遥感的特性范文

时间:2023-12-15 17:33:03

导语:如何才能写好一篇遥感的特性,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

篇1

关键词 干气密封;结构及工作原理;主要参数

中图分类号 TH 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0214-01

1 干气密封概述

早在20世纪60年代末期,奠定在气体动压轴承应用的基础上,干气密封发展起来,并成为一种全新的非接触式密封。该密封利用流体动力学原理,通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。最初,采用干气密封形式,主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。由于密封采取非接触性的运行方式,因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响,尤其在高压设备、高速设备中应用,具有良好前景。随着我国密封技术的飞速发展,再加上干气密封的广泛应用,彻底解决了困扰高速离心压缩机运行中的轴封问题,密封使用寿命及性能都得到了很大提高,为机组稳定,长周期运行提供了保证,因此该技术的应用范围进一步扩大,凡使用机械密封的场合均可采用干气

密封。

2 干气密封与机械密封性能比较

机械密封是一种传统的密封型式,其特点是密封结构简单,技术成熟,加工精度要求不太高。其缺点是泄漏率高,故障频发。

干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式,与传统的机械密封形式相比较,采用干气密封技术,主要具备以下优势:

1)采用干气密封技术,可有效提高密封的质量与使用时间,确保设备安全、可靠、稳定运行。

2)采用干气密封技术,能源消耗

较小。

3)干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠,操作简单,在使用过程中不需要任何维护手段。

4)采用干气密封技术,泄漏量较少,应用效果良好。

3 干气密封工作原理

一般来讲,典型的干气密封技术,包含了静环、动环(旋转环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于弹簧座内,用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上动环(旋转环)配合,如图1所示。

这类密封与机械密封的区别在于,它是一种气膜的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度,通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。随着转动,气体被向内泵送到槽的根部,根部以外的无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用,增加气体膜压力。配合表面之间产生的压力,使静环表面与动环脱离,保持一个很小的间隙。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时,便建立了稳定的平衡间隙。

在有效确保动力平衡的基础上,密封中产生的作用力状况,如图2所示。

闭合力Fc,即弹簧力与气体压力之间的总和。其中,开启力Fo通过端面之间分布的压力,对端面的面积形成积分。在平衡状态下,Fc=Fo;其中运行的间隙约3微米。如果由于受到干扰作用,造成密封的间隙逐渐降低,此时端面之间的压力就会有所升高,此时Fc>Fo,端面之间的间隙也会有所降低,则密封就会达到一种全新平衡状态。通过该机制的运行,可在动环组件与静环组件之间形成较为稳定的气体薄膜,在一定的动力条件下,可实现端面之间的平衡状态,同时由于彼此分离、没有接触,因此不容易造成磨损,极大延长使用寿命。

干气密封的结构形式根据被密封介质的不同、介质压力的不

同及工作转速的不同又可分为单端面干气密封、双端面干气密封及串联式干气密封。

美国某公司从20世纪60年代末即开始研究干气密封技术, 到80年代已经完全达到实用化的程度,目前有不少外国公司可生产此类密封,并一度垄断了我国干气密封市场。而现在随着我国一些民族工业的崛起,我国已生产出了处于国际领先水平的干气密封产品,并已在国内许多石油化工企业中得到推广应用。

4 影响干气密封的相关参数

有关干气密封技术的运行技能,主要集中于密封运行的稳定性及使用寿命方面。而气膜的厚度参数,将对干气密封的泄漏量产生直接影响,即在干气密封技术运用过程中,会在密封面形成诸多间隙。一般情况下,对干气密封的性能产生影响的主要参数为密封操作参数与密封结构参数两种形式。具体分析如下。

4.1 密封操作参数

1)密封直径、转速的影响作用。经大量实践表明,密封的直径作用越大,则转速越高;密封的环线速度越快,则干气密封形式产生的泄漏量就越多。

2)密封气压的影响作用。一般情况下,如果存在干气密封的工作间隙,则其中压力越大,发生气体泄漏的可能性就越大。

3)工作介质温度、粘度的影响作用。有关工作介质温度产生的影响作用,主要原因是考虑到温度的影响,直接作用到介质粘度中。随着介质粘度的增加,动压效应有所增强,且气膜的厚度加重,同时加大了密封间隙中阻力。这种情况下,不会对密封泄漏量产生过大影响。

4.2 密封结构参数

1)动压槽的形状。以流体力学理论为出发点,在干气密封技术的端面形成沟槽,无论是何种形状,都将受到动压效应影响。尤其在数螺旋槽中,产生极大流体动压效应,且作用在干气密封动压槽中,产生一定气膜刚度,利于密封稳定性的提高。

2)动压槽的深度。如果干气密封流体的动压槽深度和气膜厚度处于同一个量级,则干气密封的气膜刚度处于最大值。在实际应用过程中,一般将干气密封的动压槽控制在3微米~10微米的厚度。

3)动压槽的数量。以实践数据来看,如果干气密封的动压槽数量趋向无限,则动压效应不断增强。但是如果动压槽的数量达到一定值,继续增加槽数,不会对干气密封的性能再产生影响。

5 结束语

由于采用了干气密封新技术装置的安全平稳、长周期提供了有力的保障。同时也说明采用新技术和新工艺是解决问题的一条有效途径。干气密封其密封端面在运行期间几乎无磨损,只在开停车时才出现很小的磨损。一旦有颗粒杂质进入密封腔,密封面压力槽根部很容易遭到磨损。因此,用于密封的气体一定要清洁无颗粒杂质。

