主要原因是汞有很多的外层电子，这些外层电子在迁跃的过程中都会有不同的能级来吸收不同的光谱线，这样就会产生各种各样不同颜色的谱线了。
实验中如何利用分光计和棱镜研究汞光谱的色散特性：
复色光分解为单色光而形成的光谱现象叫做光的色散。色散可以利用分光计和三棱镜作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入三棱镜后，由于它对各种频率的光具不同的折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。
光的色散现象及规律
不同波长的的复合汞光谱平行的射入同一介质的表面，传播速度不同，折射率也不同。根据折射定律，各色光折射角不同。因此，复色光中各种不同的色光将沿不同的方向传播而分开。这种现象叫光的色散现象。
光的色散
白光经三棱镜折射后，在白屏上出现从上到下红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫依次排列的彩色光带，这种现象叫做光的色散。三棱镜的色散实验使白光成了红橙黄绿蓝靛紫。该实验证明了：白光不是单一色光，而是由许多色光混合而成的
色光的混合
色光的三原色：红、绿、蓝。等比例混合后为白色。透明物体的颜色由它透过的光决定。不透明物的颜色由它所反射的光决定。
光的色散研究实验目的 1．巩固调整和使用分光仪的方法 2．掌握用分光仪测量棱镜的顶角的方法 3．掌握用最小偏向角法测量棱镜的折射率 4．学会用分光仪观察光谱，研究光的色散实验仪器 分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞灯实验原理1.光的色散和色散曲线光在物质中的传播速度v随波长而改变的现象，称为色散。因为物质的折射率n可以表示为 ,式中c是真空中的光速。由上式可见，色散现象也表现为物质的折射率随波长的变化，即可以表示为下面的函数形式 上式所表示的关系曲线，也就是折射率随波长的变化曲线，称为色散曲线。物质的折射率随波长变化的状况和程度，常用色散率dn/d来表征。2.玻璃三棱镜折射率的测量原理当一单色光经过三棱镜的面AB时发生折射。SD为入射光线，两次折射后沿ER方向出射。入射光线和出射光线的夹角 叫偏向角，如图可见 所以 因为顶角A相对于空气的折射率n有一定值， 是 的函数，因此 实际上只随 变化，当 为某一个值时， 达到最小，这最小的 称为最小偏向角 。由折射定律可知，这时， 。因此，当 时 具有极小值。将 、 代入 和 则有 ， ， ， 。用分光仪测出三棱镜的顶角A和棱镜对某单色光的最小偏向角 ，就可以求出棱镜玻璃材料对空气的折射率n.这就是最小偏向角法。 若入射光不是单色光，当它入射到棱镜时，由于光波长的不同，折射率也不同，因此经过两次的折射后，原本的那束复色光会发生色散现象而出现不同波长的光谱。每一条光谱都可看作为一条单色光形成的光谱测量。3．用反射法测量棱镜顶角如图将棱镜顶角A置于载物台中心处，并使顶角A对着平行光管，先用眼睛直接观察，能否见到由AB、AC面反射的狭缝像。再转动望远镜至反射线T1的位置，使其叉丝的竖线对准像的中心。从分光计的两游标处记下读数 ， 。然后，将望远镜转至T2位置，并记下相应的数据 ， 。采取两个窗口使为了消除偏心差。棱镜的顶角4．最小偏向角的测量方法 测定棱镜的顶角后，把顶角A放到载物平台的中心，棱镜的磨沙面向外，使从平行光管出来的汞灯光能经过棱镜色散后形成光谱。先用眼睛直接观察平行光经过折射后的出射方向，再将望远镜移到该处，使在望远镜中能清楚地看到光谱。然后缓缓地转动平台，使光谱的偏向角逐渐减小，调节望远镜，使当平台转动时保证能看到光谱。当载物平台转到某一位置时谱线不随平台转动而移动，而且当继续转动平台谱线会向相反方向移动，也即偏向角反而增大。谱线移动改变的位置就是棱镜对该谱线的最小偏向角。反复转动平台，准确找到该位置，然后固定平台，转动望远，使十字叉丝的竖线与光谱线重合，记录在该位置的游标读数 和 。移去三棱镜，再转动望远镜，使十字叉丝竖线对准平行光管的狭缝像，记录两游标的读数 和 。与望远镜的两个位置相应游标之差，即为最小偏向角 。 实验内容与步骤 1. 调节分光仪1 目测粗调 目测调整望远镜光轴、平行光管、载物台平面，三者大致垂直于分光计中心旋转轴。2 望远镜的调焦，使之能接受平行光。具体步骤：1） 目镜调焦A：通电照明B：旋转目镜调节手轮，调整目镜与分划板相对位置，使叉丝与小十字变清晰为止2） 物镜调焦A：将载物台紧贴台基，置平面镜与台上，再使望远镜光轴大致垂直平面镜，平面镜放置时，其平面与载物台下螺钉a2、a3连线垂直，如图 B：调望远镜倾度调节螺钉，左右转动载物台，使之能看到十字反射像C：松开调焦锁紧螺母，前后调节目镜镜筒并调节分划板与物镜相对位置，使小十字及其反射像皆十分清晰为止D：消除视差—微调目镜系统。眼睛左右移动时，小十字反射像与叉丝无相对位移3） 调节望远镜光轴及载物台面垂直于仪器中心转轴A：旋转载物台，使平面镜前后两面反射的十字反射像皆在视场内。仔细调望远镜倾度调节螺钉，使之前后两面都能看到十字反射像。设其中一反射像与上十字叉丝距离为hB：调节载物台下a2或a3两螺钉之一，使此h缩短为h/2，再调望远镜倾度调节螺钉，使十字反射像与上十字叉丝重合C：旋转载物台，用“各半”调节法使另一反射面的十字反射像与“上十字叉丝”重合。2、3可能要反复调整数次，要细心、耐心D：将平面镜转动90度后放在载物台上。调节载物台下螺钉a1，使十字反射像与上十字叉丝重合。平面镜镜面正对载物台下螺钉a1，见图示4） 调整平行光管，使之发出平行光，并使其光轴垂直于仪器转轴A：点燃钠灯，均匀照亮狭缝，改变狭缝与平行光管透镜间距离，使狭缝在视场中清晰成像（呈清晰的狭缝像，且像与叉丝无视差）B：调节螺丝调整狭缝宽度，通过望远镜观察，使狭缝宽约，并使狭缝水平C：调节平行光管下的俯仰调节螺钉，使狭缝像对准叉丝水平中线，调整后转动狭缝与分划板垂直线重合，并固定 2.测量三棱镜的顶角 打开汞灯，用反射法测量三棱镜的顶角A，重复测量5次，求顶角及其平均值和不确定度。1 2 3 3.测量不同光谱的最小偏向角测量汞灯各种光谱的最小偏向角 ，求各种光谱的最小偏向角的平均值和三棱镜对于不同光谱的的折射率n，根据折射率n与波长 作出玻璃材料的色散曲线 ,还有要求出红光和紫光的折射率的不确定度和相对不确定度。红 黄 黄 绿 蓝绿 蓝 蓝紫 紫 4.测量钠光最小偏向角用同一个棱镜测量钠光光谱的谱线的最小偏向角，计算出相应的折射率，用图解插值法即可在三棱镜的色散曲线上求出钠光谱谱线的波长。1 数据处理：棱镜顶角 棱镜顶角的平均值 棱镜顶角的A类不确定度 棱镜顶角的B类不确定度 棱镜顶角的不确定度 光谱的最小偏向角 光谱偏向角的不确定度 ，K=1三棱镜对于不同光谱的折射率 三棱镜对于不同光谱的的折射率的不确定度 = 作出玻璃材料的色散曲线 注意事项：1、调节后的分光仪在使用中，不要破坏已调好的条件；分光仪上可调螺钉较多，要明确它们的作用。2、望远镜、平行光管上的镜头，平面镜和三棱镜的两个光学表面切勿用手摸，也不准用手、海绵等物揩擦，必要时可用擦镜纸揩。3、用反射法测顶角时，三棱镜顶角应靠近载物台中央放置（即离平行光管远一些）否则反射光不能进入望远镜。4、在计算望远镜转角时，要注意望远镜转动过程中是否经过刻度盘零点，如经过零点，应在相应读数加上360°（或减去360°）后再计算。5、平面镜、三棱镜要放置好，以免摔破。思考题：证明 （ 为入射角， 为折射角）时的偏向角为最小偏向角。
因为他是反射的智能光源 正能咣的话肯定有不同的颜色的 它反射了多少就有多少呗
可以告诉我们在光合作用中有哪些光被吸收转化利用
