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《成都理工大学》 2016年
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川藏铁路沿线高光谱数据处理与岩性识别研究

曾森  
【摘要】:川藏铁路属于“十三五”规划在2016年启动的重大项目,起于四川成都,经蒲江、雅安、康定、理塘、左贡、波密、林芝到西藏首府拉萨。线路“八起八伏”,累计爬升高度超过一万四千米。我国西部地区,尤其是高寒无人山区自然地理环境极其恶劣,加之独有的高山峡谷地貌,通过常规交通方式不易到达。常规地质勘察研究进展起来相当有难度。鉴于这种情况,寻找并研究出一种针对于西部高寒无人山区精准、方便的探测识别技术具有划时代意义。高光谱遥感技术具有速度快、范围广、图谱合一以及独特的光谱特征识别能力,一方面可以客观反映地质体、地质构造等表征信息,在另一方面能够某种程度上达到对地球表层甚至某些深层次的地区进行探测。EO-1卫星Hyperion高光谱数据蕴含大量信息,能够应用于地质、生态、水文等多个方面,成功应用于岩性填图,能够有效地提高政府部门与生产单位对野外地质工作的勘察与研究,为设计、生产提供有利条件。本文侧重Hyperion高光谱遥感数据处理与川藏铁路沿线高寒山区岩性识别研究。通过以川藏铁路沿线阿坝藏族羌族自治州、西藏拉萨地区为研究区域,利用Hyperion高光谱影像数据,对高光谱数据预处理、数据降维、端元提取。在数据降维过程中,引入核方法构建高斯径向基核主成分分析方法对Hyperion数据进行降维处理并将降维数据用于端元提取。最终进行研究区岩性填图与精度评价。本论文取得的主要研究成果如下:(1)获取金川县、达孜县Hyperion高光谱影像。波段剔除、辐射定标、坏线修复、条纹去除、几何校正、影像裁剪等处理,获取到金川县、达孜县绝对辐射率图像。(2)设计波谱库建立方案,获取川藏铁路沿线野外岩石波谱数据并成功建立金川县、达孜县岩性波谱库。在波谱数据处理基础上,查明金川县、达孜县岩性波谱特征:在波形特征方面,同一岩石新鲜面与风化面光谱曲线波形特征基本一致,同类岩石物质组分基本相同,在光谱曲线波形特征上呈现基本一致;在反射率大小方面,风化面反射率较新鲜面低。(3)高光谱特征提取过程引入并构建高斯径向基核主成分分析(KPCA)方法。与传统MNF、PCA降维方式对比,高斯径向基核主成分分析(KPCA)方法更能有效的对高光谱数据进行降维,能在快速降维同时更好保留高光谱数据非线性特征,有更为丰富的特征信息。(4)制成金川县、达孜县单岩性识别图。通过对KPCA降维数据进行端元提取,高光谱影像数据进行识别,分别得到金川县、达孜县岩性分布图。分类总精度分别为83.3371%、75.2853%,Kappa系数分别为0.8224、0.7281。整体分类效果较好,由于达孜县植被覆盖少,岩石出露明显,分类精度更高。(5)初步得到一套针对于川藏铁路沿线地质岩性填图方法与技术流程,为川藏铁路选线以及勘察提供便利。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U212.22

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