礦物識(shí)別是高光譜最能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域之一，高光譜立方體包含著豐富的礦物信息。利用高光譜遙感技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦物種類的識(shí)別，而且還可以通過對(duì)這些細(xì)微變化實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)作用演化信息的探測(cè)。

?

光譜機(jī)理

任何物質(zhì)其光譜的產(chǎn)生均有著嚴(yán)格的物理機(jī)制。對(duì)于一個(gè)分子，其能量由電子能量、振動(dòng)能量和轉(zhuǎn)動(dòng)能量組成。根據(jù)分子振動(dòng)能量級(jí)差的計(jì)算，其能量級(jí)差較小時(shí)，產(chǎn)生近紅外區(qū)的光譜；分子電子能級(jí)之間的能量差距一般較大，產(chǎn)生的光譜位于近紅外、可見光范圍內(nèi)。

在0.4~1.3um光譜范圍內(nèi)的光譜特征，主要取決于礦物晶格結(jié)構(gòu)中存在著鐵等過渡性金屬元素；1.3~2.5um光譜范圍內(nèi)的光譜特征是由礦物組成中的碳酸根離子、氫氧根離子及可能存在的水分子決定的；3~5um光譜范圍內(nèi)的中遠(yuǎn)紅外波段的光譜特征則由Si-O、Al-O等分子鍵的振動(dòng)模式?jīng)Q定的。

?

礦物光譜識(shí)別特征參數(shù)

礦物光譜主要取決于物體內(nèi)電子與晶體場(chǎng)的相互作用，以及物體內(nèi)的分子振動(dòng)。在晶體場(chǎng)作用中由于離子能級(jí)的躍遷會(huì)引起吸收特征的變化，但反射光譜主要還是由礦物的差異引起的，它與粒徑無(wú)關(guān)。電子從一個(gè)原子到另一個(gè)原子的轉(zhuǎn)移也會(huì)對(duì)光譜產(chǎn)生影響，例如Fe-O的電子轉(zhuǎn)移就會(huì)引起光譜吸收位置向紫外方向移動(dòng)。所以，礦物光譜吸收機(jī)理包括金屬陽(yáng)離子在可見光區(qū)域的電子過程以及陰離子基團(tuán)在近紅外區(qū)域的振動(dòng)過程。

由于電子在各個(gè)不同能級(jí)間的躍遷而吸收或發(fā)射特定波長(zhǎng)的電磁輻射，從而形成特定波長(zhǎng)的光譜特征，因此，不同晶格結(jié)構(gòu)的巖石礦物成分有其不同的光譜特征。這是利用高光譜數(shù)據(jù)尋找?guī)r礦的物理前提。

高光譜地質(zhì)遙感主要是利用高光譜數(shù)據(jù)識(shí)別各種礦物成分、它們的豐度以及制圖（礦物成分空間分布）。其主要研究?jī)?nèi)容包括從許多光譜參數(shù)中提取各種地質(zhì)礦物的定性、定量信息。光譜吸收特征包括吸收波段波長(zhǎng)位置、深度、寬度、斜率、對(duì)稱度、面積和光譜絕對(duì)反射值等參數(shù)。