1. 引言
高光譜的光譜識別是區分高光譜和多光譜的主要標準，也是高光譜的優勢。 目前，高光譜岩石和礦物蝕變資訊的識別和提取方法主要基於光譜波形引數、光譜相似度度和混合光譜模型。 當存在大量已知物體光譜時，這些方法具有很強的適應性，影象物體識別更有用。 然而，明顯的不足是由於實際地面物體的光譜變化，受觀測角度和所獲取資料粒徑的影響，光譜變化困難，導致岩石和礦物的識別和分析混亂和錯誤。
2.礦物光譜特徵
在目前光學遙感攝影常用的光譜範圍內（04~2.5 m以內），岩石和礦物標準型別的光譜特徵與碳酸鹽、水、羥基和鐵離子等陰離子基團或某些陽離子有關。礦物吸收特性的差異主要取決於礦物晶體的理化性質，即陰離子和陽離子的化合價、陽離子的數量、主要陽離子的質量、鍵的共價度、陰離子和陽離子之間的距離、晶體對稱性的差異。 這些特徵吸收是指礦物獨特且相對穩定的吸收帶。 這些波段在不同的礦物中具有更穩定的波長位置，並且具有更穩定和獨特的波形，表明存在某種礦物。 一般來說，陽離子（如Fe2+、Fe3+和Mn3+）由於電子躍遷在可見光區域或近紅外線具有特徵光譜帶，而陰離子基團（如CO32-、H2O-、OH-和金屬-OH基團）由於彎曲振動在短波紅外線中產生倍頻和組合頻率光。
2.1 礦物光譜特徵
1）MN離子：主要分析了錳礦、硬錳、菱錳礦、錳鋁榴石和錳橄欖石中MN的光譜特性。Mn2+是典型的D5電子結構，其能帶主要由電子躍遷產生。 在可見區域（圖1），錳的特徵條帶主要是045 m 與 055 m 和 036~0.41 m 處的吸收特性 3 附近，或 0 處4~0.在6公尺區域產生陡峭的半吸收特徵。 
圖1：含錳礦物的光譜
右邊的影象是左邊影象的部分放大
2）鐵離子：在礦物的組成中，鐵是一種非常重要的元素。根據晶場理論，Fe2+的基態D是四面體場中較高的五元能級（eg）和較低的五元能級T2g。 由於只有乙個自旋允許過渡，因此在 10~1.在 1 m 左右產生乙個常見的強頻帶和寬頻; Fe3+具有對稱的基態s，在任何晶場中都不是**，並且禁止自旋4g態向更高能級的躍遷，因此光譜相對較弱，但在06~0.在9 m之間產生了強吸收帶。 對於不同型別的鐵化合物，由於分子結構、晶體結構和透明度的差異，其特徵光譜差異很大。 圖2顯示了一些含鐵礦物的光譜曲線。
從光譜曲線可以看出，矽酸鐵礦物的特徵帶位於09 m，在 0 處對稱分布8~1.0 m 光譜區域。 鐵的氫氧化物特徵帶位於 1在 0 m 左右，它在 0 處不對稱地擴散7~1.40 公尺。 鐵的碳酸鹽礦物吸收頻寬而直，在08~1.5 公尺。 但是，由於礦物顏色的影響，氧化鐵和硫化物屬於不透明的礦物系列，並且存在光譜吸收極限，光譜特徵被掩蓋，輕微的氧化或改變可能會使鐵的某些特徵光譜可見。
圖2：鐵化合物的光譜下圖的縱坐標被移位，以便可以清楚地顯示不同鐵化合物的光譜特徵
左：氧化鋁和氫氧化物; 右圖：AL的矽酸鹽礦物
3）鋁離子（Al3+）礦物的光譜：鋁離子可以在大多數礦物中找到，尤其是矽酸鹽礦物。鋁在矽酸鹽礦物結構中起著雙重作用。 首先，它是四階配位，取代部分Si4+進入絡合陰離子形成鋁矽酸鹽; 第二種是六階配位，存在於矽氧主鏈之外，起一般陽離子作用，形成鋁的矽酸鹽; 或兩者兼而有之。 圖3顯示了這些礦物的光譜曲線。
鋁的氧化物光譜為14 m 左右的反射峰更強。 在鋁的氫氧化物中，由於含有強al-o-h鍵的伸縮振動的結合或加倍效應，在14~1.在 6 m 之間產生乙個尖銳的由主的435 公尺，小 1558 m組合物的“二元”吸收特性。 水透石是由於 Al3+ 填充了由 O2- 和 （OH）- 形成的 1 2 個八面體空隙，而 Al-O-H 鍵在 1 處較弱408 m 產生較弱的吸收特徵。
圖4：長石-綠簾石光譜
圖5：高嶺石-矽烷石光譜
鋁矽酸鹽礦物的特徵光譜（圖3,4,5）與[AlO4]不相關，與[AlSi3O8]不顯著相關。 鋁在矽酸鹽中的光譜行為主要是由於鋁陽離子的電子躍遷和al-OH基團的拉伸和收縮振動的頻率組合和倍頻，而特徵吸收光譜則在短波紅外光譜中產生。 隨著Al-OH鍵強度的增強和數量的增加，矽酸鹽礦物的特性突出了OH基團的尖銳和狹窄吸收特性。 由於不同晶體結構中Al-OH基團能級的差異，吸收帶的形貌和位置以及次級吸收峰的形貌不同。 從下圖3可以看出，鈉長石的光譜特徵並不明顯; 白雲母和高嶺石都表現出更一致的一致性 142 公尺，帶 215 m 特徵吸收峰，但在 20~2.然而，5 m之間的吸收峰形貌存在較大差異，這是兩者之間識別和區分的標誌，是Al在晶體結構中占有率不同的外部光譜表現。
