Evaluación de la calidad de los datos espectrales de imágenes HyMap
En los 128 obtenidos. Entre los datos de HyMap de banda, hay 4 bandas (437φ, 881φ, 1618φ, 1631φ) debido a fallas del instrumento, y los datos disponibles son en realidad solo datos de 124 bandas, y hay Básicamente no hay espectros característicos de los minerales en estas cuatro bandas malas, tiene poco impacto en la extracción de información de alteración de la mineralización y el mapeo de minerales.
A través de la inspección visual y el análisis estadístico, se encuentra que la calidad del mineral. Los datos de imagen de 124 bandas son mejores (Figura 4-2-2(). a)) y 1411φ (Fig. 4-2-2(b)) son las longitudes de onda de absorción ubicadas en la zona de agua atmosférica, que básicamente reflejan las características de vapor de agua atmosférico Las imágenes de objetos terrestres son casi invisibles o borrosas. Sin embargo, estas dos bandas pueden ser utilizadas para extraer el contenido de vapor de agua atmosférico y proporcionar una base para la corrección de las imágenes de objetos terrestres de 122 bandas restantes. son muy claros, como se muestra en la Figura 4-2-2(c)
4.2.2.2 Análisis de la relación señal-ruido de datos
La relación señal-ruido es una de. los indicadores más importantes en los espectros de imágenes Dado que los espectros de imágenes distinguen e identifican principalmente objetos terrestres en función de las características sutiles del espectro reconstruido, la relación señal-ruido afecta directamente la geología de rocas y minas. Efectos de extracción y aplicación del volumen espectral. características Hay muchos métodos para analizar la relación señal-ruido: cálculo teórico, análisis de simulación y análisis estadístico solo utiliza datos de 122 bandas (excluyendo datos incorrectos y el número de bandas con ruido extremadamente bajo). Con base en los datos originales de estas 122 bandas y los datos de reflectividad generados por la calibración síncrona del suelo, se realizan estadísticas de la relación señal-ruido y se analiza estadísticamente la superficie de loess seleccionada. La superficie se distribuye uniformemente con un rango de 10 ×. 10 píxeles La Figura 4-2-3 es la curva de relación señal-ruido de los datos de HyMap en las bandas visible, infrarrojo cercano e infrarrojo de onda corta. Se puede ver en la figura que la relación señal-ruido. de los datos originales está entre 80 y 140 en luz visible. La relación señal-ruido promedio en infrarrojo de onda corta es de alrededor de 120, mientras que la relación señal-ruido en infrarrojo de onda corta es menor, entre 70 y 100, con un promedio. de 85. Esto también puede explicarse por el hecho de que la corriente oscura en el rango infrarrojo de cada banda (Figura 4-2-5(b)) es casi mayor que la corriente oscura en la banda de luz visible (Figura 4-2-5( a)) 6 veces. En la longitud de onda de 400 ~ 2500 φ, la curva de relación señal-ruido (Ref) de los datos de reflectancia corregidos es mayor que la curva de relación señal-ruido (DN) de los datos originales, especialmente en la longitud de onda de luz visible. de 40 ~ 60 φ, y en longitudes de onda cortas. Las dos curvas bajo infrarrojo son básicamente las mismas.
