DD 2014-13 岩矿波谱测试技术规程.docx

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1、XXXX中国地质调查局地质调查技术标准DD201413岩矿波谱测试技术规程中国地质调查局2014年7月XXXX目次前言.III引言.IV1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14总则.24.1目的.24.2工作方法.24.3工作程序.25波谱仪选用.25.1波谱仪主要技术指标.25.2波谱仪选择.25.3波谱仪标定、使用与维护.26波谱测试.36.1准备工作.36.1.1人员准备.36.1.2仪器与资料准备.36.1.3测点布设.36.2野外波谱测试.46.2.1测试时间.46.2.2测试环境.46.2.3测试要求.46.2.4波谱仪操作.56.2.5野外观察.66.2.6样品采集.66

2、.2.7照片拍摄.76.2.8野外记录.76.3室内波谱测试.86.3.1测试时间.86.3.2测试环境.86.3.3测试要求.86.3.4波谱仪操作.86.3.5测试记录.87资料整理.97.1样品整理.97.2波谱数据整理.9IXX/TXXXXXXXXX7.3照片整理.97.4岩矿波谱测试记录表整理.97.5数据属性记录整理.97.6鉴定分析报告整理.97.7实际材料图编制.108质量检查.108.1检查内容.108.1.1资料完整性与一致性检查.108.1.2波谱数据质量检查.108.2检查方法与要求.109报告编写和资料提交.119.1报告编写.119.2资料提交.119.2.1提交内

3、容.119.2.2提交要求.11附录A（规范性附录）岩矿波谱测试记录表.12附录B（规范性附录）波谱测试编号命名规则表.13附录C（资料性附录）太阳高度角、方位角计算公式.14附录D（资料性附录）绿泥石与白云母波谱图.16附录E（规范性附录）波谱数据属性记录表.17附录F（规范性附录）质量检查记录表.20附录G（规范性附录）波谱测试报告编写提纲.21参考文献.22IIXXXX前言本标准依据GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写给出的规则编写。本标准由中国地质调查局提出和归口管理。本标准起草单位：中国国土资源航空物探遥感中心。本标准主要起草人：闫柏琨、杨苏明、董新丰、梁

4、树能。本标准由中国地质调查局负责解释。IIIXX/TXXXXXXXXX引言岩矿波谱的测试及整理是遥感地质调查与研究的基础性工作。以往的测试工作主要参考相关的技术资料，根据岩矿波谱及使用的仪器特点，结合测试经验完成，没有标准和操作规则。为了规范和统一岩矿波谱测试工作，保证测试数据的质量，提高波谱数据的利用率，促进遥感地质调查技术的应用与发展，中国国土资源航空物探遥感中心根据地质调查局要求，在总结分析以往地物波谱测试工作技术要求的基础上，广泛征求长期工作在生产、科研、教学等遥感地质领域专家的意见，制定了岩矿波谱测试技术规程。IVXX/TXXXXXXXXX岩矿波谱测试技术规程1范围本标准规定了岩矿反

5、射波谱测试的波谱仪选用、野外与室内波谱测试、资料整理、质量检查、报告编写和资料提交的基本技术要求与操作方法。本标准适用于可见光-短波红外（3502500nm）谱段，在野外、室内自然或人工光照条件下，基础地质与矿产资源调查中的岩矿反射波谱测试工作。其它地质调查工作中的岩矿反射波谱测试及中-热红外岩矿波谱测试可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T14950-2009摄影测量与遥感术语GB/T15968-2008遥感影像平面图制作规范DZ/T016

6、7-2006区域地球化学勘查规范（1：200000）DD2006-01固体矿产勘查原始地质编录规程3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1波谱反射率spectralreflectivity物体对某一波长电磁波的反射辐射通量与其入射辐射通量之比。GB/T14950-2009，定义4.1013.2岩矿反射波谱reflectancespectrumofmineralsandrocks岩矿波谱岩石或矿物的波谱反射率随波长的分布，本规程简称岩矿波谱。3.3非接触式测试non-contactmeasurement采用自然或人工外置光源，波谱仪探头与测试目标之间存在一定距离的波谱测试方式。3.4接触式

