بررسی تصحیحات جوی صحنه پایه در تصاویر هایپریون–مطالعه موردی تشخیص زون آرژیلیک در منطقه آتشفشان مساحیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا،گروه زمین‌شناسی،دانشکده علوم،دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 استاد، دانشکده معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

3 استاد،گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

4 دانشیار،گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

تصاویر ابرطیفی سنجنده هایپریون دارای اطلاعات بسیار غنی از سطح زمین در 242 باند ظریف و پیوسته هستند. در این میان عوامل جوی بسیاری وجود دارند که محتوای اطلاعات طیفی برخی از  باندها را آلوده می‌کنند،در نتیجه برای استخراج  بیشتر میزان اطلاعات در بهتر‌ین حالت از یک تصویر ابرطیفی، انجام تصحیحات جوی مرحله‌ای اجتناب‌ناپذیر است که منجر به تصحیح اطلاعات باندهای آلوده شده به‌وسیله عوامل جوی می‌شود. تصحیحات جوی با دو روش داده پایه و صحنه پایه روی تصاویر قابل اعمال هستند. در روش‌های صحنه پایه بدون نیاز به‌اطلاعات صحرایی، ناهنجاری‌های طیفی با استفاده از پردازش اطلاعات طیفی خود تصویر شناسایی و بازیافت می‌گردند. در این مطالعه به بررسی نتایج حاصل از دو روش صحنه پایه تصحیح جوی آنی QUAC (Quick Atmospheric Correction) و روش میانگین نسبی بازتاب‌ها IARR (Internal Average RelativeReflectance) روی تصویر هایپریونِ پهنه آرژیلیک در منطقه آتشفشان مساحیم پرداخته شده است. به‌منظور ارزیابی نتایج حاصل از روش‌های صحنه پایه یادشده، از مطالعات طیف‌نگاری صحرایی و روش تصحیح داده پایه خط تجربی انطباقELM  (Empirical Line Method) استفاده شده است. مقایسه مورد نظر با استفاده از روش نقشه‌بردار زاویه طیفی و محاسبه اختلاف زاویه‌ای طیف تصاویر تصحیح شده و طیف صحرایی انجام شد. نتایج تجزیه‌های XRD و طیف‌سنجی روی نمونه‌های برداشت شده از منطقه الگوی کائولینیت را نشان می‌دهد که کانی شاخص دگرسانی آرژیلیک به‌حساب می‌آید. بررسی‌های میدانی انجام‌شده (در نقاط ارائه‌شده توسط روش نقشه‌بردار زاویه طیفی در تصاویر تصحیح شده) مؤید برتری تصحیح جوی IARR در تفکیک پهنه آرژیلیک است. به‌منظور مقایسه کمی نتایج حاصل از تصحیحات، پیکسل‌های حداکثر امکان به‌دست‌آمده از روش نقشه‌بردار زاویه طیفی برای هر کدام از تصاویر تصحیح شده، در قالب اطلاعات طبقه‌بندی شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از رسم ماتریس درستی پیکسل‌های نمایه شده در طبقه‌بندی و نیز پیکسل‌های نمونه‌برداری‌شده و بررسی‌شده در مطالعات صحرایی - آزمایشگاهی، ضریب درستی عامل برای نواحی مطلوب ارائه‌‌شده در تصاویر تصحیح‌شده با روش‌های صحنه پایه و روش داده پایه ELM محاسبه شد. نتایج به‌دست آمده بیان‌گر ضریب درستی عامل 58/74 درصد برای تصویر تصحیح‌شده به روشIARR  و ضریب درستی عامل 5/35 درصد برای تصویر تصحیح‌شده به روش QUAC است؛ این در حالی است که تصحیح داده پایه ELM نیز با اتکا به داده‌های طیف‌نگاری صحرایی ضریب درستی58/74 درصد را نشان می‌دهد. بنابراین در تفکیک پهنه آرژیلیک در مناطق نیمه خشک تصحیح جوی IARRپیش پردازشی مناسب و کم هزینه برای بازیافت اطلاعات طیفی داده‌های ابرطیفی به حساب می‌آید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the Scene Based Atmospheric Correction on Hyperion Images –a Case Study for Recognition of Argillic Alteration Zone in the MasahimVolcanic Crater

نویسندگان [English]

  • B Bahrambeygi 1
  • H Ranjbar 2
  • J Shahabpour 3
  • S.H Moeinzadeh 4
1 Ph.D. Student, Department of Geology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Professor, Faculty of Mining, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
4 Associate Professor, Department of Geology, Faculty of Sciences, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

Hyperspectral images of Hyperion sensor is a rich source of information with 242 narrow contiguous spectral bands. Among these, there are a number of atmospheric agents, which contaminate the content of various information bands. Therefore, to obtain the complete advantage of a Hyperspectral image in optimum condition, atmospheric correction is an inevitable process. Atmospheric corrections may be conducted by two methods, namely data based, and scene based. In the scene based methods, spectral anomalies are detected and corrected by using self-image spectral information processing without a field information requirement. In this study, two scene based atmospheric correction methods of Quick Atmospheric Correction (QUAC) and Internal Average Relative Reflectance (IARR) were examined on Hyperion image of Masahim volcanic crater. To evaluate the results of these two scenesbased methods, the results of field spectroscopy and data based empirical line method were used. X-ray diffraction and spectral analysis of selected samples, whose locations were determined through SAM method, illustrated kaolinite pattern as index mineral of argillic zone.In order to compare the results obtained from different atmospherically corrected images quantitatively, maximum probability pixels obtained from SAM method were evaluated for each corrected images in classified information format. After drawing the accuracy matrix for classified pixels and sampled and investigated pixels in the field and laboratory studies, the accuracy coefficients were calculated for the favorable districts of the corrected images bytwo scene based methods and ELM method. The examination results display the producer accuracy of 74.58 percent for IARR corrected images and a producer accuracy of 35.5 percent for QUAC corrected image; whereas the ELM data based correction method despite using field spectrometry data shows the producer accuracy of 74.58 percent. Therefore, in discrimination of argillic zone in semi-arid regions, IARR atmospheric correction method is considered as suitable and affordable preprocessing method to retrieve spectral information from the hyperspectral data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Atmospheric Correction
  • Hyperion
  • IARR
  • QUAC
  • MasahimVolcano