[编辑本段]1. 光合作用的基本概念 中文解释光合作用（Photosynthesis）是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化 为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%～20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。 英文描述Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains． [编辑本段]2. 光合作用的基本原理光合作用可分为光反应和暗反应（又叫碳反应）两个阶段。 光反应条件：光照、光合色素、光反应酶。场所：叶绿体的类囊体薄膜。过程：①水的光解：2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下）。②ATP的合成：ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）。影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度等。意义：①光解水，产生氧气。②将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH，为暗反应提供还原剂NADPH。 暗反应暗反应的实质是一系列的酶促反应。 条件：暗反应酶。场所：叶绿体基质。影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等。 过程：不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型，植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH及ATP提供的能量反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物（物质变化）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量变化）。 [编辑本段]3. 光合作用的详细机制植物利用阳光的能量，将二氧化碳转换成淀粉，以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方，因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。 原理 植物与动物不同，它们没有消化系统，因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。 这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉，同时释放氧气 注意事项上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子，或者在右边的水分子右上角打上星号。 光反应和暗反应请参见本词条的“基本原理”栏目。 吸收峰 叶绿素a,b的吸收峰叶绿素a、b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子,NADP +2e- +H+ =NADPH .还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。 有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢） ADP+Pi→ATP （递能） CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定） 2C3化合物→（CH2O）+ C5化合物（有机物的生成或称为C3的还原）ATP→ADP+PI（耗能）能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）注意：光反应只有在光照条件下进行，而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。 光反应阶段和暗反应阶段的关系①联系：光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂（【H】），暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。②区别：（见下表） 项目光反应暗反应 实质光能→ 化学能，释放O2同化CO2形成（CH2O)（酶促反应）时间短促，以微秒计较缓慢 条件需色素、光和酶不需色素和光，需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下） ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）CO2+C5→2C3（在酶的催化下）C3+【H】→（CH2O）+ C5（在酶和ATP的催化下）能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能[编辑本段]4. 光合作用的要点解析 光合色素和电子传递链组分 光合色素 类囊体中含两类色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素，通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，chla与chlb也约为3:1， 在许多藻类中除叶绿素a,b外，还有叶绿素c,d和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由吡咯环组成的链，不含金属，而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合，一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡罗卜素吸收蓝紫光，吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件，有生态意义。 集光复合体（light harvesting complex） 由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫做辅助色素。 光系统Ⅱ（PSⅡ） 吸收高峰为波长680nm处，又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体（light-hawesting comnplex Ⅱ，LHC Ⅱ）、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体（oxygen evolving complex）。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素（pheophytin）及质体醌（plastoquinone）。 细胞色素b6/f复合体（cyt b6/f complex）可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（被认为是质体醌的结合蛋白）。 光系统Ⅰ（PSI） 能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子）、A1（为维生素K1）及3个不同的4Fe-4S。 光反应与电子传递P680接受能量后，由基态变为激发态（P680*），然后将电子传递给去镁叶绿素（原初电子受体），P680*带正电荷，从原 绿叶是光合作用的场所初电子供体Z（反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链）得到电子而还原；Z+再从放氧复合体上获取电子；氧化态的放氧复合体从水中获取电子，使水光解。 