覆盖区高光谱遥感岩性弱信息提取理论与方法研究.docx

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1、覆盖区高光谱遥感岩性弱信息提取理论与方法研究一、项目基本情况项目名称：覆盖区高光谱遥感岩性弱信息提取理论与方法研究；候选单位：吉林大学，中国地质调查局沈阳地质调查中心，中国地质大学（北京），成都理工大学，黑龙江省地质调查研究总院，中地海外集团有限公司；候选人：陈圣波，李志忠，杨日红，汪大明，周萍，郭科，李光辉，贺金鑫，冷亮，路鹏，李慧盈，王明常，周超，陈磊，赵靓；推荐单位：吉林省国土资源厅；申报等级：一等。二、推荐单位意见依托国家863计划重大项目和中国地质调查局地质矿产调查评价专项项目，通过室内植物种植模拟实验、数值模拟计算和野外植物和岩矿光谱实际测量，在植被与岩矿光谱混合机理、植被光谱抑制

2、方法和植被胁迫光谱机理等研究基础上，提出了覆盖区高光谱遥感岩石分类、矿物反演、元素富集和油气微渗漏信息提取系列算法、模型和方法。主要有：构建植被覆盖区高光谱遥感岩石分类和矿物反演理论方法体系，创建基于植被重金属元素胁迫光谱模型和植物胁迫光谱反演重金属元素富集信息的方法，提出油气微渗漏胁迫植物叶片光谱模型和覆盖区高光谱遥感油气微渗漏快速检测方法。项目科技成果显著，申请发明专利7项，授权3项，软件著作权8项，发表SCl与El检索论文28篇，出版专著3部。项目的相关成果已经达到国际领先水平,并成功应用于中国东北、华北等地区森林草原覆盖区和西北黄土覆盖区，以及南美秘鲁、智利、阿根廷和非洲中非、赞比亚等

3、地区岩矿、油气微渗漏信息成矿重金属元素提取中，服务于国内地勘单位海外资源能源基地建设和国家“全球一张图”战略，更为国家级顶层战略“一带一路”提供了坚实的矿产普查理论基础和丰厚的矿产勘查技术积淀，由此产生了显著的社会和经济效益。同意该成果申报2017年度国土资源科学技术一等奖。三、项目简介高光谱遥感通过地物光谱的“指纹效应”使地物识别成为可能。实践证明，高光谱遥感通过识别成矿岩石及其蚀变特征，已成为裸露区遥感找矿的重要手段。但是，地球表面60%以上被植被覆盖，岩石矿物光谱相对植被光谱非常弱，特别在近红外波段范围内更表现为弱信息。因此，植被覆盖区高光谱遥感岩矿弱信息提取一直是遥感地质找矿中的难题。

4、为发挥高光谱遥感技术优势，实现植被覆盖区高光谱遥感岩性弱信息提取，提高植被覆盖区遥感地质找矿的效果。依托国家863计划重大项目和中国地质调查局地质矿产调查评价专项项目，通过室内植物种植模拟实验、数值模拟计算和野外植物和岩矿光谱实际测量，在植被与岩矿光谱混合机理、植被光谱抑制方法和植被胁迫光谱机理等研究基础上，提出了覆盖区高光谱遥感岩石分类、矿物反演、元素富集和油气微渗漏信息提取系列算法、模型和方法，满足植被覆盖区遥感地质找矿要求。具体创新性成果主要包括：1.构建植被覆盖区高光谱遥感岩石分类和矿物反演理论方法体系。针对植被覆盖区高光谱遥感岩石和矿物弱信息提取中混合光谱分解精度低的难题，创建了等距

5、离和等面积光谱混合模型，改进了传统线性光谱混合模型。为满足植被覆盖区岩石和矿物端元光谱及其丰度信息未知的盲源分离，提出了有约束分层的NMF算法和有几何约束的ICA算法。提出了满足植被覆盖区高光谱遥感岩石分类需要的植被光谱抑制方法，发明了满足植被覆盖区高光谱遥感矿物反演的植被光谱抑制方法，由此显著提高了植被覆盖区高光谱遥感岩石分类和矿物反演精度。2.创建基于植被重金属元素胁迫光谱模型和植物胁迫光谱反演重金属元素富集信息的方法。为利用植被覆盖区植物重金属元素胁迫光谱特征，揭示了岩石-土壤-植物根-茎-叶中重金属元素迁移规律及其光谱响应特征，提出了重金属元素胁迫下的植物叶片光谱模型(mPROSPEC

6、T)和植物冠层光谱模型(mPROSAIL),创建了基于植物重金属元素胁迫光谱模型的分波段多层次目标更新(SUbband-MUltiIeVelTarget-Updates,SMTU)方法，实现了高光谱遥感提取植被覆盖区成矿重金属元素富集信息，精度明显高于传统的统计回归模型，为植被覆盖区遥感找矿提供新的思路和方法。3.提出油气微渗漏胁迫植物叶片光谱模型和覆盖区高光谱遥感油气微渗漏快速检测方法。针对覆盖区高光谱遥感油气微渗漏信息提取难题，为充分利用植被胁迫光谱特征，提出了油气微渗漏胁迫下的植物叶片光谱模型(OPRoSPECT),并根据黄土区土壤光谱特征，发明一种覆盖区基于高光谱遥感数据快速识别油气微