Tabla 4-2-1 Tabla de parámetros de calibración de longitud de onda y banda del espectrómetro de imágenes HyMap
Continuación
Figura 4-2-2 Comparación de la calidad de imagen HyMap en el área experimental
4.2.2.3 Análisis de estabilidad de los datos
Realice análisis estadísticos sobre el máximo, mínimo, promedio y varianza del valor de respuesta de irradiancia espectral de la lámpara de calibración conocida, puede reflejar la estabilidad. de los datos de respuesta del instrumento. La Figura 4-2-4 muestra las curvas máxima, mínima, promedio y varianza de los datos de respuesta espectral de la lámpara de calibración HyMap en la banda de vuelo. Se puede ver en la figura que las curvas máxima, mínima y de desviación estándar del valor de respuesta espectral de la lámpara de calibración casi coinciden con la curva media, lo que indica que los datos de información espectral de los objetos terrestres obtenidos mediante el vuelo en línea del espectrómetro de imágenes tienen una pequeña deriva. y es estable y confiable. El valor de los datos de la curva de ruido (corriente oscura) de la detección de vuelos en línea es pequeño y la desviación es muy pequeña (Figura 4-2-5). Combinado con el amplio rango dinámico del valor de cuantificación de datos de 16 bits (0,65536), no hay saturación de señal cuando la reflectividad de la superficie es máxima. , también muestra que los datos obtenidos son estables y confiables.
Figura 4-2-3 Curva de relación señal-ruido de datos espectrales de imágenes HyMap en el área experimental
Figura 4-2-4 Curva correspondiente a la luz de calibración de alineación de vuelo en línea de Hy Map
La disposición de arriba hacia abajo de las curvas en la figura corresponde al orden de explicación de arriba hacia abajo del texto de la derecha.
4.2.2.4 Análisis de datos MNF
Figura 4-2-5 Curva de corriente oscura del mapa hy a longitud de onda de 480 nm y 2200 nm
Método mínimo de separación de ruido MNF (fracción de ruido miniμm) es una transformación ortogonal similar al análisis de componentes principales (PCA) de datos de teledetección multiespectrales. La transformación ortogonal puede separar señales y ruido. Después de la transformación, los valores propios de las primeras bandas de frecuencia son mucho mayores que los valores propios de las siguientes bandas de frecuencia. Además, las imágenes de los objetos terrestres mostradas en estas bandas son claras y concentran la mayor parte de la información espectral de los objetos terrestres. La información espectral de los objetos terrestres contenidos en las bandas posteriores disminuye a su vez, mientras que el ruido aumenta (Green, A.A., Berman, M., Switzer, P. et al., 1988). Lee JB et al., 1990; Yang Kai, 2003). La Figura 4-2-6 es la imagen de la banda de transformación ortogonal MNF de las 27 bandas infrarrojas de onda corta de la séptima banda en la primera área: la banda MNF 1 representa el fondo de brillo de toda la banda, es decir, el fondo espectral, que es más brillante. que otras bandas MNF en la imagen La información espectral de los cuerpos geológicos minerales de roca se concentra en las bandas 2 a 6, y la imagen es muy clara, pero el ruido también aparece gradualmente en la textura de la séptima banda, como el terreno espacial; muy claro; el ruido del sistema aparece obviamente en las bandas de frecuencia 7 a 9. Después de la banda 10, el ruido aleatorio es muy fuerte, casi cubriendo la información espectral y espacial de los cuerpos geológicos. Se utilizaron métodos similares para analizar las bandas visible e infrarroja cercana de esta banda, y los resultados mostraron que la señal y el ruido de los datos se pueden separar. Por lo tanto, la señal de datos de HyMap y la distribución del ruido son normales y la calidad de los datos en luz visible, infrarrojo cercano e infrarrojo de onda corta es buena.
