论文研究依托国土资源部中国地质调查局“重点成矿带遥感地质综合调查”项目和“西部艰险复杂地区遥感地质调查应用技术研究”项目。在当下越来越多卫星传感器投入运行,遥感数据源的光谱分辨率、空间分辨率分别得到较大提高的技术背景下,论文选题就如何发挥不同遥感数据源的各自优势,提高“遥感集市”中数据的使用效率和精度,满足新时期地质工作对遥感技术的新要求而展开。前人研究表明,每种岩石矿物都具有各自不同的特征光谱,在遥感图像上表现为特殊的吸收或反射特征。岩石单元的产状、规模及韵律结构等特点构成了其特有的空间结构,在遥感图像上表现为纹理结构。遥感地质正是基于岩石单元在影像上独有的光谱和纹理特征来识别其种类,进而从不同角度反映岩石矿物空间分布范围及丰度,在岩性划分、矿产调查等地质工作中发挥着重要作用。随着传感器响应谱域的拓展和空间分辨率的提高,遥感影像提供了越来越丰富的信息,充分挖掘利用这些信息是遥感地质研究的重要内容之一。多类型遥感数据出现,人们对遥感在岩性单元识别与划分、地质体接触关系的确定和致矿信息的提取等方面都提出了更高的要求,单一遥感数据源在实际应用中所表现出来的局限性已经凸显,且还将长期存在。协同利用多遥感数据是大数据浪潮下遥感数据地学信息挖掘的新方向。论文研究思路是：剖析不同遥感数据源的物理特性,解决不同数据协同应用前的几何配准和它们辐射分辨率等级不同的问题；岩石矿物波谱特征、岩石地层的岩性组合特征决定了遥感图像的光谱和结构特征,高分图像纹理信息是其优势信息,中分图像的短波红外信息是早期遥感地质得以存在和推广的核心和关键技术,成像机理研究是数据协同框架奠定的基础；以协同理论为指导,依据数据自身的物理特性,提出了多源遥感数据协同应用框架和应用模式,所提出的模式在实践中得到检验与完善。论文研究的核心是构架在多源遥感数据协同基础上的地学知识转换技术和协同模式的实践,总体目标是为综合利用多源遥感数据,为西部艰险复杂地区区域地质调查和矿产资源勘察提供支撑技术。南天山和塔木地区自然条件恶劣,海拔高,地势险峻,交通极不便利,属西部艰险复杂地区,传统野外地质调查工作不易开展。遥感探测技术可跨越自然环境障碍,获得宏观、丰富和精确的信息。论文以这两个地区为例,以高空间分辨率WV-2影像、高光谱Hyperion影像、中等分辨率Landsat8影像为数据源,开展岩石、光谱、地层在不同类型、不同分辨率的遥感数据上的相似性和差异性研究,形成不同数据源遥感协同应用的理论和方法,提出不同类型、不同分辨率遥感数据协同岩石地层划分方案,为西部艰险复杂地区遥感地质调查及找矿工作提供范例。全文共分为八章,主要内容及章节如下：第一章绪论介绍了论文研究背景和意义,综述了遥感岩性划分及多源遥感数据协同应用研究领域的相关研究进展,总结了当前的研究成果、存在的问题及未来发展趋势,为论文的后续研究开拓了视野；第二章介绍了乌恰研究区和英吉沙研究区自然地理、地质背景概况,针对所用数据源特点,介绍了各数据源预处理过程。由于各数据源传感器性能、成像时间、成像角度等因素的差异,在多源数据协利用时,造成同一地物反射率在不同数据源上存在差别。本章重点研究了多源数据反射率的相对校正方法；第三章是岩性单元图像构像机理研究,在总结分析岩矿的波谱形成机理后,探讨了岩性单元成分与结构特征对遥感图像光谱特征和纹理特征的绝对控制性；第四章深入分析对比了不同数据源的探测能力(光谱、空间、辐射),基于协同学理论初步建立了多源遥感数据协同应用框架及应用模式；第五章是多源遥感数据“1+1”协同模式及岩性分类实例研究,基于“1+1”协同模式,提出了波段叠加、波段叠加纹理、插缝叠加和波段优选叠加等协同方法,并进行岩性分类的实验研究；第六章是多源遥感数据融合协同岩性划分模式实例研究,提出了像素级融合协同和特征级融合协同,在不同层次的融合中,尺度始终是影响协同影像质量的重要因素；第七章是基于多分类方法联合协同模式,在多分类方法协同模式下,以WV-2和Hyperion影像为例,探讨了SAM与面向对象分类器协同多源遥感数据的应用方法。以WV-2和Landsat8影像为例,研究了基于神经网络的多源遥感数据重构模式；第八章是结论与展望。第三章至第七章为论文的重点和核心,属于作者独立研究成果。主要研究学术成果如下：1、针对多源数据成像时传感器性能、成像时间、成像角度等因素造成的同一地物反射率存在差别情况,提出了反射率相对校正方法。(1)针对WV-2影像和高光谱Hyperion影像特征,在乌恰研究区选择若干典型岩石样本,并统计其平均光谱曲线特征,通过对比分析,舍弃两类数据源蓝紫光区间波段,最终选定WV-2波段2、5、7和Hyperion波段13、31、48计算典型岩石样本平均反射率,采用典型岩石样本反射率之比最终确定乌恰研究区反射率匹配因子;(2)针对WV-2影像和Landsat8影像特征,在英吉沙研究区选择若干典型岩石样本,并统计其平均光谱曲线特征,通过对比分析,选择波长范围接近的WV-2波段2、5和Landsat8波段2、4计算典型岩石样本平均反射率,采用典型岩石样本反射率之比最终确定英吉沙研究区反射率匹配因子。