矿物光谱分析专家系统MSA

随着世界各国对地球探测的高度重视，一系列计划应运而生，例如我国的“三深一土”和国外“玻璃地球”等。特别是在深空探测领域，已形成卫星高光谱遥感、机载高光谱遥感、地面高光谱波谱测量和地下岩心扫描等立体化勘查测量的技术格局，立体化勘查、多源异构遥感手段所获得的海量光谱数据均蕴含了大量岩石中的蚀变矿物波谱，因此，研究蚀变矿物波谱并对其进行有效定性定量解译，在地学研究领域有着特殊意义。一直以来，仅仅依赖我国专家进行人工解译，无法满足遥感大数据分析的需要；而依赖西方发达国家的智能化分析软件存在技术垄断、软件购买成本高等问题。研制具有自主知识产权的国产矿物光谱分析专家系统具有广阔应用前景，对于提升我国立体化遥感勘查分析水平具有重大的意义。

软件界面

“矿物光谱分析专家系统” 是自然资源部中国地质调查局南京地调中心依托“便携式热红外光谱仪研制”、“全自动数字化岩心扫描仪研制”和“岩心扫描仪研制与产业化”等项目所研发的一款具有自主知识产权的矿物光谱分析高科技软件新产品。该成果解决了蚀变矿物波谱全自动智能分析、岩石矿物成分组合分析，揭示地质事件规律、探讨成矿背景和因素、指示岩石与矿化关系、标明热液流动方向、显示热液通道等自动化智能分析的技术难题，为我国找矿方向与靶区预测等提供了有用的数据智能分析手段。所研制的“矿物光谱分析专家系统-MSA”对于研究蚀变矿物波谱、提升我国立体化遥感勘查分析水平具有重大的意义。

矿物定量分析界面

该成果从岩石中蚀变矿物种类出发，依据岩石中蚀变矿物原子晶格间的化学键弯曲、伸缩和电子跃迁，吸收某一波段的光谱等基本原理，从蚀变矿物波谱角度，自动提取各类蚀变矿物波谱的波谱形状、特征吸收峰位置、特征峰属性等光谱特征，实现矿物自动分类及其所代表的地质意义挖掘。系统采取蚀变矿物波谱的数据预处理、集成了“高光谱岩性矿物光谱特征参量化”、“基于知识的专家库推理”、“定性定量综合集成”和“高性能批量数据并行计算”等系列高新技术，自动化程度和智能化水平高。主要技术创新点为：

1）综合波谱平滑、一阶导、二阶导、归一化和去包络线等预处理手段，提出一种波谱数据峰位和矢量检测相结合的新方法。

2）提出岩性矿物光谱特征参量化半定量和全定量分析的综合集成分析方法。

3）建立了合计124种和884条的标准光谱库以及专家知识库，提出了一套基于知识的专家库推理和分类自适应加权方法，大大提高了光谱的识别准确度，并形成模块化推理构件1个。

4）首次提出矿物混合光谱综合计算方法，更容易区别蚀变带和岩性，并在实际应用中得到验证。

5）采用多核高性能计算架构，建立了高性能批量数据并行计算机制，采用分段拟合定量方法，提高了数据处理速度和准确度，可实现10GB级同时处理。

该成果采取模块化软件架构，其功能模块包括：仪器控制模块、定量分析模块、定性分析模块、数据库模块、数据信息提取模块、处理结果表达模块、数据输出模块等。软件可视界面交互友好、智能和自动化程度高；可以形成完整的蚀变矿物波谱分析的解决方案，为研究岩石矿物成分组合、揭示地质事件规律、探讨成矿背景和因素、指示岩石与矿化关系、标明热液流动方向、显示热液通道、提供找矿方向与靶区等提供了有用的数据处理手段。D01