高光谱遥感矿物填图发展到现在,主要研究集中在可见光—反射红外(0.35～2.5μm)波段,矿物种类填图技术方法已逐渐成熟,形成了一套较完善的方法体系。矿物含量定量反演也取得了一定的进展,但也面临着许多新的挑战,如(1)对岩石和矿物介质表面与光辐射之间相互作用的机理研究还比较滞后,而对地物介质结构信息的光学特性时空分布规律和光场二向性分布规律的研究,能够提高遥感岩矿信息精细定量提取的精度,具有十分重要的科学和现实意义(。2)将高光谱矿物填图的光谱区间和提取技术从可见-反射红外波段延伸到中红外(2.5～25μm)波段,建立全谱段光谱矿物识别规则及方法可以全面提高遥感岩矿识别的能力与精度。但是,由于中热红外遥感数据获取、处理及发射率反演等问题难度较大,中红外波段的岩矿信息提取研究滞后。本次研究以多类型的矿物粉末为研究对象,在可见光—反射红外(0.35～2.5μm)波段,以实验室测量的多角度岩矿二向性反射率为数据源,使用Matlab和Visual c#语言开发了基于“有约束的非线性最小二乘法”的反演系统,提出并建立了基于“先验知识”基础上的参数分阶段反演和敏感性分析评价体系。将专家的先验知识、Hapke反射模型以及实验测量数据结合在一起。实现了对Hapke反射模型的五个参数(平均单次散射反照率W、相函数前后散射比例系数c、相函数振幅b、后向散射的经验系数B0、后向效应宽度h)在可见光—反射红外全波段内的初始值的敏感性分析和最优化反演。敏感性分析表明:平均单次散射反照率W、相函数前后散射比例系数c和相函数振幅b的反演受参数初始值影响较大,敏感性强;向散射的经验系数B0和后向效应宽度h的反演受参数初始值影响较小,敏感性较弱。确定参数的最优化反演初始值后的反演结果表明:反演结果均方根误差很小,Hapke反射模型模拟计算二向性反射率和原始数据误差很小,Hapke反射模型可以从物理层面上模拟岩矿反射光谱的形成及变异机理。总结了五个参数的反演值在在以岩矿介质为目标时的规律和特点,深刻理解这些参数对研究岩矿光谱机理和进一步提高和改进遥感岩矿定量识别精度有着重要意义。本次研究系统分析和总结了主要矿物在中热红外(2.5～25μm)区间光谱红外光谱机理和分类,对常见矿物中红外漫反射光谱进行了分析,表明在此区间可识别硅酸盐(包括不含水造岩矿物)、硫酸盐探测、碳酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物等矿物,遥感岩矿识别的能力和精度可以得到全面的提高。以实验室测量的多类型中热红外漫反射光谱为端元光谱和混合光谱,以基于光谱相似性算法的识别方法作为技术支撑,较深入地研究和开发了中热红外(2.5～25μm)区间矿物光谱混合特性、光谱解混及矿物含量反演的方法。综合上述研究表明,对中热红外区间的矿物进行种类识别和光谱解混及含量反演的研究和利用Hapke反射模型对岩矿的二向反射特性进行研究,是对现有的高光谱遥感矿物填图技术在深度和广度上的有益探索,在此基础上综合应用可见光-反射红外遥感和中热红外遥感开发全谱段矿物识别规则,进行岩矿识别是提高遥感岩矿识别精度、能力及可靠性的有效途径之一。