观测角度对岩石热红外光谱解混影响的实验研究

摘要

岩石定量遥感是矿产资源探测与地质环境监测的主要手段,光谱解混是岩矿定量遥感的重要方法.在实际应用中,由于卫星对地观测受地形起伏的影响,观测具有一定的角度,导致所测发射率光谱产生变异.但在目前的研究中,解混所采用的矿物端元光谱,是在实验室垂直试样表面观测得到的,忽略了观测角度对发射率光谱的影响,降低了光谱解混精度.因此,有必要将观测角度作为影响岩石光谱解混的因素,研究其对光谱解混精度的影响.首先,将常见的石英、正长石和斜长石矿物表面制作成一般粗糙度,并设计0°～77°共9个观测角度实测发射率光谱,分析观测角度对矿物热红外光谱特征的影响.其次,利用观测角度13°～77°的矿物端元,构建相应角度虚拟岩石光谱,并用0°的矿物端元光谱解混9个观测角度的岩石光谱,分析观测角度对岩石热红外光谱解混的影响.结果表明:(1)在0°～20°范围,观测角度对光谱影响较弱,从30°开始,影响显著.基本规律是:随着角度的增加,光谱吸收深度增加,但各波段处的情况不尽相同.C F特征在观测角度大于50°之后向短波方向移动明显;RF特征处的吸收谷在观测角度大于20°之后显著加深,且谷底位置向短波方向移动;T F特征在观测角度大于40°之后发射率显著降低.表明观测角度的变化,会引起光谱特征的明显变化.(2)在0°～20°范围内,观测角度对光谱解混影响不明显,解混误差小于5％;当观测角度大于20°时,观测角度对光谱解混有显著影响,30°～77°解混误差均大于5％,平均解混误差达到17.2％,解混精度较低.这表明,在基于光谱解混方法进行岩石矿物组分定量反演时,需要考虑观测角度的影响,这对于提高反演精度、准确确定岩石类型具有重要意义.