Ανασκόπηση της πολυφασματικής και υπερφασματικής γεωλογικής τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Αντικείμενο Εφαρμογής: H χρήση των εφαρμογών και των προϊόντων της τηλεπισκόπησης στη γεωλογία.
Πρωτότυπος Τίτλος: «Multi- and hyperspectral geologic remote sensing: A review»
Συγγραφείς: Freek D. v. d. Μ., Harald M.A. v. d. W., Frank J.A. v. R., Chris A. H., Wim H. B., Marleen F. N., Mark v. d. M., E. John M. C., J. Boudewijn d. S., Tsehaie W.
Πηγή:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0303243411001103
Λέξεις Κλειδιά: τηλεπισκόπηση, πολυφασματική, υπερφασματική, γεωλογία
1. Στόχος Εφαρμογής Η ανάπτυξη μεθόδων για αξιόπιστα και αναπαραγώγιμα αποτελέσματα της τηλεπισκόπησης για τη γεωλογία, όπως χαρτογράφηση ορυκτολογικών και λιθολογικών χαρτών, γεωχημείας, διαδρομές υγρών κλπ.
2. Εισαγωγή
Ο όρος «γεωλογική τηλεπισκόπηση» υποδηλώνει ότι τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της γεωλογίας. Παραδοσιακά, η γεωλογία ασχολείται με τη σύνθεση, τη δομή και την ιστορία της Γης. Υπάρχουν πολλά εγχειρίδια για το αντικείμενο, ωστόσο, είναι κατά κύριο λόγο εισαγωγικά χρησιμοποιώντας παραδείγματα από τον τομέα των γεωεπιστημών. Εδώ θα παρουσιαστούν παραδείγματα από την περιοχή εξόρυξης χρυσού Rodalquilar που βρίσκεται στη ΝΑ Ισπανία, με εικόνες που προέρχονται από πολυφασματικούς και υπερφασματικούς αισθητήρες. Η περιοχή αποτελείται από αλκαλικά ηφαιστειακά πετρώματα (ανδεσίτες και ρυόλιθους) που έχουν μεταμορφωθεί για να σχηματίσουν συσσωμάτωμα μεταμορφικών ορυκτών, όπως πυρίτιο, αλουνίτης, καολινίτης, μοντμοριλλονίτης και χλωρίτης. Εμφανίζονται οι ακόλουθες μορφές αλλοιώσεων: πυριτική, ανώτερη αργιλική, μέση αργιλική και προπυλιτική. Συσχετίζονται με υψηλές αποθέσεις χρυσού που βρίσκονται στο κεντρικό τμήμα του ηφαιστειακού πεδίου. Τα δεδομένα εικόνας που χρησιμοποιούνται παρουσιάζονται στην εικόνα 1.
3. Η πολυφασματική εποχή του Landsat
Το σύστημα SPOT χρησιμοποιήθηκε λόγω της μεγάλης χωρικής ανάλυσης. Αρκετές μελέτες δείχνουν τη χρήση των δεδομένων SPOT για λιθολογική χαρτογράφηση και για ημιαυτόματη ανίχνευση και οριοθέτηση ρηγμάτων, ή για μέτρηση των επιμέρους σημείων της επιφάνειας οριζόντιας τοποθέτησης κατά μήκος των ρηγμάτων. Ενώ άλλα όργανα χρησιμοποιούνταν επίσης η χρήση της τηλεπισκόπησης στη γεωλογία επιταχύνθηκε με την έλευση του Landsat TM. Οι εικόνες του έχουν χρησιμοποιηθεί για τη χαρτογράφηση της λιθολογίας και την οριοθέτηση των δομών. Ο λόγος 7/5 γενικά χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό αργιλικού από μη αργιλικό υλικό, καθώς κάνει ορατή την παρουσία ή μη ζωνών απορρόφησης υδροξυλίου. Η χαρτογράφηση οξειδίων σιδήρου γίνεται με το λόγο 3/1. Αντί να χρησιμοποιηθούν εικόνες λόγων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν φασματικές κλίσεις, όπου η κλίση εκφράζεται ως κλάσμα της μέσης ακτινοβολίας σύμφωνα με τη σχέση 1, όπου DDNij είναι η τιμή της έντασης για τα κανάλια i και j, και λi και λj τα αντίστοιχα μήκη κύματος.