7、测试contactmeasurement采用探头内置光源，波谱仪探头紧贴测试目标的波谱测试方式。3.5反射参考板reflectancereference波谱测试中作为参照标准的反射板，亦称为标准板，其反射特性近似为朗伯反射体。1XX/TXXXXXXXXX4总则4.1目的通过岩矿波谱测试，获取岩矿波谱数据及相关资料，为岩矿波谱特性分析、遥感数据处理、信息提取、地质解译、参数反演、真实性检验等遥感地质应用和机理研究提供岩矿波谱数据。4.2工作方法使用波谱仪，在野外或室内采用接触式或非接触式测试方式，获取岩矿波谱数据及相关资料，并进行整理，形成数据与文件。4.3工作程序岩矿波谱测试的基本工作程序包括

8、：波谱仪选用、波谱测试、资料整理、质量检查、报告编写和资料提交。5波谱仪选用5.1波谱仪主要技术指标波谱仪主要技术指标应满足如下要求：a)谱段范围为3502500nm，涵盖13002450nm谱段；b)波谱响应函数半高带宽优于10nm；c)波谱采样间隔优于2nm；d)波长精度优于1nm；e)仪器的线性度优于99%；f)对于波谱采集积分时间/增益可调的波谱仪，700nm、1400nm、2100nm谱段，等效辐射噪声分别小于1.410-5、2.410-5、8.810-5W/m2/nm/sr；g)对于波谱采集积分时间/增益不可调的波谱仪，单次测量的单条波谱的平均信噪比不得小于2000：1；h)光源功

9、率大小根据波谱仪性能指标合理确定，确保满足波谱测试质量要求，用于接触式测试且波谱采集积分时间/增益可调的波谱仪，探头宜内置功率大于6.5W的卤钨灯作为光源，用于非接触式测试且波谱采集积分时间/增益可调的波谱仪，宜采用功率大于50W的卤钨灯作为光源；i)反射参考板应朗伯特性好，性能稳定，光谱选择性小，各向同性，表面均匀、清洁。5.2波谱仪选择5.2.1选择满足本规程5.1规定要求的波谱仪。5.2.2根据测试目的，选择接触式或非接触式两种不同类型的波谱仪。如需了解岩石整体的波谱特征或研究环境对波谱的影响时，选择非接触式波谱仪；如需了解岩石局部的波谱特征或需要在阴天、阴坡、坑道、井下等光照不足的条件

10、下进行现场测试，宜选择接触式波谱仪。如配备有人工光源的情况下，也可采用非接触式波谱仪。5.3波谱仪标定、使用与维护5.3.1波谱仪应按厂家规定的时间由具有计量资质的单位对仪器的波长、辐射响应等特性以及反射参考板的反射特性进行标定。2XX/TXXXXXXXXX5.3.2波谱仪搬运及使用过程中，严禁碰撞与剧烈颠簸。如发生碰撞与剧烈颠簸，应对仪器进行检查；如仪器性能发生改变，应由具有计量资质的单位进行重新标定。5.3.3仪器使用过程中，应尽可能避免反射参考板反射面与其它物体接触，以保持其清洁度。随着使用次数增加，波谱仪反射参考板表面附着尘埃较多时，或反射特征性出现较明显退化时，应清洁或更换。清洁或更

11、换后宜由具有计量资质的单位对其重新进行标定。5.3.4仪器标定、使用与维护应按照仪器说明书规定进行。6波谱测试6.1准备工作6.1.1人员准备测试工作组一般应配备24人，测区工作条件特殊可适当增配。工作人员专业结构应合理，至少有1名地质人员。6.1.2仪器与资料准备6.1.2.1准备满足本规程5.1要求的波谱仪，检查仪器配件是否齐备，仪器工作是否正常。6.1.2.2一个测区或一批样品采用两台以上波谱仪，采用相同的测试方式测试时，应进行一致性检查与校正。检查方法为，在相同的测试条件下，利用多台波谱仪测试一定数量（不少于20个）的亮度差异明显的目标的波谱，利用最小二乘法计算多台波谱仪之间反射率的乘

