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植被覆盖区遥感生物地球化学异常信息提取技术方法.pdf全文

花匠小妙招
2024-12-26 18:11

植被覆盖区遥感生物地球化学异常信息提取技术方法1 王正海中山大学地球科学系广州510275 摘要：金属异常含量会引起的植被生物物理、生物化学和植冠光谱的变异。本文以云南普朗铜矿区为研究对象，根据研究区区域上铜、金、镍、铬、磷、镁高背景及其引起的植被遥感异常特征，选择1Ⅵ、MS!和SIPI三种植被指数来提取研究区据进行主成分分析，然后对第一主成分(PCI)进行密度分割，获取生物地球化学异常信息，绘制研究区地球化学异常专题图。关键词：生物地球化学：植被指数；高光谱遥感引言利用高光谱对植物光谱的“精细”结构和变异的探测和分析，可以定量、半定量地提取与估计植被生物物理和生物化学参数，快速且定量地评价冠层结构、状态或活力，冠层水文状态，估计冠层生物化学成分的含量，如N、P、K、糖类、淀粉、蛋白质、氨基酸、木质素、纤维素及叶绿素等，进而结合生物地球化学的分析，用以探测和评价地球化学异常，分析环境污染程度，进行矿产资源探测等。本文应用高光谱分辨率的Hyperion数据，探索通过检测冈金属异常含量而引起的植被生物物理、生物化学和植冠光谱的变异．在森林覆盖区应用高光谱遥感和植物地球化学相结合的方法，进行地球化学异常信息提取。 I成矿元素生物地球化学效应特征矿床是在一定的地质作用下，地壳中形成有用矿物的聚集体，其质和量在现有技术和经济条件下，能被开采利用者。矿床形成过程是成矿元素逐步迁移、富集的过程。成矿元素逐步迁移、富集的过程，一部分元素逐步富集，另一部分元素逐步减少。这些成矿元素与区域背景值相比含量过高，或由于这些成矿元素高导致另外一些元素含量过低时，都会对植物的生命运动产生一系列的效应。由于成矿地质环境和条件的不同，所形成矿产和其元素组合及其生物地球化学效应也不同。不同元素其生物地球化学效应也有所不同。 1．1金属元素生物地球化学效应植物生理、生态特征金属元素生物地球化学效应的植物生理效应主要表现在当植物在其它所有生长条件都正常的情况下，某金属成矿元素缺乏或过量时，会引起植物色素组成与含量的变化。许多金属元素与色素的组成中心金属元素镁及与叶绿素合成酶的辅酶因子Fe、Cu等金属元素具有类似的生物地球化学性质，因此，植物中这些金属元素过量时，一是直接替代色素中的Mg、Fe、Cu等，一是与这些元素具有拮抗作用，使色素得不到必须的金属元素，进而干扰色素的上E常组成及含量。某金属成矿元素缺乏或过量时，除了会引起植物色素组成与含量的变化外，还会引起叶体细胞结构和叶面结构效应：如叶体细胞结构变形、破裂．叶面变粗糙：叶体内水分过多或过少；叶面温度变化等。植物生态特征上，金属元素生物地球化学效应主要表现在3个方面： 1．植物种群上无明显变化，仅有受金属元素毒化效应后，植物生长受阻黄化症，叶体有色斑、矮化、生长期、花期、结果期提前或延迟、花变色等； 1基金项目：地质过程与矿产资源国家重点实验室开放基金项目，编号：GPMR20070I 作者简介：王正海，男，博士，副教授，目前主要从事遥感地质与矿产资源定量评价方面的研究和教学工作，E-Ma|t： wzhengh@mait．sysu．edu．cn。 313 2．植物种群变异，出现指示植物群体或是根本就不长植物； 3．以上两种的混合特征，即生长受阻，部分交种，少数枯死。表现出植物的退绿症。 1．2成矿元素生物地球化学效应波谱特征由于金属成矿元素对植物的毒害作用，造成植物生理生态上的一系列变化，如色素组成与含量的变化、细胞结构的变化、叶面温度的变化、叶面粗糙度和叶冠结构的变化，必然会导致波谱特征的一系列变化。这是利用遥感技术提取生物地球化学信息的前提和基础。概括来讲，元素生物地球化学效应的植物叶冠波谱变异特征主要在如下几个方面： 1、反射率和辐射特征；叶片是植被冠层的重要组成成分，传感器接收到的冠层辐射是入射辐射在植被内部及-十壤间多次散射的结果。叶冠波谱反射特征最显著的是在可见至近红外波段，其在绿光波有一反反射率一般为1％～3％。受成矿元素毒害的植物液面反射波谱反射率值高于或低于正常区，该值的高或低取决与植物的种和受毒害元素的差异，一般相差2％～30％，尤其是可见光和近红外波段的反射率差值最大(图1) 0．4 0．5 0．6 0．7 0—0．9