玉门市三白墩硅石矿识别与提取

高光谱技术是在对目标对象空间特征成像的同时，对每个空间像元经过色散形成几十个，乃至几百个窄波段，以进行连续的光谱覆盖，其形成的光谱数据可用图像立方体来形象描述，其中两维是表示空间，另一维表示光谱。这样在光谱和空间信息综合的三维空间内，可任意获得地物“连续”光谱和诊断性特征光谱，从而能以地物光谱知识直接识别目标地物，并可进一步获得定量化的地物信息。在地质应用中，矿物识别和信息处理技术可分为单个诊断性吸收的特征参数、完全波形特征，以及光谱知识模型3大类型。

高光谱矿物填图背景

自2000年11月美国发射EO—1卫星，其搭载的Hyerion高光谱成像仪，光谱区间400～2500nm，220个波段，光谱分辨率10nm，几何分辨率30m，底边成像宽度7.5km，做为地质遥感数据源，由于其成像宽度太窄，很难大面积应用，也限制了它的应用推广；我国GF-5卫星（2018年5月发射）上搭载的可见短波红外高光谱相机，光谱区间400～2500nm，光谱分辨率VNIR通道为5nm、SWIR通道为10nm，几何分辨率30m，幅宽60km。

从目前应用效果看，高光谱识别地表岩石蚀变信息效果很好，它能够识别地表具体的岩石蚀变类型甚至单矿物种类，如地表的褐铁矿、黑云母、钾长石、绿泥石、绿帘石、绢云母等一系列蚀变信息，这对于遥感找矿是一项重大突破。随着光谱分辨率的不断提高，高光谱遥感矿物识别逐渐从识别矿物种类向矿物亚类、矿物成分等精细信息识别发展，且随着应用实践的不断深入，对矿物精细信息的需求也越来越大，而光谱分辨率和矿物识别方法是制约高光谱矿物精细识别的主要因素。

中科西光针对矿产行业，经过深入市场调研，打造一颗矿产监测卫星，该卫星搭载短波红外和全色两种载荷，其中短波红外载荷选用矿物质光谱较为集中的2000~2500nm谱段范围，光谱分辨率达到15nm，幅宽优于12km，空间分辨率为20米，与全色载荷融合后可达到5米，卫星设计重量为120kg。目前已经进入总体方案设计阶段，计划于2025年2月发射。

玉门市（研究区）

玉门市地处甘肃省西部，古称“阳关”，是丝绸之路的重要节点城市，也是我国重要的石油化工基地。近年来，玉门市积极响应国家“一带一路”倡议和“西部大开发”战略，大力发展新材料产业，取得了显著成效。

△  图1   研究区域

玉门市三白墩硅石矿

【硅石矿】一种以富含二氧化硅的矿物为主要组分的非金属矿产。硅石矿包括石英砂岩、石英岩、石英砂、脉石英和交代硅质角岩等。主要矿物是石英和玉髓。化学工业要求石英岩和脉石英的二氧化硅含量≥90%，吸水性和孔隙度越小越好，以零为最佳。均为露天开采。

三白墩硅石矿位于甘肃省玉门市境内，距玉门市区直线距离约44km，行政区划隶属黄闸湾乡管辖。其中心地理坐标：东经：97°20′03″ ；北纬：40°37′11″ 。

以下是基于XIGUANG-003星高光谱影像，经数据预处理、大气校正和光谱重建后，获得三白墩硅石矿光谱反射率，与ASTER JPL波谱库对比，结果表明03星光谱与ASTER光谱曲线吻合良好，检验了03星光谱的正确性。

△  图  2 白墩硅石矿反射率图(XIGUANG-003星）

△  图  3 白墩硅石矿反射率图（ASTER JPL波谱库）

△  图4  玉门市三白墩硅石矿