第32卷，第3期 2012年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
周霄"，高峰，2，张爱武3，周科朝2
1.中国文化遗产研究院文物修复与培训中心，北京100029 2.中南大学粉末冶金国家重点实验室，潮南长沙410083
3.首都师范大学二维信息获取与应用教育部重点实验室，北京100048
Vol. 32,No.3,pp790-794
March,2012
摘要云冈石瘤大部分雕凿在长石石英砂岩上，因受环境、岩性等因素影响，目前风化状况严重，其中主要为粉状风化。基于高光谱成像技术研究云风石瘤砂岩风化状况的整体有效评估方式，采集目标物400～ 1000nm的高光谱数据，采用对数残差法进行归一化处理，参照归一化处理后的反射率数据，按照这区间的反射率分布范围将风化程度分为强风化和弱风化。同时在envi平台下对砂岩的风化状况分布进行分级可视化表述。将可视化结果与现场病害分布状况比对，结果表明可视化的表述与实际观测结果基本一致，高光谱技术可用于砂岩的粉状风化状况估测。
关键调
高光谱；云冈石瘤；粉状风化
中图分类号：TP732.2
引言
文献标识码：A
D0l:10.3964/j.issn.1000-0593(2012)03-0790-05
光诺的反射率数据进行分类识别，目的是建立是快速识别石育粉状风化病害分布的检测方法，为利用光语技术检测病害分布提供科学依据。
岩石的风化程度是反映岩石健康状况的重要指标。对于大型的石质文物，如石瘤寺等，其表面丰富雕刻是其艺术价值的重要表现形式，因此对作为石窟等建筑材料的岩石而言，其表面风化程度则是反映文物保存状态的一个重要指标。目前主要采用肉眼观测然后在高清的数字照片上标注病害种类和位置的病害分布图对其评估与记录。应用此图可找到岩石表面病害种类和位置，却无法对风化程度进行标注。因风化的程度信息很难用肉眼判断。传统的病害调查图上无法获得不同级别风化的信息。对岩石风化程度的表征方法包扩电法]、贯人阻力法、超声波法等。这些方法虽然都可以对岩石的风化程度进行有效的表征，却只能对所测试样品，或部位的风化状况进行表征。对石窟寺这样的大型石质文物，石瘤整体风化状况的准确表述对其修复和保护有更大意义，如果采取上述方法表征大型右质文物的整体风化状况将需要进行大量的现场测试，将导致对文物本体的很大伤害，同时受时间、成本、测试条件等多方面限制，很难得到理想的效果。因此寻找快速的无损检测大型石质文物整体风化状态的方法，成为有针对性的进行修复保护工作的关键。
本文以云冈石窗粉状风化病害为研究对象，采用高光谱成像系统获取被测石瘤的光谱数据，采用特征波段比算法对收稿日期：2011-05-17，修订日期：2011-09-15
基金项目：国家科技部科技支撑课题项目(2009BAK53B01)资助
作者简介：周霄，女，1978年生，中国文化遗产研究院馆员万方数据
云冈石窟开凿于公元5世纪中期，已被联合国教科文组织确认为世界文化遗产。云冈石窟位于中国山西省大同市西郊，属于温带大随性季风气候，年平均气温为6.8C，冬季非常寒冷，蛋夜温差大。大同周边是中国最大的动力煤产地，空气污染严重，酸雨频紫13，据观测数据，云冈石窗大部分雕留在长石石英砂岩上，岩石中的长石与水可发生下列化学反应
K,OAl,Q, · 6SiO +H;O+SiO: + KOH+AlO, · 6SiO · 2H,O
长石水解后，坏了岩石结构，残留白色粉末。经过成分分析可以发现，粉状物的中SiO)，的含量比新鲜砂岩低，而 K，0，Al0的含量比新鲜砂岩高。这主要是由于在胶结物被破坏后，裸凝出来的石英颗粒容易流失，而可落溶性盐随水迁移至表面所造成的粉状风化，是云冈石瘤的典型风化病害，砂岩的粉状风化会真接影响砂岩表面粒度，矿物颗粒的粒度尺寸减小会导致光谱反射强度增大。在通常斜人射的情况下，细粒的微阴影覆盖的面积会变得更小，这样也会提高该表面的反射强度)，本研究应用高光谱成像技术，首先测得云冈石富不同粉状风化程度砂岩的光谱数据，以此为依据对云冈石窟环境下砂岩的风化程度进行分级光谱识别，建立
e-mail; xiao1978cnyahoo.com.cn