第33卷，第1期 2013年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
比值导数法矿物组分光谱解混模型研究
赵恒谦12，张立福1，吴太夏"，黄长平1.2
1.逐感科学国家重点实验室，中国科学院逐感应用研究所，北京100101 2.中国科学院大学，北京100049
Vol. 33,No. 1,pp172-176 January，2013
摘要矿物丰度含量的精确分析是高光谱逐感技术定录分析中的难点。将化学领域的比值导数光谱算法进行总结，将其引人遥感反射率光谱分析，提出了基于线性光谱混合模型的比值导数光谱解混模型，并利用石膏和绿帘石粉末混合物进行了模型的精度分析。实验结果表明，矿物粉末混合物在不同波段其光谱混合特性有所不同，其中部分波段有较强的线性混合特征。采用部分强线性混合波段进行光谱解混，可以取得比全波段解混算法更好的结果。比值导数法光谱解混模型筒洁，可以得到高精度的矿物成分反演结果，对于固定端元组成的混合光谱定量分析有较大潜力。
关键词高光谱；光谱解混；比值导数法；线性光谱混合模型
中图分类号：P575.42
文献标识码：A
引言
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)01-0172-05
目前为止，线性光谱混合模型仍是国内外研究最深人、应用最广泛的混合像元分类模型)，王润生等通过实验室光谱模拟，对矿物的混合光谱性状作了研究，结果表明，混
高光谱技术可以基于光谱特征提取岩石和矿物信息，尽管目前矿物种类能够成功识别出来2]，但是矿物丰度含量的精确分析仍然是一个难题。由于分辨率的限制，高光谱数据中的每个像元一般都是由多种地物成分光谱混合而成的3.7，光谱混合模型一般大致分为非线性混合模型和线性混合模型)。Johnson等研究认为，不同矿物成分的混合属于紧政混合，其混合光谱是各端元矿物成分反射率光谱的非线性混合[%7]。岩矿光谱特征的产生主要是由于组成物质内容离子与基团振动的结果，同时受到矿物颗粒大小、颗粒形态、人射光源几何方位、观测几何方位、岩石结构和矿物解理等的影响8)。目前已经建立的矿物辐射传输模型框架是在描述矿物单颗粒样品的光散射特性（单次散射反照率，散射相函数g)的基础上，利用二流模型将其转化为多颗粒散射模型，继而将矿物反射率转换为单次散射反照率再进行线性光谱解混[*)但采用辐射传输模型对矿物非线性混合进行模拟，需要先获取各矿物成分的吸收系数、粒度分布、后向效应振幅、传感器天顶角、人射光天顶角、相位角等复杂的参数才能进行模型精确求解。然面矿物粒度、后向效应振幅等参数准确获取较为困难，且辐射传输模型结算过程相
对复杂，给实际应用带来了较大困难[5] 收稿日期：2012-06-06，修订日期：2012-08-20
合光谱与端元矿物的相对含量在短波红外谱段可近似为线性关系，因此在该波段范围采用线性混合模型对矿物混合物进行解混具有较高的实用价值。
比值导数光谱法是一种特殊的光谱处理方法，它可以增强光谱反差，降低相似光谱之间的相关系数，提取重登光谱吸收特征，提高目标信息的提取精度(13.)，Salinas等首次提出了比值导数光谱的概念，并基于该方法建立紫外吸收光谱分析模型，求得溶液中两种成分的含量(5)至今，比值导数光谱仍然是化学药物分析领域重要的光谱分析方法5-18。与普通的联立方程求解方法相比，利用比值导数法进行光谱分析不仅能够更好地区分出相似组成成分的光谐，且不需要采用复杂算法同时选择多个波段与求解包含多个未知数的方程组，计算机运行效率更高[。目前光谱导数法只应用于溶液透过率光谱处理，还没有使用比值导数法进行遥感反射率光谱分析的先例。
本文将比值导数法与线性光谱混合模型相结合，提出比值导数混合光谱解混算法，采用二元矿物混合物分析该算法的模型精度，探讨了利用比值导数法进行反射率光谱解混的应用潜力。
基金项目：国家白然科学基金项目（41072248，41272364)和国家重点基础研究发展计划(2010CB434800)资助
作者简介：赵恒谦，1986年生，中国科学院遇感应用研究所博土研究生
*通讯联系人
万方数据
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