《Journal of African Earth Sciences》:Lithological mapping in complex terrains: Evaluating multispectral remote sensing performance of ASTER and Sentinel 2A in the Assif el Mal Basin, Western High Atlas, Morocco.
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多光谱遥感数据(ASTER和Sentinel-2)在Assif el Mal盆地岩石分类与制图中的应用研究,通过PCA、MNF变换及波段比值方法提升光谱可分性,验证ASTER在矿物区分上的优势,Sentinel-2高空间分辨率优化小尺度地质边界,证实多源遥感协同在复杂地质区的应用价值。
萨尔玛·卡比利(Salma Kabili)|艾哈迈德·阿尔古蒂(Ahmed Algouti)|阿卜杜拉·阿尔古蒂(Abdellah Algouti)|海亚特·埃尔库奈吉里(Hayat Elkhounaijri)|萨卢阿·阿格利(Saloua Agli)|赛义德·穆贾内(Said Moujane)
卡迪·阿亚德大学(University of Cadi Ayyad),塞姆拉利亚分校(Faculty of Sciences Semlalia),地质学系(Department of Geology),地球科学、地质旅游、自然灾害与遥感实验室(Geoscience Geotourism, Natural Hazards and Remote Sensing Laboratory,2GRNT),摩洛哥马拉喀什40000
摘要
本研究评估了使用高级星载热辐射和反射辐射计(ASTER)及Sentinel-2数据在阿西夫埃尔马尔盆地(Assif el Mal basin)进行岩性鉴别和制图的多光谱遥感技术的有效性。这是首次对这些传感器在该结构复杂盆地中的岩性应用进行比较评估。研究采用了一种结合主成分分析(PCA)和最小噪声分数(MNF)变换以及波段比值(Band Ratios,BR)的综合工作流程,以提高地表岩性单元之间的光谱区分度。这些具有明显光谱差异的单元与现有的地质图进行了对比,并通过野外观察进行了验证,从而将其归类为古生代地层(寒武纪-奥陶纪)及上覆的中生代沉积物。对比分析显示,两种传感器的性能具有互补性:ASTER在岩性鉴别方面表现出色,而Sentinel-2A较高的空间分辨率则有助于更清晰地描绘小尺度地质特征和构造边界。结果表明,将光谱增强技术与野外验证相结合,可以在复杂的山区实现可靠的岩性制图,并为类似地质环境提供可推广的框架。
章节摘录
引言
利用地理空间数据进行岩性鉴别对于解释地质结构、识别岩性单元和接触带、管理自然资源以及评估地质灾害具有重要作用。卫星技术的最新进展使遥感成为岩性制图的重要工具,它具备广泛的空间覆盖范围、高时间分辨率和非侵入性观测能力。其多光谱和高光谱特性使得能够有效探测……
研究区域
阿西夫埃尔马尔盆地位于西部高阿特拉斯山脉(Western High Atlas mountains)的中心地带,属于更大的滕西夫特盆地(Tensift basin)的一部分,距离马拉喀什西南约100公里,距离奇查乌阿(Chichaoua)以南25公里(见图1)。
该盆地主要由古生代地层构成(占80%),主要为寒武纪至奥陶纪时期的地层。这些地层受到赫尔辛尼亚造山运动的影响,主要由交替出现的片岩和灰砂岩组成,局部含有石灰岩脉和少量花岗闪长岩。
材料与方法
本研究使用ASTER和Sentinel 2A传感器获取的多光谱影像来绘制和鉴别阿西夫埃尔马尔盆地的岩性单元。选择这些数据集是因为它们具有适当的光谱敏感度和空间分辨率,适用于各种尺度的地质应用。在分析之前,对ASTER和Sentinel 2A的影像进行了预处理。Sentinel 2的2A级产品已校正了大气影响,可直接使用;对于ASTER影像,则进行了额外的辐射测量处理。
波段组成
ASTER的多光谱影像通过不同的RGB波段组合实现了对主要岩性单元的有效视觉区分。RGB(4,3,2)合成图像(见图6)呈现出接近自然颜色的表现,有助于识别主要的岩性类型:砂岩和片岩呈现紫色至淡紫色,泥质岩为深蓝色,结晶岩为深绿色,细粒中生代沉积物则为较浅的颜色。
讨论
对ASTER和Sentinel 2影像的对比分析表明,这两种传感器都是阿西夫埃尔马尔盆地岩性制图的有效工具。分别使用不同的波段组合、波段比值、主成分分析(PCA)和最小噪声分数(MNF)变换对两组数据进行了独立处理,以评估它们在鉴别地质构造方面的性能。ASTER影像展现了强大的岩性鉴别能力,这主要归功于其……
结论
本研究通过应用波段组合、波段比值、主成分分析(PCA)和最小噪声分数(MNF)变换,评估了ASTER和Sentinel 2影像在阿西夫埃尔马尔盆地岩性制图中的表现。结果表明,这两种传感器在区分主要地质构造和识别内部岩相变化方面都非常有效。ASTER影像在短波红外(SWIR)波段表现出显著的矿物学敏感性。
作者贡献声明
萨卢阿·阿格利(Saloua Agli):数据验证、方法论制定、调查工作。海亚特·埃尔库奈吉里(Hayat Elkhounaijri):软件开发、数据分析、数据管理。阿卜杜拉·阿尔古蒂(Abdellah Algouti):数据验证、项目监督、项目管理、调查工作。赛义德·穆贾内(Said Moujane):数据验证、资源协调、数据分析、数据管理。艾哈迈德·阿尔古蒂(Ahmed Algouti):数据验证、项目监督、项目管理、调查工作。萨尔玛·卡比利(Salma Kabili):论文撰写、初步草稿编写、数据可视化、方法论制定、调查工作、数据管理、概念构思未引用参考文献
Arivazhagan和Anbazhagan, 2017; Boardman, 1993; Palanisamy和Gurugnanam, 2017.
资金情况
作者声明在撰写本文过程中未收到任何资金、资助或其他形式的支持。利益冲突声明
? 作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。