Figura 4-2-6 Transformación MNF para separar señales espectrales de banda del ruido
4.2.2.5 Detección de longitud de onda de espectros característicos
Detección remota del espectro de imágenes de rocas y minerales El cuerpo geológico utiliza la información espectral característica de rocas y minerales extraída de datos espectrales de imágenes para comparar e identificar directamente las características espectrales de rocas y minerales estándar. Si la posición de la longitud de onda del espectro característico identificado es correcta afectará el efecto de la identificación y el mapeo del mineral de roca. Por lo tanto, es necesario detectar la longitud de onda de los datos de características espectrales de cuasi-reflectividad recuperados de los datos espectrales de imágenes. El método de detección consiste en comparar la posición de la longitud de onda característica de absorción del espectro de reflexión HyMap de un punto conocido con las características espectrales del objeto terrestre en el mismo punto medido por un espectrómetro con una resolución espectral más alta. La Figura 4-2-7(a) es la curva espectral característica del mineral del extremo que contiene sericita extraído de los datos espectrales de imágenes HyMap en la banda de 2000 ~ 2500 φ. Los grupos Al-OH en estos tres minerales de sericita se encuentran en 2220φ (parte superior), 2210φ (parte media) y 2195φ (parte inferior) respectivamente. Figura 4-2-7(b) La curva característica del espectro infrarrojo de onda corta de la muestra de sericita medida en la misma ubicación geográfica usando el espectrómetro terrestre PIMA con mayor resolución espectral muestra que los grupos Al-OH en la muestra de sericita están a 2218φ (Hay picos de absorción obvios cerca de 2206φ (centro) y 2194φ (abajo). Las diferencias de longitud de onda medidas de estos tres minerales de sericita que contienen Al-OH en el suelo y en el aire son 2φ, 4φ y 1φ respectivamente.
Figura 4-2-7 Comparación de las longitudes de onda características de los espectros de imágenes HyMap y los espectros PIMA de tres muestras de minerales de sericita
La Figura 4-2-8(b) es de la misma Ubicación geográfica (Figura 4-2-8(a)) Espectros característicos de minerales de calcita que contienen iones medidos con el espectrómetro de imágenes HyMap aerotransportado y el PIMA-II terrestre. A juzgar por estas dos curvas características espectrales, la curva de reflectancia de la aviación es ligeramente más alta que la prueba en tierra y hay un fuerte valle de absorción característico cerca de 2338φ, que básicamente se superpone. Por lo tanto, se cree que el cambio máximo en la posición de la longitud de onda de las características espectrales de los cuerpos geológicos minerales de roca extraídos de HyMap puede ser de 1 ~ 2φ.
4.2.2.6 Resumen
A través del análisis visual anterior de la calidad de imagen de HyMap, análisis de la relación señal-ruido de los datos, análisis de estabilidad de los datos, transformación ortogonal de datos MNF y extracción de características espectrales Según el análisis de detección de longitud de onda y el análisis de la calidad del vuelo, se cree que la calidad de los datos espectrales de imágenes HyMap obtenidos en el Área Experimental de East Tianshan es la siguiente: ① Solo 4 bandas 128 de los datos de imágenes espectrales obtenidos en luz visible, no se pueden utilizar infrarrojos cercanos ni infrarrojos de onda corta ② Luz visible, infrarrojo cercano, la relación señal-ruido de los datos infrarrojos de onda corta disminuye en secuencia, la luz visible es aproximadamente 120, el infrarrojo cercano es aproximadamente 110, la luz corta es aproximadamente 120; La onda infrarroja es de aproximadamente 1000 ~ 1800φ, y la onda infrarroja es de aproximadamente 1900 ~. ③ A través del análisis de transformación MNF, la distribución de señal y ruido de los datos de HyMap es normal (4) los datos de la lámpara de calibración son estables, el rango dinámico de los datos es grande y la señal de datos del mineral de roca de alta reflectividad no está saturada; cambio de longitud de onda para la extracción típica del espectro característico de minerales de roca. El rango es 1 ~ 2φ.
En resumen, los datos espectrales de imágenes HyMap obtenidos en este experimento tienen una alta relación señal-ruido, imágenes claras del cuerpo geológico de rocas y minerales y un contraste moderado de las curvas características espectrales de rocas y minerales extraídas; consistente con los espectros de rocas y minerales medidos Las curvas son cercanas; la información espectral de los datos es confiable y puede usarse para mapeo de rocas y minerales.
Figura 4-2-8 Comparación de espectros característicos de minerales que contienen calcita obtenidos de HyMap aéreo y PIMA-II terrestre