2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e- 在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA，QA又迅速将电子传给D1上的QB，还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来，另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体，同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素（plastocyanin，PC）中的Cu2+，再将电子传递到光系统Ⅱ。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白（ferredoxin，FD）。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内Ⅰ流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔中增加4个H+，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质外一个H+又被用于还原 NADP+，所以类囊体腔内有较高的H+（pH≈5，基质pH≈8），形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。 ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中，由4种亚基构成，是质子通过类囊体膜的通道。 卡尔文原理卡尔文循环（Calvin Cycle）是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是，把原本并不活泼的二氧化碳分子活化，使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原，此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1，5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。 C3类植物 二战之后，美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻，以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟，卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将C14标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现，标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较，斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate，PGA），是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子， 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物，如米和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。
色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素，叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3 : 1，而叶绿素a（chl a）与叶绿素b（chl b）的比例也约为3 : 1。
颜色：叶绿素a 蓝绿色、叶绿素b黄绿色 、胡萝卜素橙黄色。
吸收光谱：叶绿素b吸收红光,其余吸收蓝紫光。
绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程主要包括光反应、暗反应两个阶段， 涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。
扩展资料
光反应阶段的特征是在光驱动下水分子氧化释放的电子通过类似于线粒体呼吸电子传递链那样的电子传递系统传递给NADP+，使它还原为NADPH。电子传递的另一结果是基质中质子被泵送到类囊体腔中，形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸化生成ATP。
暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
光合作用的过程是一个比较复杂的问题，从表面上看，光合作用的总反应式似乎是一个简单的氧化还原过程，但实质上包括一系列的光化学步骤和物质转变问题。
根据现代的资料，整个光合作用大致可分为下列3大步骤：原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；电子传递和光合磷酸化，形成活跃化学能（ATP和NADPH）；碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能（固定CO2，形成糖类）。
在介绍光合作用反应过程前，对光合作用过程中涉及的光合色素及光系统进行一定的了解是必要的。
参考资料来源：百度百科-光合作用
我按提取色素的顺序:胡萝卜素:橙黄色叶黄素:黄色叶绿素a:蓝绿色叶绿色b:黄绿色除叶绿素b吸收红光,其余吸收蓝紫光
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原子吸收光谱法在环境常规监测中的应用 西南科技大学分析测试中心 张伟〔摘要〕原子吸收光谱分析法(AAS)在环境分析化学中广泛使用。本文简述了近年来AAS在环境常规监测中的应用进展。〔关键词〕原子吸收光谱法环境监测应用原子吸收光谱法（AAS），因其灵敏度高、干扰小、精密度高、准确性好及分析速度快、测试范围广等诸多优点，在环境分析化学中广泛使用。20世纪80年代末，国家环保局在《环境监测技术规范》中的地表水和废水、大气和废气、生物测定部分，就将原子吸收光谱法列为《环境监测技术规范》中有关金属元素的标准分析方法。1.水环境监测适时地对地表水质量现状及发展趋势进行评价，对生产和生活设施所排废水进行监视性监测是常规环境监测的两项基本任务。原子吸收光谱分析主要应用于水环境中重金属的监测。龙先鹏[1]采用火焰原子吸收光谱法直接测定水中微量铜、铅、锌、镉元素的含量，在范围内，被测元素浓度与吸光度呈线性关系，相关系数不小于；最低检出限分别为、、、，相对标准偏差分别为、、、；该方法对标准样品的测试结果与国家标准方法基本一致，相对偏差均不大于。张美月等[2]以二乙胺基二硫代甲酸钠为配位剂、Triton X-114为表面活性剂，采用浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定水样中的痕量镉，检测限为μg/L，富集倍数为55，加标回收率为98%-102%；分离富集方法简单、安全、快捷，结果令人满意。陆九韶等[3]利用Al3+与Cu(Ⅱ)-EDTA发生定量交换反应，通过测定水相残余铜，从而间接测定水和废水中的铝。在线富集是原子吸收光谱检测分析发展的热点之一。