光谱探测技术与光谱地质学

2025-03-27 12:48:56

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回答1：

一、内容概述

遥感是指非接触的、远距离的探测技术。这个定义没有将遥感与航空物探区分开。一般遥感是指从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线目标进行探测和识别的技术。简单地说，地质遥感就是利用探测对象光谱响应进行地质研究的一种方法。澳大利亚地质学家将地质遥感称为光谱地质学，这个名称可能更确切。但它又很容易同一般的岩石或矿物光谱学混淆，后者采用红外光谱仪或拉曼光谱仪等设备测量其光谱特征，一般属于岩石学或矿物学的研究范畴，跟通常的遥感地质有很大区别。

光谱地质学就是通过对电磁波谱一定范围进行测量与分析，以便识别出不同岩石类型、表面物质及其矿物与蚀变标志的具有重要物理意义且比较清楚的光谱特征。光谱地质学主要依据电磁辐射（可见光与红外光）与物质的相互作用原理，采用一系列光谱探测技术，用于对矿产系统或环境系统进行测量、填图和监测。

CSIRO光谱探测研究的目标：①提供一种方法，以便生成新一代风化层（表壳岩）、地质和蚀变矿物的分布图；②通过在线矿物编录，增加钻探的附加值；③使矿山情况自动化填图成为可能；④提高环境管理水平。

CSIRO对光谱探测技术的研究侧重于资源方面的4个主要领域：①新一代矿物填图，包括：开发用于解释遥感高光谱和多光谱数据的算法及软件，以便进行矿物与地质填图；研究新鲜的与风化的矿物系统的光谱特征，尤其是金、贱金属、轻金属、镍和铁矿石在VNIR-SWIR波长范围的表现；对生成的矿物图和地质产品进行评估和验证；建立地质的、风化层的与蚀变方面的案例集。②新一代环境填图，包括：开发出根据遥感数据来测量环境参数的算法及软件；研究关键环境指标（尤其是尘土、酸性排水）的特性，以及轻金属、铁矿石与煤炭开采行业的生态指标，如光谱（VNIR-SWIR-TIR波长）、空间（双向反射率分布函数）和时间（自然植被与土壤动力学）；对所获得的矿物图与环境产品进行评估与验证。③Hyloggign^TM。Hyloggign^TM系统利用可见光与红外光谱仪、高光谱率成像仪与自动岩心托盘进行操作和编录，每天可完成1000 m以上。目前的研究包括：为金刚石钻头所取岩心、钻孔碎片和爆破孔粉末开发的商业用途的自动光谱编录硬件与软件系统；为西澳硅酸盐填图与演示开发的热红外编录功能。④矿石冶炼技术。CSIRO矿石冶炼技术研究包括：开发基于矿物学的矿山规划系统；为镍红土和铁矿采矿业开发一种光谱相填图仪。

二、应用范围及应用实例

澳大利亚的科学家于2007年建立了迄今为止世界上最大的ASTER马赛克拼图之一，覆盖了昆士兰州西北部的Mount Isa地区。这张马赛克图包含了15种以上用于帮助勘查人员对热液系统及其地表情况进行检查的地学产品。这项工作仍在持续，通过与来自CSIRO州地质调查局的合作者一起对该技术进行拓展和提高，以便促进对该地区蚀变与风化层情况的了解。地学澳大利亚与CSIRO及其三维矿物填图中心一起发布了大量ASTER马赛克图及相关具有附加值的地学产品，南澳Gawler-Curnamona地区总共超过了100幅。这些项目的数据都可以从CSIRO FTP网站获取。

目前正在开展围绕北部地区Alice Springs的马赛克拼图工作。此外，一个与CSIRO、地球遥感数据分析中心（ERSDAC）、NASA喷气推进实验室（JPL）及州、工业界的同仁开展的合作项目也在进行中，目的是开发一张整个澳大利亚的ASTER马赛克拼图及相关地学产品。澳大利亚还对利用MODIS夜间热成像进行地热勘查作了先导性试验研究，希望继续根据澳大利亚的其他夜间与热成像开展应用研究。

澳大利亚把光谱地质学用于详细的矿物填图与风化层填图，并通过一些手段（如HyMapTM与ASTER）对矿体及其地表特征进行分析。它还通过一些设备，如激光RAMAN微探针、便携式红外矿物分析仪（PIMA）、CSIRO的自动钻孔岩心与碎片编录仪（HyLogger^TM）等，利用光谱学来精确查明与不同流体相有关的矿物的细微变化。地学澳大利亚的项目也从ASTER、EO-1 Hyperion及ALI等处获得了一系列卫星与遥感影像及具有附加值的光谱产品。

作为其探测位于大陆架和近岸水体中烃的踪迹的项目的一部分，地学澳大利亚一直在开展一个项目，以评估使用HyMap^TM高光谱影像探测帝汶岛海洋石油泄露范围的有效性。这项工作在已知有天然烃泄露的地区及分布有人为形成的石油斑块的生产区进行。

地学澳大利亚是许多种光谱数据及其相关产品的提供者、存储者与使用者，它向全球用户提供MODIS、ASTER和Landsat及其他影像。

三、资料来源

Spectral Geology.http://www.ga.gov.au/minerals/disciplines/spectral⁃geology.html，Last updated：December 6，2010

Spectral sensing technologies.http://www.csiro.au/Outcomes/Mineral⁃Resources/ Minerals⁃Exploration/Spectral⁃sensing⁃technologies.aspx.1 June 2005 ｜ Updated 14 October 2011

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