Για την καλύτερη δυνατή απεικόνιση δεδομένων Landsat σε τρισδιάστατες σύνθετες εικόνες, χρησιμοποιήθηκε λόγος 3 καναλιών, γιατί θεωρείται ότι συνδυάζει περισσότερες πληροφορίες με μικρότερη αλληλεπίδραση. Μέσω της ανάλυσης ιδιοτιμών των εικόνων, χρησιμοποιήθηκαν φασματικές πληροφορίες για την ενίσχυση της ορυκτολογίας. Η τεχνική αυτή ονομάστηκε «τεχνική Crosta», από το όνομα του εμπνευστή της. Τα δεδομένα Landsat TM έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως η γεωλογική, λιθολογική και δομική χαρτογράφηση, τα ηφαιστειακά κοιτάσματα και η παρακολούθηση του ηφαιστείου, η χαρτογράφηση των κοραλλιογενών υφάλων, η ανίχνευση διαρροών φυσικών ελαίων, η χαρτογράφηση κατολισθήσεων και θέματα που σχετίζονται με την εξερεύνηση ορυκτών. Έχουν επίσης ενσωματωθεί σε άλλα δεδομένα γεωφυσικής (βαρύτητα, μαγνητική ακτινοβολία, ακτίνες γάμμα) προκειμένου να ενθαρρυνθούν οι χωροταξικές προσεγγίσεις χαρτογράφησης και οι τεχνικές συγχώνευσης εικόνας, που έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως, αν και είναι αμφισβητήσιμη η συμβολή τους όσον αφορά την πληροφόρηση σε σχέση με τα μεμονωμένα δεδομένα.
4. Η πολυφασματική εποχή του ASTER
Τα τελευταία χρόνια, το ASTER έχει προσφέρει βελτιωμένες δυνατότητες χαρτογράφησης ορυκτών. Σχεδιάστηκε με 3 κανάλια VNIR με χωρική ανάλυση 15m, 6 SWIR με χωρική ανάλυση 30m και 5 TIR με χωρική ανάλυση 90m, και ένα κανάλι στο εγγύς υπέρυθρο. Το πλάτος του διαδρόμου (swath) είναι 60km και η χρονική ανάλυση είναι <16 ημέρες. Δυστυχώς, το ASTER δεν έχει μπλε κανάλι., επομένως δε μπορεί να παράγει φυσικές έγχρωμες σύνθετες εικόνες. Ωστόσο, μπορεί να παράγει DEM και κανάλια SWIR, επιτρέποντας τον υπολογισμό δεικτών του ορυκτού πλούτου. Οι επί τόπου βαθμονομημένες εικόνες ASTER μπορεί να επηρεαστούν από το πρόβλημα διασταύρωσης πληροφοριών του οργάνου, που προκαλείται από το φως που ανακλάται από το κανάλι 4 και διαρρέει στους άλλους ανιχνευτές καναλιών SWIR (ιδιαίτερα το 5 (με μέσο λ=2.165μm) και το 9 (με μέσο λ=2.390μm), που βρίσκονται εκατέρωθεν του 4). Αν και η ανώμαλη ανακλαστικότητα φαίνεται να είναι μικρή σε σύγκριση με τις διαφορές αυτής των τυπικών στόχων, πιστεύεται ότι η ερμηνεία από άποψη απορρόφησης καναλιού δεν είναι εφικτή. Η επεξεργασία και η βαθμονόμηση ASTER περιλαμβάνει την συν-εγγραφή καναλιού, γεωμετρική και ραδιομετρική διόρθωση, διόρθωση λαθών και ατμοσφαιρική διόρθωση, για την ανάκτηση δεδομένων ψευδοανακλαστικότητας. Έχουν προταθεί αρκετοί λόγοι ζώνης για τη χαρτογράφηση των ορυκτών δεικτών: •Δείκτης πυριτίου → 11/10, 11/12, 13/10 •Δείκτης βιοτίτη-επιδότου-χλωριτών-αμφιβολιτών → (6+9)/(7+8) •Δείκτης Skarn-επιδότων → (6+9)/(7+8), 13/14 •Δείκτης γρανατών-πυροξένων → 12/13 •Δείκτης οξειδίου του σιδήρου → 2/1 •Βάθος Λευκής μίκας (υδροξείδιο του πυριτίου) → (5+7)/6 •Βάθος ανθρακικών υδροξειδίων του Μαγνησίου → (6+9)/(7+8) •Αφθονία των ανθρακικών → 13/14 Επιπλέον, προτάθηκε ένας εμπειρικός δείκτη πυριτίου χρησιμοποιώντας τα κανάλια TIR (Σχέση 2).
