文章导读:
成像光谱遥感岩矿信息识别、提取的方法技术实用化
通过航空成像光谱岩矿光谱信息识别、提取实用方法技术工作的开展,在数据获取、数据处理分析、矿物信息识别分析中还存在下列问题需进一步研究:
(1)试验区数据获取时只有IMU数据,无DGPS差分数据,因航带过长几何纠正后航带镶嵌时地物影像仍然错位严重。基于此,建议今后开展成像光谱航空遥感时应配备差分DGPS,提供实时的高精度定位数据,以便提高几何定位精度和矿物填图的效果。
(2)开展成像光谱识别岩矿地质体的本质是利用经过光谱重建后的特征光谱曲线与标准谱匹配。因此,光谱重建技术是关键。在本书中,光谱重建采用大气传输模型6s与成像光谱的大气水气吸收波段数据相结合的方法。从技术应用的产业化来看,是一种较合适的方法,能节省地面同步观测的人力、物力,但是对传感器的波段设置(940φ、1140φ)以及技术指标有较高的要求。因此,建议今后进一步加强光谱重建实用化方法的对比分析研究。
(3)开展单条航带的蚀变矿物识别与提取时,阈值的合理选择一定要兼顾相邻航带接边部位提取相同岩矿信息和整体分布效应,否则存在航带之间的矿物分布呈断裂现象,值得作进一步机理分析和工作方法研究。
(4)加强实验室岩矿光谱特征、野外实测与成像光谱遥感图像光谱特征对应分析研究。从实验室岩矿光谱到野外测试光谱,从实测光谱到遥感图像光谱,再从实验室光谱直接到遥感图像光谱分别开展岩矿光谱特征识别、提取的对应分析研究,有利于提高端元矿物选择的准确性。
多光谱侦察的主要特点是能识别伪装和隐身对吗
(一)伪装技术对作战的影响
伪装是造成敌人获取错误情报的重要方法
敌对双方的作战企图和行动是建立在所获取情报基础上的。尽管现代光电侦察技术具有全天候、实时化、高分辨率和准确的定位识别能力,但由于伪装技术的运用,能使敌人、造成敌人造成错觉,以致获取错误情报。
2.伪装是提高作战部队生存能力的重要措施
战场上,作战双方都将面临如何保存自己的问题。通过伪装,既可增加敌人侦察的困难,使其不易发现真目标,又可诱骗敌人实施攻击,分散敌人火力;可使敌人真假难辨,无所适从。从而减少敌武器的命中率和杀伤率,提高部队生存能力。
3、伪装使作战任务和作战方法发生了变化
从提高部队的打击能力和提高部队的生存能力出发,未来战场将有更多的部队担负战略伪装任务,伪装也将成为战场所有部队的任务之一。伪装技术的发展,将使人们重新认识近战、夜战和步兵的作用,高技术条件下作战缺少伪装技术必将失去战场的主动权。
(二)隐身兵器对作战的影响
1.隐身飞机的使用,增大了对空防御难度
部分隐身飞机和隐身导弹的研制成功并用于战场,使空袭武器的结构发生了变化。随着其它隐身飞行器的不断出现,空袭将发生根本性的飞跃。这必定给反空袭作战带来很大的困难。普通预警系统将失去预警功能,无法实施有效的对空防御。隐身飞机由于其目标信息特征小,一般的雷达系统无法发现,使得已有的防空兵器无法发挥作用。
2.地面隐身兵器的出现,使战场生存能力明显提高
地面兵器隐身性能的提高,将极大地增强其隐蔽性和防护力。如研制中的新一代坦克和其它装甲车辆,广泛地采用了隐身材料、外形设计、结构设计和部件设计技术,使目标的暴露特征信息明显降低。
3、指挥系统面临生存威胁
现代战争是诸兵种协同作战,对指挥系统的依赖极大,交战双方都把打击对方的指挥系统作为打击的重点目标和首要任务。而武器系统的隐身攻击能力提高,使得指挥系统面临生存威胁。
4、使电子对抗、侦察和反侦察的斗争更加剧烈
大量用于战场的隐身兵器,由于采用电子对抗隐身技术,将使电子对抗的均势被打破,伪装由消极的反侦
察向积极的反侦察方向发展。这必将刺激电子支援技术和侦察技术的发展,从而形成更高层次的电子对抗和侦察反侦察的斗争。
成像光谱矿物识别技术
目前,基于成像光谱数据岩矿蚀变信息识别与提取的方法主要有:①基于光谱波形参数;②基于光谱相似性测度;③基于混合光谱模型;④基于地质统计规律;⑤基于光谱知识的智能识别等。
4.4.1.1 光谱波形参数提取与蚀变识别的技术方法
岩石矿物单个诊断性吸收特征峰可以用吸收波段位置(λ)、吸收深度(H)、吸收宽度(W)、吸收面积(A)、吸收对称性(d)、吸收的数目(n)和排序参数作一完整地表征(陈述彭等,1998)。根据端元矿物的单个诊断性吸收波形,从成像光谱数据中提取并增强这些参数信息,可直接用于识别岩矿类型。如IHS编码与吸收波段图(Kruse,1988)是利用连续统去除后的光谱图像,定义出波段吸收中心位置图像、波段深度图像以及波段半极值宽度(FWHM)图像,并分别赋予HSI空间的明度(H)、强度(I)和饱和度(S),然后逆变换到RGB色度空间。
4.4.1.2 基于相似性测度的识别技术方法