高甲友[4]用含黄原脂棉的微型柱对试样中的Cd2+在线富集、盐酸洗脱后，采用火焰原子吸收光谱法在线测定水中的镉离子。富集50 mL溶液时此方法灵敏度可提高68倍。陈明丽等[5]用溴化十六烷基三甲胺(HDTMAB)改性的天然斜发沸石微填充柱，建立了顺序注射在线分离富集电热原子吸收法测定水中Cr(Ⅵ)及铬形态分布的方法；测定铬的检出限达到μg/L，精密度。用本法测定标准水样GBW08608中的铬，所得结果与标准值相符。冷家峰等[6]对螯合树脂富集-火焰原子吸收光谱法测定天然水体中痕量铜和锌的在线富集条件、干扰因素等进行研究,在线富集倍数达到两个数量级，在灵敏度与石墨炉原子吸收光谱法相当情况下，提高了测定准确度。痕量金属元素化学形态的分析比单纯元素的分析要复杂、困难得多，除要求测定方法灵敏度高、选择性好外，还要求分离效能高。联用技术，特别是色谱-原子吸收光谱联用，综合了色谱的高分离效率与原子吸收光谱检测的专一性的优点，是解决这一问题的有效手段。刘华琳等[7]自行设计了一种紫外在线消解氢化物发生接口，并将高效液相色谱-紫外在线消解-氢化物发生原子吸收联用仪器(HPLC-UV-HGAAS)用于砷的形态分析，以砷甜菜碱、砷胆碱、亚砷酸盐(As(Ⅲ))及砷酸盐(As(V))等进行了分离测定，实现了将分离后不能直接用于氢化物发生的大分子，通过紫外“在线”消解成小分子砷化合物的目的。李勋等[8]采用电化学氢化物发生与原子吸收光谱联用技术有效地实现了无机砷的形态分析。在电流为 A和1A条件下，As(III)和As(V)在0-40μg/L浓度范围内均呈良好的线性关系。As(III)和As(V)检出限分别为μg/L和μg/L；该方法成功应用于食用鲜牛奶中无机砷的形态分析。2.土壤、底泥和固体物分析景丽洁等[9]采用微波消解法预处理待测土壤，火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤消解液中的锌、铜、铅、镉、铬5种重金属。土壤中锌、铜、铅、镉、铬的相对标准偏差分别为、、、和。方法简便、灵敏、准确，适用于污染土壤中重金属含量的测定。卢卫[10]采用悬浮液进样平台石墨炉原子吸收法测定土壤的痕量汞，精密度为，检出限达到×10-12g。宫青宇[11]采用直接固体进样、添加基体改进剂技术测定土壤中重金属铅含量，避免了土壤中复杂基体的影响，实现了土壤样品中铅的快速分析。王北洪等[12]采用了“硝酸-氢氟酸-过氧化氢”三酸消化体系和密封高压消解罐法对土壤样品进行消化，以原子吸收光谱法测定其中的铜、锌、铅、铬、镉。结果表明：采用该法测定土壤中的重金属时，测定结果准确可靠，实验条件易于控制，能够满足环境监测分析的要求，可以作为一种可行的土壤重金属元素分析方法。程滢等[13]把河流底泥经过氢氟酸和高氯酸消化，用火焰原子吸收法测定其中的铜，获得较好的结果。王畅等[14]利用流动注射系统中串联的阴、阳离子交换微型柱分离、NH4NO3+抗坏血酸和H2SO4两种洗脱液同时逆向洗脱，实现了对底泥可利用态铬中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)同时在线分离和原子吸收光谱法测定。在交换时间2 min，洗脱50 s，Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)回收率分别为和。此法对实际样品中不同价态铬进行测定，铬回收率可达95%。Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的检出限和最大相对标准偏差分别为μg/L、和μg/L、。王霞等[15]用冷原子吸收光谱法测定固体废物浸出液中的汞含量，检出限为μg/L，回收率在91%-101%之间。方法简便快速，线性范围宽。3.大气环境质量监测邹晓春等[16]以微孔滤膜采样、钯或镍作改进剂，用石墨炉原子吸收光谱法测定居住区大气中硒，检出限为，线性范围为0-50ng/mL，回收率；其中砷对测定硒有一定干扰，其它金属元素对测定无干扰。邹晓春在此基础上又对居住区大气中的镍进行了测定，检出限为 ng/mL，线性范围为0-35 ng/mL，回收率为，其他金属元素对测定镍未见明显干扰[17]。冯新斌等[18]对原有的光谱仪器进行简单改装，建立了两次金汞齐-冷原子吸收光谱法测定大气中的微量气态总汞的方法，检出限达到；100μL饱和汞蒸气连续测定结果表明其相对标准偏差<。在汞量范围内标准工作曲线线性关系良好。并且运用该法，对贵州省万山汞矿、丹寨汞矿、清镇汞污染农田、省农科院和中国科学院地球化学研究所等地大气气态总汞进行了测定。综上所述，原子吸收光谱法在环境监测分析中应用取得了不少成果，但在应用范围上还有待扩大，如在污染物的化学形态研究上尚待深入等。总之，随着环境监测事业的发展，原子吸收光谱法因具有其它方法所不能比拟的优势，必将在环境化学分析中展现广阔的应用前景。参考文献〔1〕龙先鹏.火焰原子吸收分光光度法直接测定水中微量铜、铅、锌、镉〔J〕.化学分析计量,2008,17(1):53-54.〔2〕张美月,李越敏,杜新等.浊点萃取-火焰原子吸收光谱法测定水样中的痕量镉〔J〕.河北大学学报(自然科学版),2009,29(4)：407-411.〔3〕陆九韶,覃东立,孙大江等.间接火焰原子吸收光谱法测定水和废水中铝〔J〕.环境保护科学,2008,34(3)：111-113.〔4〕高甲友.流动注射在线富集-火焰原子吸收光谱法测定水中痕量镉〔J〕.冶金分析,2007,27(1)：61-63.〔5〕陈明丽,邹爱美,仲崇慧等.改性沸石填充柱在线分离富集电热原子吸收法测定水中铬(Ⅵ)及铬的形态分布〔J〕.分析科学学报,2007,23(6)：627-630.〔6〕冷家峰,高焰,张怀成等.在线鳌合树脂富集火焰原子吸收光谱法测定天然水体中铜和锌〔J〕.理化检验-化学分册,2005,41(8)：556-560.〔7〕刘华琳,赵蕊,韦超等.高效液相色谱-在线消解-氢化物发生原子吸收光谱联用技术〔J〕.分析化学,2005,33(11)：1522-1526.〔8〕李勋,戚琦,薛珺等.电化学氢化物发生与原子吸收光谱联用对鲜牛奶中无机砷的形态分析〔J〕.食品研究与开发,2007,28(11)：121-123.〔9〕景丽洁,马甲.火焰原子吸收分光光度法测定污染土壤中5种重金属〔J〕.中国土壤与肥料,2009,(1)：74-77.〔10〕卢卫.悬浮液进样平台石墨炉原子吸收法测定土壤中痕量汞〔J〕.化学工程与装备,2009,(3)：100-101.〔11〕宫青宇.直接固体进样-石墨炉原子吸收法测定土壤中铅含量〔J〕.内蒙古科技与经济,2009,6：69.〔12〕王北洪,马智宏,付伟利.密封高压消解罐消解-原子吸收光谱法测定土壤重金属〔J〕.农业工程学报,2008,24():255-259.〔13〕程滢,张莘民.火焰原子吸收分光光度法测定鱼内脏及河流底泥中的铜〔J〕.环境监测管理与技术,2003,15(2)：28-30.〔14〕王畅,谢文兵,刘杰等.流动注射分离-原子吸收光谱法测定底泥中生物可利用态Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ〔)J〕.分析化学,2007,35(3)：451-454.〔15〕王霞,张祥志,陈素兰等.冷原子吸收光谱法测定固体废物浸出液中汞〔J〕.光谱实验室,2008,25(5)：981-984.〔16〕邹晓春,李红华,徐小作.居住区大气中硒的原子吸收光谱法研究〔J〕.现代预防医学,2004,31(6)：879-880.〔17〕邹晓春.石墨炉原子吸收光谱法测定居住区大气中镍〔J〕.职业与健康,2000,16(6)：36-37.〔18〕冯新斌,鸿业汤,朱卫国.两次金汞齐-冷原子吸收光谱法测定大气中的微量气态总汞〔J〕.中国环境监测,1997,13(3)：9-11.