Τα κανάλια SWIR επιτρέπουν τη χαρτογράφηση της ορυκτολογίας με την προϋπόθεση ότι τα ορυκτά είναι σχετικά μεγάλα ώστε να μπορούν να εντοπιστούν από τον ASTER. Μελέτη έδειξε ότι οι ανώτερες ομάδες ορυκτών μπορούν να διαχωριστούν από τα φυλλικά και τα προπυλιτικά ορυκτά (ασβεστίτης, επιπότ, χλωρίτης). Ωστόσο, κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι δεν είναι δυνατή η λεπτομερής χαρτογράφηση του καολινίτη έναντι του αλουνίτη. Το ASTER χρησιμοποιείται ευρέως για τη λιθολογική χαρτογράφηση. Υπάρχουν μελέτες για γρανίτες, οφιόλιθους και πετρώματα βάσης. Παρόλο που η ASTER χρησιμοποιείται ευρέως από τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, υπάρχουν ελάχιστα επιστημονικά άρθρα σχετικά με την εφαρμογή της. Τα περισσότερα επικεντρώνονται στη χρήση του για εξερεύνηση ορυκτών, ενώ ορισμένα αναφέρονται στη λιθολογική χαρτογράφηση και τη χαρτογράφηση γρανιτοειδών. Μια νέα εφαρμογή των δεδομένων σχετίζεται με τη χαρτογράφηση της ορυκτολογικής σύνθεσης των αμμόλοφων. Μέσω μιας χωρικής παρεμβολής των συνθέσεων των δειγμάτων, η εικόνα αποκάλυψε μονοπάτια μεταφοράς άμμου μεταξύ των αμμολόφων και των γύρω πηγών. Ενδιαφέρουσα είναι και η μέτρηση των μετατοπίσεων επιφάνειας στο χρόνο μέσω της συν-καταχώρησης εικόνων και της χωρικής συσχέτισης. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει τη μέτρηση του οριζόντιου διανύσματος μετατόπισης κατά μήκος ρηγμάτων και παρέχει πληροφορίες παρόμοιες των ραντάρ.
5. Ο υπερφασματικός ERA
5.1. Ιστορικό
Τα φάσματα ανάκλασης των ορυκτών επηρεάζονται: •Στο VNIR από την παρουσία μεταλλικών ιόντων μετάπτωσης λόγω δράσης ηλεκτρονίων. Το φάσμα παρουσιάζει ευρέα και ρηχά χαρακτηριστικά. •Στο SWIR από την παρουσία ύδατος, υδροξυλίου, ανθρακικού και θειικού άλατος λόγω δονητικών διεργασιών, που δημιουργούν στενά και πιο έντονα χαρακτηριστικά. •Το μέγεθος των κόκκων ή των σωματιδίων, καθώς η ποσότητα του φωτός που διασκορπίζεται και απορροφάται από έναν κόκκο εξαρτάται από το μέγεθος του κόκκου. Ένας μεγαλύτερος κόκκος έχει μεγαλύτερη εσωτερική διαδρομή όπου τα φωτόνια μπορούν να απορροφηθούν, ενώ σε μικρότερους κόκκους υπάρχουν περισσότερες επιφανειακές ανακλάσεις. Καθώς το μέγεθος του κόκκου γίνεται μεγαλύτερο, απορροφάται περισσότερο φως και πέφτει η ανάκλαση. Ο στόχος της υπερφασματικής τηλεπισκόπησης είναι να μετρήσει ποσοτικά τα συστατικά του Γήινου Συστήματος από βαθμονομημένα φάσματα που αποκτήθηκαν ως εικόνες. Για γεωλογικές εφαρμογές αυτό γίνεται με τη χρήση χαρακτηριστικών φασματικής απορρόφησης για τη χαρτογράφηση της λιθολογίας/ορυκτολογίας της επιφάνειας της Γης ή για την ποσοτικοποίηση της φυσικοχημείας πετρώματος ή εδάφους χρησιμοποιώντας εικόνες.
