烃渗漏对植被影响的光谱学机理研究

In the study areas of Yu Lin and Qing Yang, the ground data and aviation / aerospace hyperspectral remote sensing images will be used to study the technology of oil and gas exploration based on the abnormal reflectance spectra of plant, taking advantage of hyperspectral remote sensing images. Effects of hydrocarbon microseepage on the biochemical parameters of overlying plants, such as the content of chlorophyll , the content of trace elements and heavy metals in leaves, will be studied. Effects of hydrocarbon microseepage on the canopy reflectance spectra of plant will be analyzed, and the quantitative model between the biochemical parameters and the according characteristics of the reflection spectra will be deduced. Forms of the reflectance spectra of the abnormal plants pressed by hydrocarbon microseepage in hyperspectral remote sensing images are researched, and the technology of oil and gas exploration based on the abnormal plant spectra using hyperspectral remote sensing images will be studied. There is a hope to explore a set of technical process of oil and gas exploration based on the abnormal information given by the plant spectrum in the hyperspectral remote sensing images, which can service for the oil and gas exploration industry.

课题利用地面采集数据及航空/航天高光谱遥感数据，在陕西榆林地区、甘肃庆阳地区等植被覆盖程度不等的地区，深入开展基于植被反射光谱异常的高光谱遥感油气勘探技术研究；研究烃类气体微渗漏对上覆地表植被叶片叶绿素含量、微量元素及重金属离子含量等生化参量的影响；研究烃类微渗漏对植被冠层反射率造成的影响，并对异常植被体内的生化参量与其冠层反射特征光谱间的定量关系模型进行推导,建立油气微渗漏胁迫的植物光谱模型；对油气微渗漏所致植被冠层反射光谱异常在高光谱遥感影像上的表现形式进行研究，并对如何利用植被的光谱异常进行高光谱遥感油气勘探的技术进行研究，提取油气微渗漏高光谱遥感检测因子及其方法，探索出一套可以服务于油气勘探事业的基于植被冠层反射光谱异常的高光谱遥感油气勘探技术流程。

课题基于野外实测光谱分析和油气微渗漏原理，实验室设置10个不同体积的汽油影响，模拟油气微渗漏环境栽培小麦和油菜。为了获取PROSPECT模型所需要的模型参数，定期采集4个不同时期的小麦和油菜实测光谱和生化参数。利用PROSPECT模型，模拟叶片的反射光谱，从物理上分析油气渗漏对植被光谱的影响。通过叶绿素含量、水含量、干物质含量和叶片结构指数4个生化参数的变化，分析不同模型参数对光谱模拟的影响，确定模拟光谱对生化参数的变化敏感度较大的波段为对油气影响敏感的波段。为了建立植被胁迫光谱模型，分析了敏感波段范围内光谱吸收位置、吸收峰宽度、红谷吸收深度、吸收面积、对称度、红边一阶微分最大值、绿锋高度、红谷吸收深度与绿峰反射峰高度的比值和红谷吸收深度与绿锋反射峰高度的归一化值等光谱特征参数。通过计算光谱特征参数的变化率得到胁迫光谱与对照组光谱差异较大的特征参数，通过对不同汽油体积与光谱特征参数进行回归分析，得到相关系数最高的回归方程，作为基于特征参数建立烃类微渗漏植被胁迫光谱模型。选取甘肃庆阳地区为试验区，在试验区获取了CASI/SASI航空高光谱数据。将建立的烃类微渗漏胁迫植被光谱模型应用于CASI/SASI数据成功地提取油气微渗漏信息，并与该区已知油气点对比验证，吻合程度较好。由此说明，建立的油气微渗漏胁迫植被光谱模型可以服务于油气勘探事业的基于植被反射光谱异常的高光谱遥感油气勘探。