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光的色散是科学家牛顿首先发现的。1666年，牛顿用三棱镜研究日光，得出结论：白光是由不同颜色（即不同波长）的光混合而成的，不同波长的光有不同的折射率。
光的色散需要有能折射光的介质，介质折射率随光波频率或真空中的波长而变。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因所形成的折射角不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。通常介质的折射率 n 或色散率d n /d λ 与波长 λ 的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。
艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。
他在1687年发表的论文《自然定律》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。
在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理，提出牛顿运动定律。在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。
在数学上，牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究做出了贡献。
在经济学上，牛顿提出金本位制度。
1672年 英国 牛顿
楼主，可以参考：在真空里，光以恒定的速度传播，与光的频率（波长）无关。但光通过介质时，光的传播速度要发生变化，不同频率的光在同一种介质中传播的速度不相同，这表明介质对不同波长的光有不同的折射率。所以当一束白光或多色光入射在两种透明介质分界面上时，只要入射角不为零，不同波长的光就会按不同折射角折射而散开。这种由于介质的折射率随光的波长而变化所发生的现象称为光的色散。1672年牛顿发现了光是色散现象。它令一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜，在棱镜后的屏上得到一条按波长不同而规则排列的彩带。其中描述折射率n随波长变化关系的曲线称为色散曲线。色散曲线首先是从实验获得的。对正常色散的观察，早在1672年牛顿就利用三棱镜把日光分解为彩色光带从而观察到了色散现象，下面，本文我们将研究...
第一作者来自意大利罗马大学 文章提出了一整套自定义的使用无人机+高光谱相机对海岸和海洋微型塑料垃圾进行识别（identify）的流程。并展示在意大利Sassari海岸进行实地试验得到的一系列结果。实验使用了DJI-M600无人机搭载900—1700nm线阵推扫式高光谱成像仪（自制，使用SpecIM的NIR17分光计+Xenics公司的Bobcat 32 SWIR相机，分辨率是256 * 320，最大帧率50Hz）采集数据。后续的图像拼接、georeference，正射图像制作等处理均在内业进行。 高光谱图像立方体的生成是通过对同步采集的可见光图像的拼接实现的，通过基于相关性的配准，对高光谱数据进行相同的平移、旋转和缩放操作实现图像的生成。 塑料垃圾的识别则是通过选择统计学上相关的feature，使用LDA分析，通过人工选择的样本进行训练实现的。 本文分别在海滩和附近海洋区域进行了实验，实验结果均显示，本文的分类方法能够有效的识别并区分PE（聚乙烯）和PET（聚对苯二甲酸乙二酯）物品。 未来则希望能够实现本文方法的实时化处理，能做到机上在线处理分析得到结果，便于在进行UAV监控时快速出结果。 使用DJI-M600无人机搭载自制的高光谱成像仪和Intel NUC电脑，以及配套的可见光相机，总重量，功率100W，如下图所示 高光谱成像仪：900—1700nm，自制，使用SpecIM的NIR17分光计+Xenics公司的Bobcat 32 SWIR相机，分辨率是256 * 320，最大帧率50Hz，动态范围8-bit 下图是PE和PET的光谱曲线，可以看到二者还是存在显著差异的。 下图是草地上进行塑料垃圾检测和分类的结果 下图是裸地上进行塑料垃圾检测的结果 下图是在海滩附近的海域中进行塑料检测的结果 下图是在Platamona沙滩上进行检测的结果 下图是在Porto Ferro海滩上进行检测的结果
张玉君曾朝铭陈薇
（中国国土资源航空物探遥感中心，北京）
摘要：从原理、模型试验及实际数据处理等方面分析对比了比值法、光谱角法及主分量分析法的优劣；选择了以主分量分析为主、光谱角法为辅进行蚀变遥感异常的提取；引用了误差理论某些基本概念，以标准离差σ作为遥感异常切割的尺度；建立了“去干扰异常主分量门限化技术流程”。以西藏驱龙—甲马蚀变遥感异常群为例，展示了此技术的效果，并与高光谱研究结果进行了比较。
关键词：主分量分析；光谱角法；比值法；异常切割量化尺度；门限化
中图分类号：TP753 文献标识码：A文章编号：1001-070X（2003）02-0044-06
本文系中国地质调查局“西部主要成矿带遥感找矿异常提取与应用研究”项目（200215000008）资助
引言
提取蚀变遥感异常信息的方法有多种，常用或较常用的有比值法、主分量分析法、光谱角法以及它们的混合法[1～7]。近期新出现但较少被使用的有小波分析、神经网络、分数维几何（分形或分几）等方法。为了选择最佳方法，我们以东天山139/31景、东昆仑135/35景和冈底斯137/39景ETM＋或TM数据为例，对常用的3种方法异常信息提取效果进行了对比试验，其结果表明，3种方法所获互洽性异常虽有，但占比例不大。因为除139/31景外，其余两景中已知矿床、矿点分布较少，缺少评判3种方法优劣的足够已知条件，故而萌生进行模型试验的想法，即通过简单的模型试验来直观地展示3种方法（比值法、主分量分析法及光谱角法）的特点，对比其优劣，并以此为基础确定技术流程的主体。