5.2. Αισθητήρες
Από το 1987 έως σήμερα, η NASA χρησιμοποιεί το φασματοφωτόμετρο σάρωσης AVIRIS με 224 κανάλια, περιοχή 0.4-2.5μm, διάστημα δειγματοληψίας και ανάλυση <10nm και 614 pixel, ενώ, το πρώτο φασματόμετρο δορυφορικής απεικόνισης ήταν ο LEWIS SI αλλά απέτυχε. Έπειτα, η NASA εγκαινίασε το Hyperion, που ήταν βασισμένο στο LEWIS, και διέθετε 220 κανάλια (από 0,4-2,5μm) με χωρική ανάλυση 30m.
5.3. επεξεργασία
Η προ-επεξεργασία των υπερφασματικών δεδομένων περιλαμβάνει την από πριν και την κατά τη διάρκεια βαθμονόμηση του αισθητήρα για να καθοριστεί η σχέση μεταξύ των μετρήσεων στον ανιχνευτή και της φασματικής ακτινοβολίας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο τελικός χρήστης διαθέτει δεδομένα ακτινοβολίας σε αισθητήρα, τα οποία στη συνέχεια ταξινομούνται σε γεωγραφική περιοχή. Η αφαίρεση των ατμοσφαιρικών αποτελεσμάτων γίνεται με μεθόδους απόλυτης διόρθωσης με χρήση κωδικών μεταφοράς ακτινοβολίας ή εμπειρικής διόρθωσης. Οι αισθητήρες υψηλής φασματικής ανάλυσης οδήγησαν στην ανάπτυξη νέων τεχνικών εξαγωγής πληροφοριών από τα φάσματα. Υπάρχουν δύο ευρείες κατηγορίες αναλυτικών τεχνικών: τεχνικές αντιστοίχισης φάσματος και τεχνικές υπο-εικονοστοιχείων. Οι τεχνικές αντιστοίχησης αποσκοπούν στην έκφραση της φασματικής ομοιότητας στα φάσματα δοκιμής. Μία από τις πλέον χρησιμοποιούμενες τεχνικές είναι η SAM, που επεξεργάζεται τα δύο φάσματα ως διανύσματα και υπολογίζει την γωνία μεταξύ τους ως μέτρο της ομοιότητας. Πιο πρόσφατα προτάθηκε η φασματική απόκλιση πληροφοριών. Η συνηθισμένη προσέγγιση προσαρμογής φασματικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με περιορισμούς που ορίζονται από το χρήστη για την εξαγωγή πληροφοριών. Στις μεθόδους υπο-εικονοστοιχείων περιλαμβάνονται τεχνικές για υπερφασματικές εικόνες με σκοπό την ποσοτικοποίηση της σχετικής αφθονίας των διαφόρων υλικών μέσα σε ένα pixel. Τυπικά το πρώτο βήμα είναι να βρούμε χαρακτηριστικά φάσματα των συστατικών του εδάφους, και το δεύτερο είναι να ξεμπερδευτούν τα μικτά φάσματα εικονοστοιχείων ως συνδυασμοί φασμάτων εδάφους/υλικών. Πρόκειται για μια προσέγγιση βασισμένη στη γνώση. Εναλλακτικά υπάρχουν στατιστικές τεχνικές για επιλογή εδαφών, που μπορούν να ελαχιστοποιήσουν το σφάλμα, που στηρίζονται στη συνολική διακύμανση ή στη σύγκριση φασμάτων από τις φασματικές βιβλιοθήκες. Μια τεχνική έρευνα εδαφών που ενσωματώνει φασματικές πληροφορίες σε συνδυασμό με τη δομή της εικόνας, προτάθηκε πρόσφατα. Μια δημοφιλής τεχνική είναι ο δείκτης καθαρότητας των pixel, που προκύπτει ένα στατιστικό στοιχείο για κάθε pixel σε μια υπερφασματική σκηνή ανάλογα με την εγγύτητά του σε μια κορυφή, κάνοντας την υπόθεση ότι τα pixels που είναι πιο κοντά στις κορυφές, είναι πιο πιθανό να αντιπροσωπεύουν καθαρά υλικά.
