致密型地物光谱模型及组分反演研究

摘要

目前遥感已成为人类了解地球、探测宇宙的主要手段，通过遥感器可以得到地物的光谱，根据光谱研究地物的属性，识别地物，从而为资源探测、农业等事业提供信息服务。根据光谱信息来认识地物主要包括两个问题：一是地物到底含有什么组分；二是地物中各个组分的含量是多少。
　　 本文中的致密型地物是指紧密靠在一起的离散的颗粒地物。致密型地物广泛的存在于地球上如土壤、沙漠、各种颗粒状矿物等。此外，它还是其他星球表面的主要组成形态。因此，有必要研究致密型颗粒状地物的光谱及从它们的光谱中反演地物的组分。目前，对于地物散射光谱的研究主要分为两个方面，一方面研究连续性地物粗糙面散射光谱，认为光波只能照射到这些地物表面而不进入介质内部；另外一方面是研究离散介质的散射光谱模型，主要有辐射传输理论，Hapke根据辐射传输理论提出了Hapke模型，这种模型可以应用于致密型地物，但是模型中忽略了地物表面形状对光谱的影响。自然界中纯净的地物基本上不存在的，混合地物的光谱与组分的光谱之间是怎样的关系直接决定了使用怎样的组分解混模型。一般情况下，认为混合光谱是各个组分光谱的线性组合，但是这只能适应于不考虑多次散射及混合地物的边界效应时的情况。
　　 针对上述不足，本文的主要工作有三：其一，在研究粗糙面散射理论及Hapke模型的基础上，将两种模型有机的混合起来，提出一种考虑致密型地物表面形状的光谱模型。其二，文中使用分形来模拟粗糙面，但目前为止还没有发现关于分形表面的遮蔽函数。本文借鉴国外的分形遮蔽数据，通过粒子群反演得到垂直观测情况下的分形遮蔽函数。其三，针对地物组分反演方法做了大量的研究，论文考虑到通过单一的混合光谱曲线来识别地物并得到地物中组分的含量是一种病态的解方程问题，提出了一种基于先验知识的模型的迭代去负的组分反演方法。首先通过一定的先验知识知道地物中可能含有的组分，然后，使用光谱模型对光谱混合问题进行线性化处理，再通过多次线性模型反演得到地物组分。实验结果表明这种方法能够有效剔除非真实组分，精确地反演出真实组分的含量。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 基本概念

3 致密型地物的散射模型

4 粒子群反演算法及模型的参数反演

5 基于Hapke 光谱模型的组分解混

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文与主要研究成果