一、内容概述Tetracorder是美国地质调查局（USGS）的Clark等人开发的一个高光谱矿物填图软件，主要用来处理AVIRIS数据，但也可以处理其他高光谱数据。该软件的开发较早，从1990年开始，经过十来年的修改完善，现已经很成熟。Tetracorder包含400种以上的矿物、植被、雪地和人造物体的标准光谱库，而且还在不断补充当中。该软件最大的特色是融入了“专家系统”的概念，即在专家知识的基础上，利用专家系统决策支持工具（即各种算法），来识别光谱所含矿物信息，并生成矿物分布图。该软件集成了多种常用的光谱数据处理与分析算法，能针对特定问题选择不同的算法，然后对结果进行评估，并利用专家系统的决策功能，实现矿物光谱自动化识别与填图。Tetracorder专家系统通过一种或多种可诊断的吸收特征来识别地表物体，就算是对吸收特征比较接近的矿物，也能取得良好的识别效果（Dalton et al.，2004）。Tetracorder采用的算法中有两种是最基本的（Clark et al.，1990，2003；Clark and Swayze，1995）：一是连续去除光谱法，旨在提取出吸收特征；二是最小二乘法，旨在计算出遥感光谱与库参照光谱之间的拟合程度。Tetracorder程序源代码现在已经在USGS光谱实验室的网站上公开，它是用RatFOR语言编写的，但可以转换成C语言或FORTRUN语言。二、应用范围及应用实例Tetracorder软件可应用于对地表矿物进行识别和填图，检测酸性岩质排泄物的来源，或对植被类型、冰、融雪、水及水污染进行填图。矿物填图结果可运用于地质填图、检测断层，并且对风化、矿化、热液蚀变及其他地质过程提供更好的认识。场地环境评估，例如酸性矿山废水源区填图，可帮助加快场地治理，节省治理所需时间和成本。除了地球表面以外，成像光谱和Tetracorder软件还被用于探测火星、月球表面的大气、海洋与陆地。（一）地质应用以内华达州Cuprite矿床为例，先将AVIRIS数据转换成表观反射率，以清除大气吸收与散射以及太阳响应的影响。然后用Tetracorder自带的算法，对这些反射率数据进行分析，一共搜索了254种光谱类型，得出了拟合、深度与拟合、深度3种类型图像（762幅）。根据像元的空间分组情况，按照拟合值大于临界阀值的标准，识别出了大约70种光谱类型。这些类型中有些是植被，有些是矿物，约有45种最清楚（图1）。Cuprite地区发育两套不同时代的热液系统，显示出蚀变分带相叠加的特征。根据矿物分布图，不仅可进一步研究该地区遭受的热液活动，还可以发现新的隐伏断层。图1 Cuprite矿区AVIRIS数据的Tetracorder分析结果（据Clark，2002）（据USGS于1995年获得的内华达州Cuprite矿区的AVIRIS数据，图件由Tetracorder 3.3生成）（二）环境应用位于科罗拉多州中部的莱德维尔（Leadville）矿区是一个开采了100多年的废弃矿山，已对环境造成了严重污染。矿山开采留下的废石与尾矿中，含有黄铁矿和其他硫化物、硫酸盐等，覆盖面积达30km2（包含莱德维尔市）。首先采集了莱德维尔地区的AVIRIS数据，并利用Tetracorder系统进行了矿物填图。经过野外检查，其结果比较准确。矿物分布图（图2）显示了蚀变区所在，那里是酸性岩排泄物的源区，因而引导人们将治理工作集中到这些污染物的源区。黄铁矿风化后变成黄钾铁矾，使水质变酸，从岩石和土壤中过滤出了重金属。这样，黄铁矿与黄钾铁矾的分布图就表示酸性水的来源区。其他尾矿堆积中不含与酸性岩石有关的排泄物，提示调查人员不需要对这些地方进行清理。根据这项研究结果，美国环保局估计成像矿物填图技术为环境修复治理节省了至少200万美元，并且减少了清理时间至少约2.5年。图2 莱德维尔地区的Tetracorder分析矿物图（与正射影像图相叠加）（据Clark，2002）三、资料来源Clark R N，Swayze G A，Gallagher A J et al.1993.The U S Geological Survey，Digital Spectral Library：Version 1：0.2 to 3.0 microns.US Geological Survey Open File Report，93～592Clark R N，Swayze G A，Livo K E et al.2003.Imaging spectroscopy：Earth and planetary remote sensing with the USGS Tetracorder and expert systems，J.Geophys.Res.，108（E12），5131，doi：10.1029/2002 JE001847，pages 5～1 to 5～44（http://speclab.cr.usgs.gov/PAPERS/tetracorde）Dalton J B，Bove D J，Mladinich C S et al.2004.Identification of spectrally similar materials using the USGS Tetracorde ralgorithm：the calciteu2043epidoteu2043chlorite problem.Remote Sensing of Environment，89，455～466