5.4. Εφαρμογές στη γεωλογία: το εύρος VIS-SWIR
Στόχος της γεωλογικής υπερφασματικής τηλεπισκόπησης είναι η ορυκτολογική χαρτογράφηση και η ανάκτηση πληροφοριών σύνθεσης του εδάφους για σκοπούς εξερεύνησης ορυκτών. Συχνά αυτά σχετίζονται με υδροθερμικά συστήματα. Σε περιοχές VIS-SWIR υπάρχουν διαγνωστικές πληροφορίες για τη χαρτογράφηση αυτών των ορυκτών συσσωματωμάτων. Τα υδροθερμικά περιλαμβάνουν φασματικά ενεργές ομάδες όπως ορυκτά που φέρουν υδροξύλιο, αμμώνιο, φυλλοπυριτικά άλατα, οξείδια σιδήρου και ανθρακικά άλατα. Ένα κλασσικό υδροθερμικό σύστημα είναι η τοποθεσία δοκιμών στην περιοχή εξόρυξης Cuprite της Νεβάδα, που έθεσε τα θεμέλια για τους Landsat, ASTER και τους επακόλουθους υπερφασματικούς αισθητήρες. Τελευταία γίνεται έρευνα με υδροθερμικά συστήματα στο πλαίσιο των γεωθερμικών πηγών ενέργειας. Για άλλους τύπους αποθέσεων υπάρχουν λιγότερες μελέτες, αν και έχουν χαρακτηριστεί και αναλυθεί με υπερφασματικά δεδομένα οι πιο συνηθισμένοι, συμπεριλαμβανομένων: συστήματα τύπου Carlin, φλέβες μεταλλεύματος αρχαιοζωικού αιώνα, σκαρν, ασβεστούχα σκαρν και αποθέσεις ηφαιστειακού θειούχου μεταλλεύματος. Πολύ λίγα έχουν γίνει όσον αφορά τη χαρτογράφηση αυτών. Το έργο προχώρησε στην αξιολόγηση της ποιότητας των πετρωμάτων, αλλά οι λεπτές φασματικές μετατοπίσεις δεν έχουν αποδειχθεί. Υπάρχουν, επίσης, μερικές μελέτες που συνδέουν τη φασματοσκοπία με τη μεταλλοχημεία των ορυκτών, όπως και μερικές για τη χρήση υπερφασματικής τηλεπισκόπησης για λιθολογική χαρτογράφηση σε αρκτικές συνθήκες, σε γρανιτικό έδαφος, σε ακολουθία οπιολίθου και σε περιδοτίτες. Έπειτα, η υπερφασματική τηλεπισκόπηση χρησιμοποιείται συχνά για να μελετηθούν ορυχεία. Οι περισσότερες μελέτες επικεντρώνονται σε ορυκτά που παράγουν οξέα στα θραύσματα όπως πυρίτη, και χάρτη της χωρικής κατανομής του ως δείκτης του επιπέδου μόλυνσης του περιβάλλοντος. Η μελέτη αυτή επικεντρώνεται στα θέματα της υγείας και της πιθανότητας στοιχειώδους ρύπανσης και μεταφοράς στα υπόγεια ύδατα. Υπάρχουν λίγες μελέτες που χαρτογραφούν τα ορυκτά αμιάντου, η σκόνη των οποίων θα μπορούσε να μεταφερθεί από τον αέρα και να αποτελέσει απειλή για την ανθρώπινη υγεία. Τέλος, υπάρχουν λίγες προσπάθειες σύνδεσης της υπερφασματικής τηλεπισκόπησης με τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου. Οι περισσότερες από τις παραπάνω μελέτες χρησιμοποιούν εναέρια υπερφασματικά σύνολα δεδομένων, με τα AVIRIS και HyMAP τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα όργανα. Μια ενδιαφέρουσα εξέλιξη της υπερφασματικής τεχνολογίας είναι η απεικόνιση γεωτρήσεων και τοιχωμάτων πετρωμάτων. Η πρώτη δημοσιευμένη μελέτη σχετικά με την ανάλυση των υπερφασματικών γεωτρήσεων χρησιμοποιεί το φασματόμετρο PIMA. Αν και αυτή η ανασκόπηση επικεντρώνεται στις εφαρμογές γεωλογικής τηλεπισκόπησης, αξίζει να σημειωθεί ότι οι υπερφασματικές παρατηρήσεις έχουν οδηγήσει σε επιστημονικές ανακαλύψεις στη χαρτογράφηση και κατανόηση της σύνθεσης της επιφάνειας στην πλανητική γεωλογία. Τα τελευταία χρόνια, αρκετές μελέτες που χρησιμοποιούν στοιχεία CRISM και OMEGA έχουν ρίξει νέο φως στη γεωλογία του Άρη. Οι εμφανίσεις φυλλοπυριτικών αλάτων δείχνουν ότι υπήρξαν υδροθερμικές διεργασίες και/ή καιρικές συνθήκες. Αρκετοί τύποι φυλλοπυριτικών έχουν αναγνωριστεί στον Άρη χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία απεικόνισης VNIR, ενώ έχουν χαρτογραφηθεί θειικά και ολιβίνης/πυροξένος.