12、性与加性偏差，根据偏差对所有测试的反射率进行校正。6.1.2.3根据工作需要准备测区地形图、地质图、遥感影像图及其它资料。6.1.2.4野外工作应准备卫星定位手持终端机、罗盘、地质锤、放大镜、照相机、样品袋、记号笔、岩矿波谱测试记录表（见附录A）等用品和资料。6.1.3测点布设6.1.3.1根据不同的波谱测试目的，进行测点布设。布设前应了解岩石裸露程度、交通状况，分析测区内测试目标的类型、分布，为测点布设提供依据，必要时开展野外踏勘工作；测点布设应参考测区地形地貌，尽可能避开山体阴影面，选择光照条件良好，确保多数布设点为人力所能到达之处。6.1.3.2为遥感数据的大气校正、波谱重建、真实性检验

13、与质量评价而进行的波谱测试，测点应布设在物质成分均一、地形平坦、波谱特征稳定，且面积较大（不得小于55个像元）的地方。一个飞行测区布设点一般不少于5个。6.1.3.3为遥感异常提取、矿物填图结果的验证，以及研究矿床（点）、找矿靶区、成矿远景区蚀变矿物组合与分布特征而进行的波谱测试，应垂直蚀变异常与矿物展布方向布设，布设点密度可根据蚀变异常与矿物分布的均一度合理安排，蚀变异常与矿物种类、含量、组合变化较小时测点可适度减少，相反则应增加测点密度。每种蚀变异常与矿物的布设点宜不少于10个。6.1.3.4为配合遥感地质解译或地质填图工作而进行的波谱测试，应根据地质单元（遥感解译单元或地质填图单元）的分

14、布布设。对于侵入体等面状地质单元宜以散点形式或交叉测线方法布设，对于地层、构造等带状和线状地质单元垂直其走向布设。布设点的数量根据地质单元分布面积与地质复杂程度确定，分布面积越大、复杂程度越高，布设点的数量应越多。每种地质单元的布设点宜不少于10个。6.1.3.5对于其它波谱测试目的，应根据实际测试与应用目标，合理进行测点布设。6.1.3.6布设点应标注在相应比例尺的遥感影像图或地质图、地形图上，编制岩矿波谱测点布设图。布设点编号要求见附录B。6.1.3.7实际测点应根据野外实际情况调整。3XX/TXXXXXXXXX6.2野外波谱测试6.2.1测试时间非接触式测试要求测试时太阳高度角宜大于45

15、，一般以测区当地时间10：00至14：00时间段为宜，低纬度地区和夏季可适当延长，高纬度地区和冬季应适当缩短。太阳高度角可现场测量，或根据测区的地理纬度、测试日期和时间由公式计算。太阳高度角计算公式、北京时间与地方时的转换公式见附录C。接触式测试对测试时间无要求。6.2.2测试环境6.2.2.1非接触式测试6.2.2.1.1地面能见度好，天气晴朗，光照良好、稳定；6.2.2.1.2风力不得大于4级；6.2.2.1.3测点周围有良好的通视条件，高度角10以上无近遮挡物，测试期间测点10m范围内不应有人员或物体移动；6.2.2.1.4测量人员应穿着暗色衣物；6.2.2.1.5仪器操作人员距离测试目

16、标0.5m以上，仪器操作人员与仪器探头组成的平面应垂直太阳入射方向，太阳入射方向不能有其他人员或地物遮挡（图1）。图1野外自然光照条件下波谱测试几何关系图6.2.2.2接触式测试接触式测试可用于野外与室内、阳坡阴坡、坑道探糟等各种环境下的波谱测试工作，对测试环境没有特殊要求，只要天气等条件不影响测试工作、温度与湿度等环境应满足测量仪器的要求，即可进行测试。6.2.3测试要求6.2.3.1根据布设点附近地形地貌、地质情况、测试目标裸露情况合理确定。若布设点难以到达，测试目标的照度、裸露情况或地表湿度不适合波谱测试时，可适当调整测点位置，选择适合测试条件的相似点作为测试点。4XX/TXXXXXXX

