1.Tetracorder专家系统软件

Tetracorder专家系统软件

       ä¸€ã€å†…容概述

       Tetracorder是美国地质调查局（USGS）的Clark等人开发的一个高光谱矿物填图软件，主要用来处理AVIRIS数据，但也可以处理其他高光谱数据。该软件的开发较早，从年开始，经过十来年的修改完善，现已经很成熟。

       Tetracorder包含种以上的矿物、植被、雪地和人造物体的标准光谱库，而且还在不断补充当中。该软件最大的特色是融入了“专家系统”的概念，即在专家知识的基础上，利用专家系统决策支持工具（即各种算法），来识别光谱所含矿物信息，并生成矿物分布图。该软件集成了多种常用的光谱数据处理与分析算法，能针对特定问题选择不同的算法，然后对结果进行评估，并利用专家系统的决策功能，实现矿物光谱自动化识别与填图。

       Tetracorder专家系统通过一种或多种可诊断的吸收特征来识别地表物体，就算是对吸收特征比较接近的矿物，也能取得良好的识别效果（Dalton et al.，）。Tetracorder采用的算法中有两种是最基本的（Clark et al.，，；Clark and Swayze，）：一是连续去除光谱法，旨在提取出吸收特征；二是最小二乘法，旨在计算出遥感光谱与库参照光谱之间的拟合程度。

       Tetracorder程序源代码现在已经在USGS光谱实验室的网站上公开，它是用RatFOR语言编写的，但可以转换成C语言或FORTRUN语言。

       äºŒã€åº”用范围及应用实例

       Tetracorder软件可应用于对地表矿物进行识别和填图，检测酸性岩质排泄物的来源，或对植被类型、冰、融雪、水及水污染进行填图。矿物填图结果可运用于地质填图、检测断层，并且对风化、矿化、热液蚀变及其他地质过程提供更好的认识。场地环境评估，例如酸性矿山废水源区填图，可帮助加快场地治理，节省治理所需时间和成本。除了地球表面以外，成像光谱和Tetracorder软件还被用于探测火星、月球表面的大气、海洋与陆地。

       ï¼ˆä¸€ï¼‰åœ°è´¨åº”用

       ä»¥å†…华达州Cuprite矿床为例，先将AVIRIS数据转换成表观反射率，以清除大气吸收与散射以及太阳响应的影响。然后用Tetracorder自带的算法，对这些反射率数据进行分析，一共搜索了种光谱类型，得出了拟合、深度与拟合、深度3种类型图像（幅）。根据像元的空间分组情况，按照拟合值大于临界阀值的标准，识别出了大约种光谱类型。这些类型中有些是植被，有些是矿物，约有种最清楚（图1）。Cuprite地区发育两套不同时代的热液系统，显示出蚀变分带相叠加的特征。根据矿物分布图，不仅可进一步研究该地区遭受的热液活动，还可以发现新的隐伏断层。

       å›¾1 Cuprite矿区AVIRIS数据的Tetracorder分析结果

       ï¼ˆæ®Clark，）

       ï¼ˆæ®USGS于年获得的内华达州Cuprite矿区的AVIRIS数据，图件由Tetracorder 3.3生成）

       ï¼ˆäºŒï¼‰çŽ¯å¢ƒåº”用

       ä½äºŽç§‘罗拉多州中部的莱德维尔（Leadville）矿区是一个开采了多年的废弃矿山，已对环境造成了严重污染。矿山开采留下的废石与尾矿中，含有黄铁矿和其他硫化物、硫酸盐等，覆盖面积达km2（包含莱德维尔市）。

       é¦–先采集了莱德维尔地区的AVIRIS数据，并利用Tetracorder系统进行了矿物填图。经过野外检查，其结果比较准确。矿物分布图（图2）显示了蚀变区所在，那里是酸性岩排泄物的源区，因而引导人们将治理工作集中到这些污染物的源区。黄铁矿风化后变成黄钾铁矾，使水质变酸，从岩石和土壤中过滤出了重金属。这样，黄铁矿与黄钾铁矾的分布图就表示酸性水的来源区。其他尾矿堆积中不含与酸性岩石有关的排泄物，提示调查人员不需要对这些地方进行清理。根据这项研究结果，美国环保局估计成像矿物填图技术为环境修复治理节省了至少万美元，并且减少了清理时间至少约2.5年。

       å›¾2 莱德维尔地区的Tetracorder分析矿物图（与正射影像图相叠加）

       ï¼ˆæ®Clark，）

       ä¸‰ã€èµ„料来源

       Clark R N，Swayze G A，Gallagher A J et al..The源码骨架提取算法源码 U S Geological Survey，Digital Spectral Library：Version 1：0.2 to 3.0 microns.US Geological Survey Open File Report，～

       Clark R N，Swayze G A，Livo K E et al..Imaging spectroscopy：Earth and planetary remote sensing with the USGS Tetracorder and expert systems，J.Geophys.Res.，（E），，doi：./ JE，pages 5～1 to 5～（http://speclab.cr.usgs.gov/PAPERS/tetracorde）

       Dalton J B，Bove D J，Mladinich C S et al..Identification of spectrally similar materials using the USGS Tetracorde ralgorithm：the calcite⁃epidote⁃chlorite problem.Remote Sensing of Environment，，～