间：2020-11-21 02:42
岩性精细识别是遥感岩石学的重要问题,也是难题之一。本文从遥感岩性指数和判别空间的角度,发展了有针对性的、对环境干扰不敏感的岩性精细识别方法。实验区位于青海省祁连县,青藏高原北缘。遥感数据为ASTER和全极化RADARSAT-2数据。从ASTER热红外数据各波段辐射值的高度相关性入手,对普朗克方程进行线性近似表达,结合热红外电磁辐射传输过程,推导出热红外波段间的线性方程,理论上解释了相关性的原因。该公式表明如果地物的发射率存在差异,其对应的线性方程不同,且与地表温度无关,可用于岩性识别。方程中参数较多且求取复杂,本文采用基于大量训练样本的统计方法作为替代方案,根据线性回归的残差特征,推导出适用于热辐射数据的铁镁质-超铁镁质岩指数(MI)和石英岩指数(QI),结果表明指数的识别效果较好,且对温度变化不敏感。然而,MI和QI仅能识别相对应的岩石,且易受其它地物干扰。进一步的岩性识别,多级波谱增强和多指标协同分析是必要的。考虑岩石学中岩浆岩分类的基本原理,以QI和MI构建了波谱特征空间。在此空间中,地物整体呈近似三角形聚类特征,铁镁质-超铁镁质岩、碳酸盐岩和石英岩分布于三角形的三个顶点附近,长英质岩位于中心附近,硅酸盐类岩石呈带状分布。通过样本的统计特征,得到了分类函数,分类结果的混淆矩阵表明精度较高,除长英质岩外,地物的生产者精度都在90%以上,长英质岩的精度达到80%左右。通过与其它长英质岩识别方法比较,发现该特征空间的识别效果更好。为提高识别岩性精度,引入特征级融合的方法,即融合热红外遥感提取的矿物相对含量(化学特征)和SAR提取的地物表面微波散射特征(物理特征),以MI和QI与RADARSAT-2数据的Cloude分解参数构建岩性判别空间,应用Bayes线性判别分析有效地区分了蛇纹岩和辉长岩,散射熵-MI空间中蛇纹岩的分类生产者精度达到88.5%,单独使用ASTER或RADARSAT-2数据达不到类似效果,表明了特征级融合用于岩性识别的潜力和优势。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P627
【部分图文】：
间的高度相关性，并以相关性为基础，结合线性回归的残差特征，构建岩性指数，并探讨其对温度变化和大气的稳定性。2.1 研究区概况研究区位于青海省北部祁连山腹地（图 2-1），地貌上属青藏高原，平均海拔约 4200 m，构造上位于西域板块祁连山构造带中祁连陆块，区域及周缘内生矿产主要有铬铁矿、磁铁矿、铅、锌、铜、金、钨和钼等，外生矿产主要有石膏、大理岩和砂金等。其自然环境恶劣，经济条件差，地质调查程度相对较低。属于高原大陆性气候，最佳的遥感岩性解译时期为夏季，其它季节有大量冰雪覆盖地表。研究区分为两个子区域，A 区是主要研究区，岩石出露较好，包括铁镁质-超铁镁质岩（辉长岩和蛇纹岩）、长英质岩（钾长花岗岩）、石英岩（砂岩）等（图2-2）。B 为辅助研究区，是为了提供出露的碳酸盐岩而选择的。
研究区地层岩性简图，修改自Dingetal.(2014).
图 2-3 ASTER TIR 波段（band10-band14）中心波长下黑体温度(Temperature)与其辐射值(Radiance)的关系表 2-1 ASTER TIR 波段中心波长对应的线性化普朗克方程温度范围 波段 线性方程 R2RMSE(W m-2 sr-1 um-1)T (270-320 K) band 10 B10(T)=0.1706T-41.5764 0.9925 0.2221band 11 B11(T)=0.1690T-40.8704 0.9934 0.2076band 12 B12(T)=0.1652T-39.5173 0.9943 0.1885band 13 B13(T)=0.1412T-32.5043 0.9965 0.1260band 14 B14(T)=0.1293T-29.2933 0.9971 0.10492.4 两波段间辐射亮度线性方程的推导不同热红外波段辐射亮度值的高度相关性是热红外遥感中不可忽视的问题，陈良富等（1999）曾探讨了 MODIS 的热红外波段间的相关性，以及其对地表温
本文编号：2892393
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P627
【部分图文】：
间的高度相关性，并以相关性为基础，结合线性回归的残差特征，构建岩性指数，并探讨其对温度变化和大气的稳定性。2.1 研究区概况研究区位于青海省北部祁连山腹地（图 2-1），地貌上属青藏高原，平均海拔约 4200 m，构造上位于西域板块祁连山构造带中祁连陆块，区域及周缘内生矿产主要有铬铁矿、磁铁矿、铅、锌、铜、金、钨和钼等，外生矿产主要有石膏、大理岩和砂金等。其自然环境恶劣，经济条件差，地质调查程度相对较低。属于高原大陆性气候，最佳的遥感岩性解译时期为夏季，其它季节有大量冰雪覆盖地表。研究区分为两个子区域，A 区是主要研究区，岩石出露较好，包括铁镁质-超铁镁质岩（辉长岩和蛇纹岩）、长英质岩（钾长花岗岩）、石英岩（砂岩）等（图2-2）。B 为辅助研究区，是为了提供出露的碳酸盐岩而选择的。
研究区地层岩性简图，修改自Dingetal.(2014).
图 2-3 ASTER TIR 波段（band10-band14）中心波长下黑体温度(Temperature)与其辐射值(Radiance)的关系表 2-1 ASTER TIR 波段中心波长对应的线性化普朗克方程温度范围 波段 线性方程 R2RMSE(W m-2 sr-1 um-1)T (270-320 K) band 10 B10(T)=0.1706T-41.5764 0.9925 0.2221band 11 B11(T)=0.1690T-40.8704 0.9934 0.2076band 12 B12(T)=0.1652T-39.5173 0.9943 0.1885band 13 B13(T)=0.1412T-32.5043 0.9965 0.1260band 14 B14(T)=0.1293T-29.2933 0.9971 0.10492.4 两波段间辐射亮度线性方程的推导不同热红外波段辐射亮度值的高度相关性是热红外遥感中不可忽视的问题，陈良富等（1999）曾探讨了 MODIS 的热红外波段间的相关性，以及其对地表温
本文编号：2892393
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