17、XX6.2.3.2将确定的测点用卫星定位手持终端机测定其地理坐标，根据微地形地貌定位并标注于遥感影像图上。6.2.3.3选择表面比较平坦，能充满仪器的观测视场的岩石原生露头作为测试面。在不研究表面状态对岩石波谱的影响时，可清除测试面上的杂草、浮土、岩石漆等杂物。6.2.3.4在每一个测点处应围绕测点测试多条波谱，一般不少于3条，具体条数可根据岩性的均一程度确定。各条波谱的采集点分布要尽可能均匀。波谱编号的要求见附录B。6.2.3.5因地形地貌、目标裸露情况、测试环境等不满足测试要求，又需要进行测试的点，或需要测试岩石新鲜面时，可采集岩石样品进行样品波谱测试。样品采集要求见6.2.6。6.2.3

18、.6若需要更细致地了解岩石的光谱特征，深入研究波谱的形成机理、影响因素和地质意义时，或标本不适合现场测试（如标本湿度较大、需要加工处理等），应采集样品异地测试或在实验室条件下进行测试。6.2.3.7现场非接触式测试可将样品平放于采样露头上，或采样点附近光照和环境条件满足测试要求的地段，使测试面平行于地面进行测试。6.2.3.8每一样品应在不同部位测试波谱，样品波谱编号要求见附录B。测试的位置数可根据样品的颜色、成分、风化等的均一程度确定，一般不少于5个，均一性较差，或采用接触式测试时，测试的位置数应相应增加。6.2.3.9非接触式测试一般采用仪器探头垂直向下测试；当测试面坡度大于10，且面向太

19、阳方向时，可垂直测试面测试。测试时仪器探头与测试面法线夹角小于10,夹角偏差控制在5以内，太阳对测试面入射角小于45。6.2.4波谱仪操作6.2.4.1连接波谱仪、探头、电脑、电源，以及其它波谱仪附件；6.2.4.2打开波谱仪、电脑，以及测试软件，按照波谱仪操作手册与说明规定的时间开机预热。若在人工光照条件下测试，则需打开人工光源；6.2.4.3用不透光的物体遮挡仪器探头，使外界光线无法进入探头，采集波谱仪暗电流；6.2.4.4根据测试方式要求，将波谱仪探头对准测试面。非接触式测试仪器探头与测试面距离宜大于10cm，实际距离应根据测试面大小、波谱仪探头视场角大小确定，确保波谱仪探头视场完全落于

20、测试面内；接触式测试样品测试面应完全覆盖波谱仪探头；6.2.4.5若在人工光照条件下进行非接触式测试，则需将人工光源对准测试面，与测试面距离宜大于10cm；6.2.4.6在同样的测试环境下，先后测试反射参考板与测试目标的辐射亮度值，并保存数据。对于增益可调的波谱仪，测试反射参考板与测试目标的辐射亮度值前，应将探头对准反射参考板，对仪器辐射响应进行优化。采用积分时间可调的波谱仪进行非接触式测试时，信号采集积分时间均宜大于5000ms，在自然光照条件下测试时，反射参考板与测点的测试应在4min内完成。采用积分时间可调的波谱仪进行接触式测试时，信号采集积分时间均宜大于1000ms；6.2.4.7按照

21、下列公式进行波谱计算，一般仪器会根据下述公式自动进行波谱计算，而无需人工计算：1=L1L3L2L32.(1)式中：1样品波谱反射率，无量纲；5XX/TXXXXXXXXXL1样品辐射亮度值，单位W/m2/nm/sr；L2反射参考板辐射亮度值，单位W/m2/nm/sr；L3仪器暗电流，单位W/m2/nm/sr；2反射参考板波谱反射率，无量纲。6.2.4.8在每个工作日波谱测试前，应进行测试试验，检查仪器工作是否正常，检查波谱质量是否满足要求。若同一目标在相同的测试环境与测试方式下，测试30条以上的波谱时，应在野外波谱测试结束后，计算其信噪比。以波长大于2010nm对所有波段的信噪比的平均值作为波谱