1模型试验
模型一
模型设计
取一组二维数据点，它们在平面上呈椭圆形分布，而各点的数值按级差递增，且与坐标相关。第一维数值从左向右递增（彩版附图14（6）上左），第二维数值从下向上递增（彩版附图14（6）上中）。此设计是为了保证试验结果的直观性。这一模型的原始数据（彩版附图14（6）上右）可比拟为一个2波段的TM图像，如TM5和TM7。待提取异常应具备的条件是TM5为高亮度值，TM7为低亮度值。
方法试验结果
对模型—分别进行主分量分析、比值法处理及光谱角填图等方法试验，对所获第二主分量进行高端切割，3种方法所获异常如彩版附图14（6）左下图所示，其中，光谱角法异常提取以第二主分量异常区高位中心点的数值作为参考谱；比值法则为第一维/第二维，并对其进行异常切割。
从彩版附图14（6）可以直观地看出：①主分量分析所获异常位于第一维的高值区；②光谱角法所获异常区各点有相似的特征向量角，异常区内既包括高值点（与主分量异常互洽）也包括低值点；③比值法比较的是比值的大小，故该方法所获异常与原始值的高低无直接关系，和主分量及光谱角法结果的互洽区不大。这就不难理解3种方法所获异常不可能全部互洽的原因。如果提取遥感异常的原则是以大型、特大型矿（应有高异常）为主要目标，那么，提取遥感异常的首选方法应是主分量分析法。
如果在比值计算之前进行数据截取，可以减少低值区异常（彩版附图14（6）的下右），但若先比值后截取，则效果较差（彩版附图14（6）的下中）。当然，对光谱角法也可以通过数据掩模处理来减少低值区异常，且无论掩模在光谱角处理之前或之后做，其结果相同（彩版附图14（6）的下中和下右）。
模型二
模型设计
取模型二图像（540×360×4），分割为180×180×4六个子图，每一子图对角线皆为255个像素。对每一子图的4个图层分别送入某种岩性的TM1、TM4、TM5、TM7波段亮度值，且令其按对角线方向从0渐变至相应波段的TM亮度值。为达此目的，首先取一辅助图像（180×180×1），用试验图像工具（Test Image）在对角线方向形成从0～255的渐变灰阶，并借助此辅助图像将各岩性的各波段亮度值在对角线方向做线性拉伸，然后逐一镶嵌入模型二各子图各波段的相应位置，形成岩性的渐变图像组合。6个子图分别对应于金矿蚀变岩、植被、白色大理岩、辉长岩、冰和盐碱地（数据取自文献[6]）。这样，便形成一个有6种已知岩性的TM1、TM4、TM5、TM7四个波段的数据模型。
方法试验结果
对模型二的4个波段数据进行主分量分析，从本征向量可知，第2主分量表征冰，第3主分量表征植被，第4主分量表征蚀变岩。对它们分别进行异常切割，以绿、蓝、红三色示于彩版附图14（7）中。可以看到，白色大理岩形成对蚀变岩的干扰异常，经用光谱角法提取蚀变异常（彩版附图14（7）中的黄色区），可以消除此干扰。比值法所得结果未在彩片中示出，它在除辉长岩外的5种岩性中均形成异常，这是它们在TM5波段上的亮度值均高于TM7的必然结果。
2三种方法的特点讨论
比值法（RM）
（1）原始值的高低不直接左右比值的大小，也就是说，高低值均可有同样的比值，低值区异常不可避免（图1），这就使得比值结果中包含了大量假异常（如阴影区、水域等）。
（2）差和比值法是一种非线性处理方法，该方法高值区压缩，对低值区拉伸，这对于提取高值区异常不利； 的实际值均在0～1/3之间，动态范围较小，也是不利因素（图2）。
图1波段比值原理
图2差和比值原理
（据丰茂森，1992）
（3）数据先截取再比值较先比值再截取更有益于减少低值区异常（图3，彩版附图14（6）下中和下右）。
虽然经数据截取所做比值对低值区异常有所抑制，但并不能从根本上改变比值法的前两个弱点，故在选择遥感异常提取方法时，不得不将比值法结果仅作为参考。
图3数据截取比值原理
图4光谱角法原理
光谱角填图法（SAM）
光谱角法把每一个多维空间点以其空间特征向量来表征，并以空间向量角的相似性作为判据。它是一种监督分类，要求每一类别有一个已知参考谱。此参考谱可以是地面实测入库光谱，也可以是已知条件的图面单元的统计入库结果（又称图像采样）。
为了直观，设三维空间点P在彩色坐标系中的特征向量为OP，以此向量为轴作小角锥（图4），凡位于此小角锥内的空间点都视为相似的。
根据线性代数理论[9]，向量α，β间夹角θ为
张玉君地质勘查新方法研究论文集
式中，（α，β）为n维向量α，β的内积，｜ a ｜、｜β｜分别为向量a，β的长度。
当存在已知矿点或矿床时，可以利用光谱角法圈定与其有相似谱特征的靶区，以减少主分量分析所获异常中的非矿异常（如在139/31景中所做）；当存在两种以上已知矿点时，可以用光谱角法对主分量分析异常进行类别区分（如在137/39景中所做）。这两点是光谱角法在异常信息提取中对主分量分析法可以起的重要辅助作用。
主分量分析（PCA）
原理
遥感图像各波段间存在一定的相关性，为了减少相关性对分类的影响，常使用主分量分析法去相关。主分量分析基于变量之间的相互关系，在信息总量守恒的前提下，利用线性变换的方法来实现去相关性。由于所获各主分量之间不相关，故各主分量之间信息没有重复或冗余。
主分量分析的这一基本性质在蚀变异常信息提取中被充分利用。TM多波段数据通过PCA所获每一主分量常常代表一定的地质意义，且互不重复，即各主分量的地质意义有其独特性。用TM1、TM4、TM5、TM7等4个波段进行PCA，对代表羟基矿物主分量的判断准则是：构成该主分量的本征向量，其TM5系数应与TM7及TM4的系数符号相反，TM1一般与TM5系数符号相同。依文献[7]中有关地物的波谱特征，羟基信息包含于符合这一判断准则的主分量内，故此主分量可称为羟基异常主分量。
用TM1、TM3、TM4、TM5等4个波段进行PCA，对代表铁染物主分量的判断准则是：构成该主分量的本征向量，其TM3系数应与TM1及TM4的系数符号相反，TM3一般与TM5系数符号相同。同理，可将该主分量称之为铁染异常主分量。
