Loading...
Publication
Comparison of calibration of hyperspectral image-processing techniques for environmental assessment in S. Domingos Mine, SE Portugal
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 11.9 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
ABSTRACT: This study addresses the application of hyperspectral or imaging spectroscopy (IS) sensors to environmental concerns related to mining areas and is tested in the old S. Domingos Mine. To detect for acid mine drainage a multi-source spectral methodology was developed based on distinct spectra: mineralogical libraries, field, and endmembers extracted from the images. A quantitative link is established among them, selecting the highest correlation values as input spectra for the Spectral Angle Mapper algorithm, generating two maps in function of either field or endmembers spectra. The final improved map is the pixel intersection of both, converted to high spectral correlations of mineralogical assemblages indicators of low pH (<3)[copiapite(coquimbite)(smectite-alunite-illite-kaolinite)]. The low pH areas vary in function of the atmospheric corrections and the thresholds selected, but generally assign the same critical hazardous areas in year 2000.
The monitoring capabilities were tested with another IS sensor seven years apart (2007) but the same methodology did not yield significant results, highlighting the complexity of a multi-sensor approach. The translation of input IS data resampled to a contemporary multispectral image mapped similar areas of low pH and opens good perspectives for multispectral routine application, once at some stage multi-source IS knowledge is available on a site.
RESUMO: A aplicação de sensores hiper-espectrais ou de espectroscopia de imagens (EI) a questões ambientais relacionadas com áreas mineiras é testada na mina de S. Domingos. Para a detecção da drenagem ácida mineira, uma metodologia espectral multi-fonte é desenvolvida baseada em diferentes espectros: bibliotecas mineralógicas, campo e termos extremos extraídos das imagens. As correlações mais elevadas entre eles são seleccionadas para um algoritmo de Mapeamento de Ângulo Espectral gerando dois mapas em função de espectros de campo ou de termos extremos das imagens. O mapa final é a intersecção dos dois a nível de pixel, convertido em correlações elevadas de associações mineralógicas de baixo pH (<3)[copiapite(coquimbite)(esmectite-alunite-illite-caulinite]. Estas áreas de pH baixo variam em função das correcções atmosféricas e do valor de correlação, mas genericamente definem as mesmas áreas críticas de perigosidade no ano de 2000. As potencialidades de monitorização foram testadas com outro sensor EI (2007), mas a mesma metodologia não teve resultados significativos, evidenciando a complexidade duma abordagem multi-sensor. A translação de dados de EI para uma imagem multiespectral contemporânea mapeia áreas similares de baixo pH e abre boas perspectivas para a aplicação rotineira de dados multi-espectrais, uma vez que haja em algum período conhecimento multi-fonte de EI disponível.
RESUMO: A aplicação de sensores hiper-espectrais ou de espectroscopia de imagens (EI) a questões ambientais relacionadas com áreas mineiras é testada na mina de S. Domingos. Para a detecção da drenagem ácida mineira, uma metodologia espectral multi-fonte é desenvolvida baseada em diferentes espectros: bibliotecas mineralógicas, campo e termos extremos extraídos das imagens. As correlações mais elevadas entre eles são seleccionadas para um algoritmo de Mapeamento de Ângulo Espectral gerando dois mapas em função de espectros de campo ou de termos extremos das imagens. O mapa final é a intersecção dos dois a nível de pixel, convertido em correlações elevadas de associações mineralógicas de baixo pH (<3)[copiapite(coquimbite)(esmectite-alunite-illite-caulinite]. Estas áreas de pH baixo variam em função das correcções atmosféricas e do valor de correlação, mas genericamente definem as mesmas áreas críticas de perigosidade no ano de 2000. As potencialidades de monitorização foram testadas com outro sensor EI (2007), mas a mesma metodologia não teve resultados significativos, evidenciando a complexidade duma abordagem multi-sensor. A translação de dados de EI para uma imagem multiespectral contemporânea mapeia áreas similares de baixo pH e abre boas perspectivas para a aplicação rotineira de dados multi-espectrais, uma vez que haja em algum período conhecimento multi-fonte de EI disponível.
Description
Tese apresentada à Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico para a obtenção do grau de Doutor em Ciências de Engenharia
Keywords
Imaging spectroscopy Spectroscopy Multi-source spectra Acid mine drainage Monitoring Multispectral Espectroscopia de imagem Espectroscopia Espectros multi-fonte Drenagem ácida mineira Monitorização Multiespectral Mina de S. Domingos (concelho de Mértola, Portugal) Teses
Citation
Quental, Lídia - Comparison of calibration of hyperspectral image-processing techniques for environmental assessment in S. Domingos Mine, SE Portugal. Lisboa, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico, 2011, xiii, 155 p.