7、渗漏的方法，实现了覆盖区油气微渗漏快速和高精度检测。申请发明专利7项，授权3项，软件著作权8项，发表SCl与El检索论文28篇，出版专著3部。项目成果已成功应用于中国东北、华北等地区森林草原覆盖区和西北黄土覆盖区，以及南美秘鲁、智利、阿根廷和非洲中非、赞比亚等地区岩矿和油气微渗漏信息提取中，服务于国内地勘单位海外资源能源基地建设和国家“全球一张图”战略，由此产生了显著的社会和经济效益。四、客观评价1 .依托项目验收意见(1) 2014年5月29日，中国地质调查局在长春组织相关专家对吉林大学承担完成的“覆盖区卫星高光谱数据岩性弱信息提取模型与软件设计”项目进行了评审，评审意见为：1)通过不同季节

8、植被叶片与冠层波谱测试，不同植被覆盖度和不同岩矿成分及其覆盖层特征光谱耦合机理研究，提出了基于植被抑制的高光谱遥感矿物信息提取方法、植被与岩石/矿物混合光谱像元分解方法、基于光谱角，RX和ICA算法改进的光谱信息提取方法，研究建立了覆盖区高光谱遥感矿物信息提取方法和模型，并在黑龙江呼玛，河北滦平等地区开展了试验应用，效果良好。2)开展了黄土覆盖区油气微渗漏及其波谱响应研究，提出了基于土壤光谱特征参数的油气微渗漏信息提取方法，初步研究并建立了黄土覆盖区油气微渗漏信息提取模型。3）根据软件开发流程，研制了覆盖区岩性弱信息提取模型软件，并在内蒙古东乌旗等地区进行了试验应用，可以满足大面积覆盖区岩性弱

9、信息提取工作需求。（2）2016年9月23日，在北京验收专家组对吉林大学承担完成的“全球巨型成矿带重要矿产资源与能源遥感探测关键技术”项目进行了验收，验收意见为：1）课题通过对全球巨型成矿带重要矿产资源与能源示范区的研究，突破了ASTER数据的斑岩铜矿蚀变带矿物组合信息提取方法、EO-I高光谱数据的植被覆盖区蚀变矿物信息提取、高光谱数据高阶统计特性的混合像元盲分解方法、境外多源遥感数据专题产品真实性验证方法和矿产资源与能源遥感模型集成管理等关键技术，开发了铁染、羟基、泥化和青磐岩化矿物组合信息提取，以及遥感综合评价软件模块，研发了全球巨型成矿带重要矿产资源与能源遥感探测与评价原型系统。2）课题

10、提出的基于ASTER数据的斑岩铜矿蚀变带矿物组合信息提取方法和基于高光谱数据的植被覆盖区蚀变矿物信息提取技术具有创新性。研究成果已成功应用于“全球地质矿产与资源环境卫星遥感一张图工程”，所生产的部分典型示范区遥感专题产品服务于有关矿业企业，取得了较好的效果。2 .鉴定结论2016年5月17日，中国石油和化学工业联合会组织的由康玉柱院士为组长的专家组对吉林大学、中国石化江苏石油勘探局和中国地质调查局油气资源调查中心共同完成的“卫星技术在油田勘探开发生产中的应用”项目进行了科学技术成果鉴定，认为项目为提高油田勘探开发生产效率，降低环境和灾害风险提供了技术支撑。尤其，创造性的提出了高光谱遥感油气微渗

11、漏快速检测因子，实现了大面积油气微渗漏遥感检测，该项技术达到国际领先水平。3 .科技奖励2013年12月，项目相关技术“陆表遥感信息提取方法研究”获中国商业联合会科学技术奖全国商业科技进步奖一等奖；2013年12月，项目相关技术“高分辨率遥感应用关键技术”获吉林省科学技术奖二等奖。4 .同行评价（1）出版专著评价：中国科学院院士、武汉大学龚健雅教授在专著遥感影像信息库出版前评审意见中明确指出“该书对遥感特征信息的建库和管理是一个创新，并具有现实应用价值。”。五、主要知识产权证明目录（不超过10件）已授权项目名称知识产权类别国（区）别授权号植被覆盖区高光谱遥感蚀变矿物提取方法发明专利中国CNA一

12、种基于高光谱遥感数据快速识别油气微渗漏的方法发明专利中国CNA便携式遥感影像信息野外采集系统及采集方法发明专利中国CNA低损耗介质介电常数测量装置及测量方法发明专利中国CNA遥感影像信息系统计算机软件著作权中国2008SR38879多时相遥感数据处理系统计算机软件著作权中国2008SR38721LMSD岩矿光谱大数据管理与分析软件计算机软件著作权中国2015SR169717Landsat影像(TMETM+)蚀变信息提取系统计算机软件著作权中国2014SR169697ASTER卫星数据斑岩铜矿典型蚀变带矿物提取系统计算机软件著作权中国2014SR190418地表温度及大气参数反演系统计算机软件著作权中国2008SR38328