由于异物同谱现象的存在，这些异常主分量还包含着非蚀变的地质因素，有待用其他计算方法乃至借助地质知识经目视解译加以区分。
借助模型试验探讨PCA的灵敏度极限
当用PCA提取遥感异常信息时，无论是羟基异常（用TM1、TM4、TM5、TM7）还是铁染异常（用TM1、TM3、TM4、TM5），都常常出现在第4主分量[3～7]，其本征值都是最小的，也就是说，蚀变遥感信息占全景信息量的很小份额，那么，蚀变信息量少到何种程度将被PCA丢失，即PCA的检测灵敏度下限是多少？
为此，首先我们设计图像模型（三）（1020×255×4），并将其分割为255×255×4四个子图，依次由左向右送入金矿蚀变岩、植被、辉长岩及冰的TM1、TM4、TM5、TM7波段数据，并令其按行或列方向递变。经PCA提取切割，获蚀变异常（红）、植被异常（蓝）和冰异常（绿），见彩版附图14（8）。
然后，对蚀变岩区逐步减半，每次都以辉长岩数据取代，再做PCA提取，直至蚀变岩区仅剩一行（255×1×4）,PCA仍有相应的结果，但此时相对信息量已小于，程序给出报告是（表1），可视为已达检出限，这时，蚀变岩原始数据在全图的份额（1/4×1/255=1/1020）小于千分之一。因此，可初步认为，用PCA提取蚀变信息的检出限优于千分之一。
表1模型三试验结果统计
将表1第二行本征向量分别除以TM5的系数，得到一组新数，把它们做为投影系数（表2），将TM1、TM4、TM7投影在TM5上，得到图5。这有助于理解PC4的构成。
表2PC4系数换算
图5PC4与TM1、TM4、TM5及TM7的关系
3误差理论某些基本概念的引用
在图像处理中，经常使用概率密度分布曲线（简称直方图），于是便产生两个问题：
（1）如何理解TM数据直方图常接近正态分布？
（2）是否可以使用标准离差σ作为遥感异常切割的尺度？
正态分布
我们知道，观测值的偶然误差成正态分布，而且早在1795年德国数学家高斯就推导出偶然误差或然率曲线的函数表达式，即高斯误差分布定律[8]
张玉君地质勘查新方法研究论文集
式中，σ称为标准误差。如果取k倍的标准误差，那么，任一观测值的误差介于±ka之间的或然率p如表3所示。
表3或然率与误差的关系
结合具体情况，当所面对的地区足够大时，可以近似地认为TM各波段数据以及其线性处理结果的统计性规律具有类似（在不严格的概念下）正态分布的特点：
（l）常常只有一个中心，即众值（当出现双峰时，往往是存在两类主宰性地质因素）；
（2）小偏离比大偏离出现的机会多；
（3）大小相等、符号相反的正负偏离机率接近，直方图近似对称于y轴；
（4）极大的正偏离和极小的负偏离机率都很小，直方图向两端迅速衰减。
究其原因，当地区较大时，不同岩性的出现具有随机特性。故而，描述偶然误差的高斯误差分布方程及相关概念可以被借用于TM数据处理中。
σ的借用
TM数据处理以多元分析为基础，在多元分析中，对应于误差理论中称之为标准误差的σ，是标准离差（或标准偏差），其定义为：
张玉君地质勘查新方法研究论文集
既然TM数据及其线性处理结果一般均有近似正态分布的直方图（如图6所示，为137/39景羟基主分量直方图），那么，在做异常切割或数据切割时，便可借用σ这个表征正态分布曲线的尺度。例如，主分量分析结果可以把均值 理解为代表区域背景，利用 确定异常下限和划分异常强度等级。异常总面积可用（1-p）/2近似计算，3σ级异常总面积仅约在×10-3之内。有了这一尺度，切割异常时可以减少主观任意性，并使操作较为规范化。
4遥感异常提取流程
图6137/39景羟基主分量直方图
在以上方法选择及多景图像蚀变异常提取研究的基础上，形成了独具特色的方法技术，即“去干扰异常主分量门限化技术流程”（图7），并以此作为蚀变异常提取快速遥感扫面的基本方法。
图7去干扰异常主分量门限化技术流程
流程图包括预处理和信息提取两大部分，预处理的作用十分关键，它的许多重要问题（如多种干扰去除、大气影响粗校正、太阳照射条件归一化等）尚须另文阐明，信息提取和后处理的技术细节也待补充。
5实例
现以甲马—驱龙火山沉积盆地铜多金属矿田为例，展示应用该流程进行异常提取的效果。
研究区位于冈底斯火山岩浆弧铜金多金属成矿带的冲江—甲马亚带中，区内广泛发育燕山—喜山早期岛弧型火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩，重熔、同熔型钙碱性岩浆杂岩，以及新生代碰撞后期生成的花岗斑岩等，具有火山弧→弧内盆地－岩浆弧等构造演化序次和时空叠加特点和与之相关但性质各异的热液流体蚀变和成矿作用，生成了相互关联且各具特色的矿化，积聚了巨大的矿产资源潜力。本区中－晚侏罗世火山弧阶段，以钙碱性火山岩系列组合为主，具多个火山－沉积韵律旋回，火山热液蚀变和矿化较广泛，如驱龙南火山喷流－热液型铜多金属矿，矿体呈似层状产于火山岩中，长70～1000m，厚10～50m，脉石矿物以石榴石、透辉石、符山石等为主，矿石矿物有黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、方铅矿和闪锌矿等；晚侏罗—白垩世弧内盆地阶段，堆积了巨厚的碎屑岩－碳酸盐岩层，成矿作用有海底热水喷流特点，如甲马铜多金属矿床，矿体呈似层状产于碳酸盐岩与上覆砂板岩之间的透辉石、斜长石矽卡岩中，矿体长，平均厚，潜在铜资源量达200万t，成矿作用与海底热水喷流、交代作用有关；白垩—新近纪岩浆弧阶段，大量中酸性岩基、岩株侵位于盆地中，与岩浆活动相关的热液流体蚀变、矿化作用广泛，如驱龙斑岩铜矿，矿化主要见于花岗闪长斑岩中，岩体呈小岩株状，出露面积约，岩体蚀变强烈，分带明显，从中心向外依次为石英－绢云母化带、高岭土－绢云母化带及青盘岩化带等，主要矿物有黄铜矿、斑铜矿和辉钼矿等。
