月表矿物的干涉成像光谱仪高光谱数据模拟方法

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成果名称: 月表矿物的干涉成像光谱仪高光谱数据模拟方法 关键字: 应用行业: 科学研究和技术服务业
高新技术领域: 航空航天技术 所在地: 北京市 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL201210115484.5 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 国内领先 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 中国科学院遥感应用研究所 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 专利许可 交易价格(万): 2.00 所属十强产业:

本发明公开了一种月表矿物的干涉成像光谱仪高光谱数据模拟方法,其特征在于,所述月表矿物高光谱数据模拟方法包括以下步骤:S1:利用高斯光谱响应模型对已知的月球矿物样品光谱曲线进行重采样;S2:构建纯净的混合光谱图像数据;S3:计算干涉成像光谱仪真实数据信噪比;S4:参考真实干涉成像光谱仪数据噪声分布,对模拟数据添加噪声。本发明模拟的月表矿物的干涉成像光谱仪高光谱数据可用于真实干涉成像光谱仪数据端元提取、混合像元分解及矿物丰度反演等算法的验证及精度评价工作,弥补月表采样数据及验证数据的不足。

本发明涉及深空探测高光谱数据模拟技术领域,特别涉及一种月表矿物的干涉成像光谱仪高光谱数据模拟方法。

针对嫦娥一号干涉成像光谱仪而模拟的月表矿物高光谱数据,具有和真实干涉成像光谱仪数据相一致的波谱范围、中心波长、光谱分辨率、波段数及相同趋势的噪声分布,并且矿物混合比例和矿物光谱曲线已知。该干涉成像光谱仪对月表矿物高光谱模拟数据可用于真实干涉成像光谱仪数据端元提取、混合像元分解及矿物丰度反演等算法的验证及精度评价工作,弥补月表采样数据及验证数据的不足。


由于物质的光谱与它的属性密切相关,太阳光照射到月表后被漫反射,不同的物质将呈现不同的反射光谱,成像光谱仪就利用了这个原理,通过不同的反射光谱与已知的矿物典型多光谱序列图像进行比较,就可以得出探测目标矿物类型和含量信息。
通过干涉成像光谱仪(Interference Imaging Spectrometer,IIM)探测设备对月球表面进行高光谱遥感探测,通过对被观测元素和矿物、岩石数据的处理,可了解它们在月球表面的类型、含量和分布,并利用探测的结果可以绘制各元素的全月球分布图,发现月球表面资源富集区,为月球的开发利用提供有关资源分布的数据。

 2007年,中国发射嫦娥一号月球探测卫星,拉开了中国对月球进行自主探测的序幕。嫦娥一号卫星上搭载的干涉成像光谱仪(IIM)获取了覆盖全月表84%的高光谱数据,-132个连续波段覆盖480-960nm的波谱范围,光谱分辨率达325.5cm ,计划用于对月球表层岩矿的识别和丰度分布制图。

 对月表矿物的高光谱数据进行模拟,首先需要了解月表矿物的基本类型及分布。根据对月球的已有探测知识(欧阳自远,2005),月球表面的矿物类型相对比较简单,主要由斜长石、辉石、橄榄石、钛铁矿等组成。其中斜长石含量最为丰富,在高地可达70%;辉石是含量仅次于斜长石的月表矿物,在月海和高地地区都有分布,最高可达60%左右;钛铁矿主要分布在月海玄武岩;橄榄石丰度范围在不同地区差异较大。

 遥感图像模拟技术是在遥感理论模型、遥感先验知识基础上,通过数学物理计算,获取特定条件下的模拟图像的技术。高光谱数据模拟技术根据地物混合模型的差异主要分为两种:光谱线性混合模拟技术和光谱非线性混合模拟技术。光谱线性混合主要针对面状混合的地物类型,而光谱非线性混合技术主要针对紧致混合的地物类型。


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