礦物識別是高光譜最能發揮優勢的領域之一，高光譜立方體包含著豐富的礦物信息。利用高光譜遙感技術不僅可以實現對礦物種類的識別，而且還可以通過對這些細微變化實現對地質作用演化信息的探測。

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光譜機理

任何物質其光譜的產生均有著嚴格的物理機制。對于一個分子，其能量由電子能量、振動能量和轉動能量組成。根據分子振動能量級差的計算，其能量級差較小時，產生近紅外區的光譜；分子電子能級之間的能量差距一般較大，產生的光譜位于近紅外、可見光范圍內。

在0.4~1.3um光譜范圍內的光譜特征，主要取決于礦物晶格結構中存在著鐵等過渡性金屬元素；1.3~2.5um光譜范圍內的光譜特征是由礦物組成中的碳酸根離子、氫氧根離子及可能存在的水分子決定的；3~5um光譜范圍內的中遠紅外波段的光譜特征則由Si-O、Al-O等分子鍵的振動模式決定的。

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礦物光譜識別特征參數

礦物光譜主要取決于物體內電子與晶體場的相互作用，以及物體內的分子振動。在晶體場作用中由于離子能級的躍遷會引起吸收特征的變化，但反射光譜主要還是由礦物的差異引起的，它與粒徑無關。電子從一個原子到另一個原子的轉移也會對光譜產生影響，例如Fe-O的電子轉移就會引起光譜吸收位置向紫外方向移動。所以，礦物光譜吸收機理包括金屬陽離子在可見光區域的電子過程以及陰離子基團在近紅外區域的振動過程。

由于電子在各個不同能級間的躍遷而吸收或發射特定波長的電磁輻射，從而形成特定波長的光譜特征，因此，不同晶格結構的巖石礦物成分有其不同的光譜特征。這是利用高光譜數據尋找巖礦的物理前提。

高光譜地質遙感主要是利用高光譜數據識別各種礦物成分、它們的豐度以及制圖（礦物成分空間分布）。其主要研究內容包括從許多光譜參數中提取各種地質礦物的定性、定量信息。光譜吸收特征包括吸收波段波長位置、深度、寬度、斜率、對稱度、面積和光譜絕對反射值等參數。