遥感异常信息提取用137/39景数据（彩版附图14（9）），同时处理了两个时相的数据。效果评估准则是：①从多时相数据中提取异常的稳定性；②异常表征已知矿床、矿田的能力；③异常空间分布的规律性。3种方法提取的异常对比结果表明，主分量分析法提取的异常无论在异常的稳定性、分布规律性及与已知矿床、矿田对比性方面，均极大地优于比值法提取结果；光谱角填图法提取的异常，其“三性”稳定程度与参考光谱的选取有密切关系，科学地选取有代表性（波谱涵盖范围）的参考光谱是取得与其他方法之间可比性的关键。此外，甘甫平等[10]在驱龙地区，利用EO-1高光谱成像遥感数据开展的蚀变矿物提取，获得了高铝绢云母、低铝绢云母、高岭石、绿泥石＋孔雀石化等4种矿物异常，这为我们提供了对比不同类型数据、不同方法提取效果的机会。二者相比，除大片出现在阴影区的绿泥石＋孔雀石化在我们的图中没有对应的异常显示外，前3种蚀变矿物异常区均与我们利用主分量分析和光谱角法从ETM＋数据中提取的异常区基本相似，其差异主要表现为，前者提取的是单矿物分布，后者提取的是蚀变矿物的集合体异常。
本景遥感异常提取的效果仅从驱龙和甲马两个异常群的找矿前景就可见一斑。驱龙异常群呈东西走向的带状分布，长约15km宽约5km，全区铁染异常极为发育，羟基异常多呈斑块状叠置于其上。在已圈定的6个异常中，多数具有从中心向四周、从羟基到铁染、场强从强到弱逐步过渡的特点。其中，4、5号异常是目前正在勘探的斑岩铜矿区：1号异常呈北西走向，中部已证实有岩石蚀变，推测两端可能有斑岩体隐伏；2号异常西部及3号、6号异常，深部均可能有斑岩体。全区经光谱角法检测可知，不仅甲马型异常特征显著，而且1、3、5、6号异常均有驱龙斑岩铜矿区（4号异常）蚀变波谱特征。根据本区异常带规模、结构特征和铁染异常强大等推测，该异常群具有寻找大型斑岩型和热液型矿的前景。甲马异常群有5个异常组成，其中1号异常位于甲马铜多金属矿体上方，异常辅呈南北向，长，宽，铁染、羟基异常紧密相伴，前者异常强大，连续完整，后者的高强度异常呈斑块状叠置于铁染之上，形成4个强羟基蚀变中心。根据已知矿体及含矿矽卡岩带上遥感异常显示仅为不多的散点，异常的轴向与已知矿体倾向之间呈450夹角，以及异常规模巨大，具有斑岩型和热液型双重结构特征等推断，该异常形成时间应晚于甲马铜多金属矿，异常区深部可能有呈南北向带状侵位的斑岩体和历经数次的热液活动，甲马已知铜多金属矿深部矿体可能已被岩体侵入和热液活动强烈改造，据此推测该区可能是一个寻找大型富矿的远景区。
6结论和建议
（1）模型一、二试验及137/39景应用实例证明，以寻找大型、特大型矿为目的的遥感异常“遥感扫面”工作方法，应以主分量分析法为主，以光谱角法为辅；
（2）经模型三试验可初步认为，PCA的遥感异常检出限（蚀变岩所占像素比例）优于千分之一，但这一问题尚待进一步研究；
（3）ETM＋与高光谱分析结果的高度吻合，增强了利用ETM＋数据进行遥感异常快速扫面的信心；
（4）为了便于交流，建议对有关方法和异常的代号作如下规定：
遥感异常RSA（Remote Sensing Anomaly）
羟基异常OHA（Hydroxylate Anomaly）
铁染异常FCA（Ferric Contamination Anomaly）
主分量分析PCA（Principal Component Analysis）
光谱角制图SAM（Spectral Angle Mapper）
比值法RM（Ratio Method）
背景BG（Background）
灰度GS（Grey Scale）
参考文献
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THE METHODS FOR EXTRACTION OF ALTERATION ANOMALIES FROM THE ETM+（TM）DATA AND THEIR APPLICATION:METHOD SELECTION AND TECHNOLOGICAL FLOW CHART
Zhang Yu jun,Zeng Zhao ming,Chen Wei
（China Aero Geophysical Survey andRemote Sensing Center for Landand Resources,Beijing100083,China）
Abstract: This is the second paper among the serial articles on the new parameter for the prediction of the mineral resources: alteration RS RM（Ratio Method）, SAM（Spectral Angle Mapper）and PCA（Principle Component Analysis）were compared with each other by the analysis of their principles and by the model was selected as the main method and SAM as the supplementary essential concepts of the error theory were standard deviation σ was used as the measurefor anomaly flow chart“De-interfered Anomalous Principal Component Thresholding Technique”was practical application example for Qulong-Jiama anomaly group in Tibet was given in comparison with the hyperspectral results.
Key words: PCA；SAM；RM；Quantitative measure of anomaly slicing；Thresolding
原载《国土资源遥感》，2003,。