成像光谱最大的优势在于利用有限细分的光谱波段,去再现像元对应物的光谱曲线。这样,利用整个光谱曲线进行矿物匹配识别,可以在一定程度上改善单个波形的不确定性影响(如光谱漂移、变异等),提高识别的精度(甘甫平等,2000)。基于整个波形的识别技术方法是在参考光谱与像元光谱组成的二维空间中,合理地选择测度函数度量标准光谱或实测光谱与图像光谱的相似程度。例如,光谱角识别方法 SAM(王志刚,1993;Spectral Angle Mapper)(Ben⁃Dor et al.,1995;Crosta et al.,1998;Drake et al.,1998;Yuhas et al.,1992)和光谱匹配SM(Spectral Matching)(Baugh et al.,1998),利用岩矿光谱矢量的欧氏距离测度函数,即求图像像元光谱与参考光谱在光谱空间中的差异大小。距离愈小,表示图像端元光谱或待识别的端元光谱与来自实验室或野外实测的参考光谱之间拟合程度愈高。
4.4.1.3 基于光谱知识模型识别的技术方法
基于光谱知识模型识别的技术方法是建立在一定的光学、光谱学、岩矿结晶学和数学理论之上的信号处理技术方法。它不仅能够克服利用单一谱形识别所存在的缺陷,而且从地物光谱学原理入手,从本质上理解认识岩矿光谱的物理机制与物理过程,建立光谱数学物理模型,识别并定量提取岩矿信息。这在一定程度上能精确地量化地表物质的组成以及深入描述地物组成的物理特性,以进一步探测地物所蕴藏的成生环境本质。例如,建立在Hapke(1981)光谱双向反射理论基础之上的线性混合光谱分解模型(SMA/SUM)(Adams et al.,1986;Mustard et al.,1987;Roberts et al.,1997;Sabol et al.,1992;Settle et al.,1993;Shipman et al.,1987;Shimabukuro et al.,1991;Smith et al.,1985),可以根据不同地物或者不同像元光谱反射率响应的差异,构造光谱线性分解模型,从而识别地物,量化地物成分,挖掘地物成生环境信息。
4.4.1.4 基于地质统计特征的分类识别方法
该类方法是基于地物在图像上的统计分布规律,建立地质模型进行图像分类识别。比较典型的有(Icohku et al.,1996):概率模型(Probabilistic Model),几何光学模型(Geometric⁃opti⁃cal Model),随机几何模型(Stochastic Geometric Model)以及非参数地质统计模型(Non⁃para⁃metric Geostatistic Technique)(Var der Meer,1994a,1994b,1996)。
4.4.1.5 基于光谱知识的智能识别方法
传统的以及上述的成像光谱识别方法利弊共存。对于高维与超大容量的成像光谱数据以及大量的实验室光谱研究结果等迫切要求新的高效的遥感定量分析技术。因此,专家系统、人工神经网络、模糊识别等基于光谱知识的智能识别应运而生。神经网络技术是应用最广泛的识别技术(Gong,1996;Jimenez et al.,1998;Benediktsson et al.,1995;Garcia⁃Haro et al.,1998)。Goetting和Lyon(1986)建立一个试验性专家系统;Kruse等(1993)建立了基于知识的成像光谱矿物自动匹配制图系统。以Dempster⁃Shafer证据理论为基础格架的证据推理方法也得到了一定程度的应用。基于光谱知识的智能识别技术方法与系统将是成像光遥感地物信息识别、提取与量化以及实用化的最佳选择与发展方向,极具潜力。
光谱分辨的定义
在光谱学中,对于连续光谱来说,光谱分辨率(Spectral Resolution)可以简单地定义为两个相邻吸收特征之间的波数Δv(cm-1)或波长间隔,如图5-4-1(a)所示。准确地说,要求这两个吸收特征有相同大小的吸收值,并且能被一个最小吸收谷隔离开(Mary⁃Joan Blümich,2002)。
图5-4-1 光谱分辨率的定义示意图
在非连续型的波段传感器中定义成某一波段上光谱响应函数半功率点之间的波长距离FWHM(单位为φ)或波数(cm-1)。严格地说,波段的带宽和光谱分辨率是两个不同的概念。光谱分辨率不仅与波段的带宽有关,还与光谱采样间隔有关。根据采样定理,在带宽范围内必须至少采两个样,才不会造成光谱高频信息的损失。但在实际应用中,通常指传感器的波段数目、每个通道的中心波长位置和波段带宽,这三个因素共同决定光谱分辨率(赵英时等,2003)。
成像光谱遥感岩性识别和矿物填图主要利用不同岩矿种类、矿物丰度和不同组分的光谱特征差异,特别是光谱吸收谱带波长位置、吸收深度和谱带形态特征。光谱分辨率直接影响对岩矿光谱吸收谱带及其形态特征的探测和分辨能力,从而直接影响成像光谱数据对矿物种类及其成分的区分能力和识别精度。
通过航空成像光谱岩矿光谱信息识别、提取实用方法技术工作的开展,在数据获取、数据处理分析、矿物信息识别分析中还存在下列问题需进一步研究:(1)试验区数据获取时只有IMU数据,无DGPS差分数据,因
像以及波段半极值宽度(FWHM)图像,并分别赋予HSI空间的明度(H)、强度(I)和饱和度(S),然后逆变换到RGB色度空间。4.4.1.2 基于相似性测度的识别技术方法成像光谱最大的