مقايسه روشهاي داده پايه و طيف مبنا جهت نقشه برداري از مناطق داراي كايولينيت در آتشفشان مساحيم با استفاده از داده هاي هايپريون

Comparison of data and spectral driven methods for kaolinite-bearing area mapping in Masahim volcano, using Hyperion images

داده هاي ابر طيفي سنجنده هايپريون حاوي اطلاعات بسيار غني از بازتابهاي الكترومغناطيس سطح زمين در 242 باند ظريف و پيوسته هستند. دست يابي به اين گنجينه اطلاعاتي منوط به اعمال پردازشي مناسب بر روي داده هاي خام ماهواره اي است. روشهاي پردازش تصاوير ماهواره اي را مي توان به دو گروه آمار پايه و طيف مبنا تقسيم كرد. در روشهاي آمار پايه اصول پردازش بر پايه نحوه پراكندگي هيستوگرام مقادير پيكسلي هر باند اطراف ميانگين، مود و ميانه داده ها بنا نهاده مي شود، در حالي كه در روشهاي طيف مبنا، از ابتداي پردازش مي بايست الگوي طيفي مرجعي مشخص و در دست باشد. پردازش بر پايه الگوي طيفي مرجع و تناسب محدوده هاي جذب و بازتاب هدف مورد نظر با محدوده هاي متناظر در الگوي مرجع بنا نهاده مي شود. در اين پژوهش به بررسي نتايج حاصل از هر دو نوع روش پردازش تصوير و مقايسه ضريب صحت هر كدام در برابر داده هاي صحرايي پرداخته شده است. مطالعات ميداني و آزمايشگاهي شامل بررسي نقاط با حداكثر شدت دگرساني، طيف نگاري، آزمايش XRD و مطالعه مقاطع ميكروسكپي نمونه هاي سنگي برداشت شده از منطقه مي شود. روشهاي پردازش تصوير SAM و PCA به ترتيب به عنوان روشهاي طيف مبنا و آمار پايه بر روي تصوير هايپريون زون آرژيليك در منطقه آتشفشان مساحيم اعمال گرديد. روش MTMF نيز به عنوان روشي كه علاوه بر استفاده از طيف مرجع اصول آماري تصوير را نيز درگير پردازش مي كند مورد بررسي قرار گرفت. محاسبه ماتريس صحت و تعيين ضريب صحت عامل مناطق حداكثر امكان در روش هاي SAM ، PCA و MTMF ضريب 58/74درصد براي پردازش با روش SAM و ضرايب 42/25و 61 درصد به ترتيب براي مناطق حداكثر امكان در روشهاي PCA و MTMF را نشان مي دهد. بنابراين استفاده از روشهاي طيف مبنا در پردازش تصاوير ابر طيفي پيشنهادي مناسب جهت مطالعات دورسنجي سطح زمين با استفاده از داده هاي سنجنده هايپريون به حساب مي آيد.

Hyperion hyperspectral data contains a very rich source of information from the Earth surface that collects 242 narrow contiguous spectral bands. Achieving this source of rich information is subject to the performance of suitable image processing methods on raw satellite data. Satellite image processing methods can be classified into two categories of statistical-based and spectral-based. In the statistical-based methods, processing principle is based on the distribution pattern of pixels’ DN values around mean, mode and median in DN value histogram of each band. However, in the spectral-based methods, the analysis is performed based on the spectral properties of the materials under question. In this study, we investigated both image processing methods and validated the results with field and laboratory data. Field and laboratory studies included the investigation of field samples, laboratory spectroradiometry, XRD analysis and thin section studies of the rock samples. SAM and PCA image processing methods performed on Hyperion images of the argillic zone in Masahim volcanic crater as spectral and statistical-based methods, respectively. The MTMF method also was surveyed as a composite method in addition to the use of reference spectrum using statistical principles. Confusion matrix prepared for the results of the three methods illustrated producer accuracy of 74.58% for SAM, 25.42% for PCA and 61% for MTMF results. Therefore, use of spectral-based methods on hyperspectral image processing is considered as a suitable way for ground surface remote sensing studies using hyperspectral Hyperion images.