5.5. Εφαρμογές στη γεωλογία: το εύρος TIR
Η φασματοσκοπία εκπομπής παρέχει πληροφορίες που είναι συνεργατικές με τη φασματοσκοπία στο VNIR-SWIR καθώς διάφορα μεταλλεύματα που σχηματίζουν βασικά πετρώματα/έδαφος που δεν έχουν φασματικά χαρακτηριστικά στο VNIR-SWIR, έχουν στο TIR. Το TIR και το MIR είναι περιοχές με μεγάλες δυνατότητες για γεωλογικές μελέτες τηλεπισκόπησης, αλλά δεν έχουν αξιοποιηθεί. Πιθανόν αυτό να οφείλεται σε (1) την πολυπλοκότητα των φυσικής και (2) έλλειψη φασματόμετρων και υπερφασματικών δεδομένων πεδίου/εργαστηρίου. Υπάρχουν πολλές δορυφορικές εικόνες στην περιοχή TIR σε προσωρινές και χωρικές αναλύσεις, όπως ASTER, MODIS, EVIRI / MSG, AVHRR-3 / METOP. Παρόλο που αυτές επιτρέπουν την απορρόφηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης, οι χωρικές και φασματικές αναλύσεις είναι πολύ χονδροειδείς για να μετρηθούν. Επιπλέον, πραγματοποιούνται πολλές αποστολές, όπως η Hyspiri της NASA, η SENTINEL-3 του ESA και υπάρχουν αρκετά αερομεταφερόμενα όργανα που αναπτύσσονται. Η χρήση δεδομένων TIR για γεωλογική χαρτογράφηση επικεντρώθηκε στα δεδομένα από το SEBASS. Επιπλέον, υπάρχουν διάφορες μελέτες επί της χαρτογράφησης TIR ορυκτών στον Άρη χρησιμοποιώντας την θερμική εκπομπή Φασματόμετρο (TES).
6. Συζήτηση και συμπεράσματα
Σε μια εξατομικευμένη άποψη για την ανάπτυξη του πεδίου της υπερφασματικής τηλεπισκόπησης, αναγνωρίστηκαν 4 τάσεις και ανάγκες. Τα οποία μπορούν να συνοψιστούν ως (1) η ανάγκη για πιο ακριβείς μετρήσεις υπερφασματικών δεδομένων, (2) η ανάγκη για εκπαίδευση στην τηλεπισκόπηση και η συνειδητοποίηση της υπερφασματικής RS ως τεχνική, (3) η ανάγκη να διερευνηθεί η πρόοδος της τεχνολογίας των αισθητήρων και (4) η ανάγκη για ένα υπερφασματικό όργανο σε τροχιά.
6.1. Θέματα επικύρωσης
Υπερφασματική τηλεπισκόπηση ορίζεται ως «η απόκτηση εικόνων σε πολλά, στενά και συνεχόμενα φασματικά κανάλια, για να ανακατασκευαστεί ένα πλήρες φάσμα που μπορεί να συγκριθεί άμεσα με τα φάσματα πεδίου ή εργαστηρίου». Τα πλεονεκτήματά της είναι: (1) επιτρέπει τη μίμηση των φάσεων ανάκλασης ή ακτινοβολίας που αποκτήθηκαν στο πεδίο, (2) επιτρέπει τη σύγκριση με δεδομένα πεδίου και (3) επιτρέπει την τροφοδοσία δεδομένων για πολλές διαφορετικές εφαρμογές. Ωστόσο, οι αδυναμίες είναι (1) η πρόκληση για την απόκτηση δεδομένων επαρκούς ποιότητας, (2) η πολυπλοκότητα της βαθμονόμησης πριν και μετά την επεξεργασία δεδομένων, (3) ο πλεονασμός δεδομένων λόγω επικάλυψης καναλιών σε κάθε αισθητήρα, και (4) ο πλεονασμός δεδομένων σε φασματικές περιοχές που παρουσιάζουν μικρό ενδιαφέρον.