22、信噪比的估算值。每个波段信噪比估算公式为：SNR=M.(2)式中：SNR信噪比，无量纲；M波谱反射率均值，无量纲；波谱反射率标准差，无量纲。6.2.4.9测试过程中，及时检查波谱质量。可根据2210nm附近Al-OH吸收谱带、2255、2335nm附近Fe-OH、Mg-OH、CO32-吸收谱带是否清晰可辨，曲线是否平滑，是否有明显跳跃与剧烈抖动现象。若所测试波谱存在上述谱带时，谱带清晰可辨；光谱曲线比较平滑，无明显跳跃与抖动现象，则认为波谱质量合格，否则，为不合格（参见附录D），应及时改正或重测。波谱发生明显跳跃与抖动现象时，可加大积分时间，予以重测。6.2.4.10测试完成后，移到下一个点进

23、行测量。当长距离转移、攀越或收工时，应按照仪器操作手册与说明关闭仪器。6.2.5野外观察6.2.5.1测试过程中，应观察测点及其附近的地质现象及变化情况，包括岩体（颜色、矿物成分、结构构造、风化等）、构造（类型、产状等）、蚀变和矿化等特征。6.2.5.2观察波谱特征的变化，特别是吸收谱带的变化，包括谱带的波长位置、深度、形状等。若发现谱带特征有较显著变化，或出现有新的吸收谱带，应仔细观察测试面及其周围的地质特征，特别是岩性和矿物成分的变化，初步判断波谱特征变化的原因。6.2.5.3根据所观察的地质特征和波谱特征的变化情况，以及测试目的，决定是否加密测量、追踪测量；确定是否采集室内波谱测试样、岩

24、矿鉴定样和化学分析样。6.2.6样品采集6.2.6.1采集要求6.2.6.1.1采集的样品一般包括波谱测试样、岩矿鉴定样（薄片样、光片样、X射线衍射分析样）、化学分析样等。根据工作和研究需要确定。6.2.6.1.2当研究波谱精细特征和形成机理而采集波谱标本时，应按需要同时采集岩矿鉴定和化学分析标本。如采集的岩矿鉴定样、化学分析样需要在室内进行波谱测试时，采集的样品应能同时满足室内波谱测试、岩矿鉴定、化学分析的要求。6.2.6.1.3样品编号的要求见附录B。固结样品上应在非测试面使用记号笔标记编号，并与样品袋上标号一致。松散样品应装入样品袋内，并在样品袋上标记编号。6XX/TXXXXXXXXX6

25、.2.6.2波谱测试样6.2.6.2.1采用打块法或捡块法采集，根据需要采集自然面或新鲜面作为测试面。块状样品测试面应比较平整，尺寸应根据测试时波谱仪覆盖的视场大小确定，长、宽一般应大于2倍视场直径，垂直测试面的厚度一般应大于5cm，片状岩石样品厚度可视具体情况适当减薄。松散岩矿样品采集量应与固结样品要求的体积一致。6.2.6.2.2若需要测试和研究岩矿波谱的方向特性，应采集定向标本。6.2.6.3岩矿鉴定样6.2.6.3.1当需要对测试岩石准确命名，进一步研究岩石的矿物组成、变质或蚀变特征，及其与光谱特征的关系时，应采集岩矿鉴定样，送实验室作薄片/光片鉴定。6.2.6.3.2当需要对岩石中的

26、矿物作物相分析，测定晶胞参数，研究矿物的结晶度、类质同象等特征，深入分析岩矿光谱机理时，应采集X衍射分析样，也可采集待分析矿物的晶体或晶体碎屑。6.2.6.3.3岩矿鉴定样采集的规格与要求按DD2006-01中13.2.3条执行。6.2.6.4化学分析样6.2.6.4.1当需要研究岩石化学成分与光谱特征的关系时，应采集化学分析样。6.2.6.4.2当需要研究某一条光谱特征机理时，化学分析样应采集该条波谱测试面上的岩石，若研究某一岩性的光谱特征机理时，应在测点周围每一波谱测试点上采集一小块标本，组合成一个样品。样品量应根据分析的元素和分析方法确定，样品采集重量参考DZ/T0167-2006中8.