在低溫下，[AlO4]四面體的體積略大於[SiO4]四面體的體積，因此很容易轉變為第六配位形式。 例如，鈣鋁長石Ca[Al2Si2O8]轉化為綠簾石Ca2（Al，Fe）3O（OH）[SiO4][Si2O7]，使A全部處於八面體配位狀態，成為最穩定的形式。 綠簾石的光譜特徵（圖4）比長石更複雜，光譜形狀與高嶺石或白雲母相同，但相對於後兩者的特徵帶的位置在長波方向上移動。 這主要是由於綠簾石晶體在晶體中具有類Fe重合，這影響了晶體中Al的鍵力和鍵長，使能級**的大小或OH基團拉伸彎曲振動的方向發生變化。
在高溫富鋁環境中，[ALO4]可以從部分鋁的第六坐標變為第四坐標。 例如，高嶺石Al4[Si4O10]（OH）8在1000-1500°C下可以部分轉化為石榴石Al[Alsio5]。 比較兩者的光譜特性（圖5）可以在2中看出2 m左右主要特性的吸收差異不大，主要區別在於高嶺石中OH基團振動產生的吸收峰比矽酸鹽更尖銳，次級吸收峰更明顯。 一般來說，Al離子和矽鋁四面體沒有特徵吸收，鋁矽酸鹽或含鋁矽酸鹽礦物的光譜特性更主要是Al-OH鍵振動的頻率組合或倍頻的結果，這將在金屬-OH的光譜特性中進一步討論。
2.2 陰離子光譜特性
1）金屬-OH：由於陽離子和陽離子之間的共價鍵度引起的晶體對稱性差異，陽離子和陽離子之間的距離導致金屬-OH基團的光譜存在一定的差異。
圖6 Mg-OH特徵離子的光譜特性
圖6顯示了含有Mg-OH鍵的礦物的光譜。 這組礦物質在 2 中最為明顯在30 m附近有較強的吸收特徵峰。 陽起石強吸收帶位於 2315 nm、黑雲母 2335 nm、水鎂石 2315 nm、葉蛇紋石 2325 nm、蛇紋石 2325 nm、七石 2305 nm、蛇紋石 2315 nm、金雲母 2325 nm、滑石 2315 nm、透閃石 2315 nm。 2315 nm和2335 nm的吸收帶是含Mg-OH礦物的特徵，也是鑑定含Mg-OH鍵的礦物的重要指標。
圖7 Al-OH特徵離子譜圖
圖7重點介紹了含Al-OH鍵的礦物的光譜。 這類礦物質最顯著的吸收特徵由位於 2 中的數字決定20 m左右的吸收峰及其兩側的一些次級吸收峰構成了“二元結構”。 明礬石的特徵吸收帶位於2165 nm和2325 nm; 亞氯酸鋰為2175nm和2365nm; 埃洛石在2205nm和2165nm; 2215nm和2355nm處的伊利石; 2205nm和2165nm的高嶺石; 蒙脫石為2205nm和2215nm; 白雲母 2195、2225nm 和 2355nm; 葉綠石2165nm和2315nm; 萵苣石 2195nm; 黃玉 2085nm 和 2155nm、2215nm。 可以看出，含有Al-OH鍵的礦物的鑑別光譜在2165 nm和2215 nm之間。
2）CO32-：在碳酸鹽CO3絡合陰離子中，C和O是共價鍵，鍵強，而CO3和金屬陽離子以離子鍵為主。在 1在3 m之前，碳酸鹽礦物的光譜特徵主要由金屬離子躍遷決定。 和 13 m 後，光譜特徵由群振動產生，即 CO32 或某些水分子本身的倍頻或合模振動（圖 8）。 在近紅外區域，碳酸鹽通常表現出五個不同的特徵帶：255μm，2.35μm，2.16μm，2.0 m 和 19 m，第一和第一是更清晰的雙波段，強度強於其他三個; 碳酸鹽礦物最顯著的識別特徵是 23~2.它具有4 m之間的單一特徵吸收，對稱性左寬右窄，不同於其他礦物的光譜特徵。 同時，該類中的絕大多數礦物還具有 21~2.2 m 和 2吸收約5 m的次級特徵。 所含的陽離子不同，在 04~1.陽離子躍遷在2 m間隔內的光譜特徵可用於識別不同型別的碳酸鹽礦物。
圖8 碳酸鹽岩的光譜特徵
右邊的圖片是左邊影象的部分放大; 兩個圖的縱坐標均已偏移
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