6.2. Γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ τηλεπισκόπησης και γεωλογίας
Υπάρχει μια ισχυρή και άμεση σχέση μεταξύ ανακλώμενης ακτινοβολίας και ορυκτολογίας. Ωστόσο, για τη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ της γεωλογίας και της τηλεπισκόπησης, θα πρέπει να δοθεί μεγαλύτερη έμφαση στην ανάκτηση χημικών και φυσικών μεταβλητών για να συμπληρωθούν οι λιθολογικές, ορυκτολογικές και δομικές πληροφορίες. Αντιθέτως, τα γεωλογικά προϊόντα τηλεπισκόπησης πολυφασματικής και υπερφασματικής απεικόνισης χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία εξόρυξης και στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου.
6.3. Πολυεπιστημονικές προσεγγίσεις
Πολυάριθμες εργασίες ασχολούνται με τον χαρακτηρισμό ορυκτών κοιτασμάτων και υδροθερμικών συστημάτων με χαρτογράφηση ορυκτολογίας και μεταβολής επιφανείας, όμως λίγες μελέτες είναι διεπιστημονικές ή πολύεπιστημονικές, αν και νέες ιδέες σε συνδυασμό με άλλους κλάδους προκύπτουν διαρκώς. Πιστεύεται επίσης ότι η γεωλογία και η βιολογία της ανθρώπινης υγείας έχουν μεγάλη σημασία. Ένας προφανής περιορισμός της τηλεπισκόπησης είναι ότι επιτρέπει μόνο τον χαρακτηρισμό της γήινης επιφάνειας, όμως οι γεωλογικές δομές είναι τρισδιάστατες. Το GIS και η χαρτογράφηση των χρήσεων γης με τηλεπισκόπηση έχουν αποδοθεί σε αντικειμενοστρεφή ανάλυση με βάση όχι μόνο τη χρήση αλλά και χωρικές ή συναφείς πληροφορίες. Σε γενικές γραμμές, οι ικανότητες αυτές χρησιμοποιούνται σπάνια στη γεωλογία, η οποία χρησιμοποιεί κατά κύριο λόγο μόνο δεδομένα παρατηρήσεων στο χρόνο.
6.4. Συνέχεια των δεδομένων
Η τελευταία δεκαετία στον τομέα της γεωλογικής τηλεπισκόπησης χαρακτηρίζεται από μια σταδιακή αλλαγή εστίασης από τον τύπο «απογραφής» της επιστήμης, στην κατανόηση των διαδικασιών που παίζουν ρόλο στη διαμόρφωση του περιβάλλοντος μας, προβλέποντας τα αποτελέσματά τους στο μέλλον και παρέχοντας βελτιωμένες πληροφορίες υποστήριξης σχεδιασμού και χάραξης πολιτικής. Η εστίαση έχει μετατοπιστεί από την παρακολούθηση και την πρόβλεψη της αλλαγής, στην προσαρμογή σε αυτές. Η αποτελεσματική χρήση των γεωλογικών προϊόντων τηλεπισκόπησης βασίζεται στη συνέχεια των δεδομένων, όμως δε μπορούμε να βασιστούμε σε αυτή. Για δεκαετίες με το Landsat υπήρξε συνέχεια, ωστόσο, με το ASTER SWIR απέτυχε. Ο Goetz υποστηρίζει ότι υπάρχει ένας υπερφασματικός απεικονιστής σε τροχιά που μπορεί να παράγει δεδομένα στην ποιότητα και την ανάλυση του AVIRIS. Ο Hyperion λειτουργεί από το 2000, αλλά είναι προφανές ότι η ποιότητα των δεδομένων και η πολυπλοκότητα της προ-επεξεργασίας εμποδίζουν την ευρεία χρήση του. Το ENMAP ενδέχεται στο μέλλον να εκπληρώσει αυτόν τον ρόλο. Έτσι, για SWIR υπερφασματικές παρατηρήσεις από το διάστημα υπάρχει μια μελλοντική προοπτική, όμως για TIR υπερφασματικής τηλεπισκόπησης, δεν προβλέπονται όργανα.