2、重点探索了以面向遥感地质领域应用为目的的多源遥感数据协同的相关理论和方法,初步建立多源遥感数据协同的基础框架论及一般研究方法。(1)分析对比WV-2、Hyperion、Landsat8遥感数据源在光谱、空间、辐射探测能力上的优势及不足,赋予多源遥感数据协同巨大应用需求。(2)在协同学理论指导下,结合遥感技术和遥感地质领域应用的特点,初步建立了多源遥感数据协同的基本理论体系。(3)多源遥感数据协同模式分为3个层次,从低到高分别是“1+1”协同模式,融合协同模式和基于分类方法联合协同模式。“1+1”协同模式有波段简单叠加、波段叠加纹理、波段插缝叠加和波段优选叠加等协同方法；融合协同模式分为像素级融合协同和特征级融合协同方法；基于分类方法的协同模式分为单一分类方法和多分类方法联合应用的多源数据协同。3、实践了“1+1”协同模式下的协同方法,以岩性分类精度为标准评价协同数据质量。(1)以WV-2和Landsat8为协同数据源,采用波段简单叠加、波段叠加纹理、波段插缝和波段优选的协同方法。在英吉沙研究区基于各协同数据和原始各数据进行岩性分类实验,结果表明协同数据岩性分类取得较高精度。(2)以WV-2和Hyperion为协同数据源,采用波段优选叠加的协同方法。在乌恰研究区基于协同数据和原始各数据进行岩性分类实验,结果表明协同数据在有效降低高光谱数据维数、减少数据量和数据处理时间的情况下取得了较高的分类精度。4、实践了融合协同模式下的协同方法,以岩性分类精度为标准评价协同数据质量。借鉴传统同源数据融合思路,将其理论及方法移植到异源遥感数据,多源遥感数据融合协同分为像素级融合协同和特征级融合协同。(1)以WV-2和Hyperion为协同数据源,采用基于像素级G-S融合方法,研究了多源遥感数据融合时的分辨率之比和全色影像构建方法。以乌恰研究区岩性分类精度为评价标准,研究了分辨率之比依次为1：2、1：3、1：4、1：6、1：15时协同数据分类精度,提出了适合研究区岩性分类的最佳分辨率之比为1：3和分类的最佳空间尺度为10米。(2)以WV-2和Landsat8为协同数据源,采用基于小波多尺度分解的特征融合方法,抽取了WV-2全色影像的方差纹理特征与Landsat8多光谱数据进行特征级融合,融合时采用具有抽取边缘特征作用的Daubechies小波,与方差纹理特征互补。以英吉沙研究区岩性分类精度为评价标准,研究了分解尺度依次为2、3、4、5、6、7、8时的协同数据分类精度,提出了适合研究岩性分类的最佳分解尺度为6。5、实践了多分类方法联合协同模式,以岩性分类精度为标准评价协同数据质量。(1)以Hyperion和WV-2为协同数据源,基于面向对象分类方法协同二者对研究区岩性进行分类。利用Hyperion高光谱数据的优秀光谱探测能力对研究区进行初分类,获取研究区不同岩性样本。基于面向对象分类器对研究区WV-2高空间分辨率影像进行分割,获取后续分类的最小基本单元。基于Hyperion提取样本,把Hyperion短波红外区间、WV-2多光谱及全色波段放入到最邻近分类器中,完成研究区岩性分类,是论文的创新点之一。(2)以Landsat8和WV-2为协同数据源,采用神经网络分类方法分别对Landsat8数据和WV-2数据进行岩性分类,分类结果表明Landsat8数据光谱信息对岩性分类精度有较高影响,WV-2数据空间信息对岩性分类亦有所影响,因此,最终采用协同Landsat8数据光谱信息和WV-2数据空间信息为主,WV-2数据光谱信息为辅的协同原则重构协同数据,完成研究区岩性分类。试验结果表明,在协同数据中,当研究区Landsat8数据光谱信息、WV-2数据空间信息、WV-2数据光谱信息之比分别为5：4：1时,研究区岩性分类精度较高。论文创新点是：(1)建立了多源遥感数据协同的基础框架论、协同模式及方法,初步解决了在数据的海洋中寻求淡水的办法；(2)从协同机理上,解决了数据协同应用中辐射分辨率不一致、空间分辨率差异性过大两个关键问题；(3)提出了叠加协同模式、融合协同模式和多分类方法联合协同模式3种模式,其中叠加协同模式有波段简单叠加、波段叠加纹理、波段插缝和波段优选4种协同方法。实证表明,协同数据专题分类效果得到明显提高；(4)提出了SAM与面向对象分类法结合的新分类方法。该分类方法的关键创新点有两个：①基于高光谱数据光谱角分类结果选取高空间分辨率数据样本：②特征空间建立与优化时利用了高光谱数据的短波红外数据。遥感岩性分类是一个集合了多个学科的交叉研究领域,涉及地质学、岩石学、光谱学、图像处理等多学科的理论、方法和技术,具有学科交叉性和前瞻性。在实际应用中还存在着一系列的理论问题及关键技术亟待深入研究,尤其是协同遥感数据增加识别能力的机理需要进一步研究。