27、3执行。6.2.7照片拍摄6.2.7.1波谱测试和样品采集时应拍摄照片，照片尽可能反映露头、测试面或样品的自然赋存状态，测试或采集状况、周围地形与环境特征。照片分辨率不低于500万像素。6.2.7.2照片编号要求见附录B。6.2.8野外记录6.2.8.1按照“岩矿波谱测试记录表”（见附录A）记录波谱测试的有关信息。表中选择性信息，以“”标注。卫星定位手持终端机的定位精度不足以区分临近测点位置时，应在“岩矿波谱测试记录表”中的“测点位置”一栏，描述其空间位置关系。6.2.8.2“照片描述”一栏记录照片拍摄的位置与方位、照片反映的地质现象和必要的说明。6.2.8.3野外非接触式测试时，“测试面状态

28、”一栏记录测试面对坡度、坡向、湿度、附着物（苔藓、沙漠漆等）、植被覆盖（无、零星、中等茂密）与植被类型（草木、灌木、乔木）等信息，如无植被与附着物，可省略相应记录。风力、能见度、探头与样品距离、探头与测试面法线夹角根据经验估算，并填写于表内。太阳高度角与方位角在野外工作结束后，根据测点坐标、测试时间，利用公式（见附录C）计算并补填于表内。6.2.8.4将新鲜面颜色、风化面颜色、岩石结构、岩石构造记录于表内，“地质描述”一栏记录地层（群、组、段）、地质时代、岩体期次等其它地质信息。将肉眼鉴定的矿物组成填写于“矿物组成”一栏，根据岩石矿物组成、结构、构造，进行野外定名，并填写于表内。6.2.8.5

29、若采集的样品进行了显微鉴定、X射线衍射、化学分析等室内鉴定分析，则根据室内鉴定进行综合定名，并将确定的名称补填于表内“综合定名”一栏。6.2.8.6一个测点上测试的多条波谱，如测试目标、测试方法等信息相同，则可将波谱编号填写于同一张表内，否则应分表填写，确保每张岩矿波谱测试记录表内的所有波谱的测试目标、测试方法相同。如采集了样品，在“样品描述”一栏记录样品采集的目的。7XX/TXXXXXXXXX6.3室内波谱测试6.3.1测试时间室内波谱测试对测试时间无要求。6.3.2测试环境6.3.2.1非接触式测试6.3.2.1.1应用透过率较低的暗色物体遮挡窗户，减小自然光源对测量的影响，应远离窗户、墙

30、壁等对光线有较大影响的物体，距离宜大于1.5m；6.3.2.1.2测量人员应穿着暗色衣物；仪器操作人员距离测试目标0.5m以上，光线入射方向不能有其他人员或物体遮挡；6.3.2.1.3测试时不得移动仪器、光源、波谱仪探头等测量周围的物体，保证光照条件稳定；6.3.2.1.4室内温度、湿度等环境应满足测量仪器的要求；6.3.2.1.5应关闭除测试用光源之外的其它所有光源；6.3.2.2接触式测试室内温度、湿度等环境应满足测量仪器的要求。6.3.3测试要求6.3.3.1非接触式测试时，应将样品放置在平坦的测试平台上，测试平台一般用白纸等光谱吸收特征较弱的材料覆盖，严禁将样品直接放置于材质为有机玻璃等光谱吸收特征很强的测试平台上测试，光源和探头与样品的距离，光源和探头对样品的入射角。6.3.3.2室内测试的样品可以是野外采集的波谱样、岩矿鉴定样、化学分析样等，也可以是上述样品经过粉碎后的粉末样，或从上述样品中挑选出的单矿物样品。样品在室内测试时，宜采用接触式波谱测试，也可采用非接触式波谱测试。挑选出的单矿物或粉碎后的粉末样，样品量要求见本规程6.2.6.2.1。6.3.3.3岩矿鉴