参考文献

篇2

药物性肝损害(drug-induced liver injury,DILI),是指药物治疗过程中,由于药物或其代谢产物引起的肝细胞毒性损害,或肝脏对药物及其代谢产物的过敏反应所致疾病[1]。老年药物性肝损害一般指年龄超过65岁的DILI患者,年龄越大发病率越高。老年人的老年性药物性肝损害是老年人消化系统常见病及多发病,是具有潜在生命危险的中毒性疾病,由于老年人的机体免疫功能降低,脏器功能减退,基础疾病多,服用药物种类多数量大,极易造成肝脏损害,老年药物性肝损害越来越受到重视,故有必要探讨其临床特点。

1 易导致药物性肝损害的基础

疾病大多数老年患者伴有多种基础疾病。由于慢性疾病如:肾病、慢性支气管炎、肺结核、冠心病、高血压、糖尿病、肿瘤、自身免疫性疾病等全身性疾病,使机体抵抗力下降,同时需要服用大量药物控制病情;因此老年人的DILI发生概率随着年龄增大而增加,年龄对药物的生物学影响,尤其因血流减少而导致的肝脏对药物的改变,药物从微血管向肝细胞的弥散能力等都有改变。

2 药物性肝损害反应类型及其代表

药物药物引起的肝损害,既可以是普通治疗剂量药物导致的不能预料的特异反应,也可以由于摄入大剂量肝毒性药物所引起的中毒反应,既可以是涉及肝实质细胞或其胆汁分泌功能的急性肝损害,也可以隐袭性发展的慢性肝损害,主要分为急性活动性肝炎型、肝细胞伤害型、急性肝内胆汁淤积型和混合型。大量文献报道造成老年人DILI以中药类占的比例最大[4,5],其次为乙酰氨基酚、抗生素、非甾体抗炎药、胺碘酮和抗结核药物,这与患者对中药无毒的错误认识和平时滥用抗生素有关。

3 药物性肝损害的临床表现

老年性DILI的临床表现很复杂,最常见的是类似急性黄疸型肝炎或胆汁淤积型肝炎的表现,常有发热、乏力、食欲减退、肝肿大、黄疸和血清ALT、 AST等升高,轻者停药后症状在短时间内消退,重者可致爆发性肝功能衰竭。

4 药物性肝损害的诊断主要依据

发病的时间过程特点和临床诊断标准并排除其他因素,其时间特点包括以下几个方面:(1)可疑药物的给药到发病多数在1~12周。但既往已对该种药物有暴露史或致敏的患者可能在较短的时间内发病(1~2天),一年以前服用的药物基本排除是急性药物性肝损伤的诱因。(2)药物治疗停止后肝功能异常和肝损伤消失,常常数周内可完全恢复。如停药后临床表现在几天内消失而转氨酶在一周内下降超过50%以上,则对诊断非常有意义。(3)偶尔再次给予该药物可引起肝脏异常的复发。但不可故意重新给予可疑药物,特别是对免疫致敏性肝炎,重新给一片药物有时会引起暴发型肝炎。此外还需要根据老年人的生理心理特点,详细询问病史,排除其他引起肝损伤的病因,如有无肝胆疾病史、心功能不全、过量饮酒。肝活检有助于早期了解肝损害程度和病变类型。

5 药物性肝损害预防和治疗

合理用药是预防老年人DILI的最主要方法,根据老年人的药物代谢特点,尽可能选用肝毒性相对较小的药品,严格控制剂量,用药应注意个体差异,用药期间密切观测肝功能,避免长时间使用抗生素。老年人发生DILI后首先应立即停药,同时可通过洗胃、导泻、活性炭吸附、渗透性利尿、血透等方法清除肝毒性药物。维生素类、降酶药物可使肝功能好转;熊去氧胆酸、门冬氨酸可促进黄疸消退;静脉滴注促肝细胞生长素或前列腺素E保护肝细胞;在有免疫高敏性证据患者中可考虑使用皮质激素;维持水、电解质、酸碱平衡、补充蛋白质等全身性支持治疗也应及时跟上。

【参考文献】

1 叶维法.临床肝胆病学.天津:天津科学技术出版社,1994:718-729.

2 吴孟超,李梦东.实用肝病学.北京:人民卫生出版社,2011:302-303.

3 何健,刘利艳.药源性肝炎临床研究进展.医学信息,2011,(1):350.

篇3

关键词:ICU肺部感染;病原菌;耐药性

3讨论

作为医院感染的重要组成成分之一,ICU肺部感染愈发引起人们的重视,然而众多因素都导致防治ICU患者肺部感染成为临床工作的重大难题之一。ICU肺部感染患者本身多合并各类基础的慢性疾病,如糖尿病、肿瘤、肺心病等,患者本身免疫力低下,易受病原菌感染,且患者多已长期应用抗菌药,极易出现病原菌对临床常见抗菌药耐药的现象[5]。受医院实验条件限制或患者本身病情需要,现阶段临床上仍无法使用目标性治疗取代经验性药物治疗,因此探究病原菌耐药性特点对临床经验性药物治疗具有重大意义[6]。由本研究可知ICU肺部感染患者感染最多的为革兰氏阴性菌,尤以铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌等条件致病菌为主,革兰氏阳性菌和真菌感染较少,而临床用药不合理、医护人员操作不当、患者年龄因素或长期插管等因素都可导致革兰氏阴性菌进一步滋生[7]。综上所述,降低肺部感染发生率,临床上必须严密监测患者感染的病原菌及病原菌的耐药性,避免盲目用药,规范医护人员手卫生以及各项操作,做好消毒、隔离等防护工作[8],尽量避免医源性感染,同时也需不断完善科研工作,早日研发更适合临床的强效抗菌药物。

参考文献:

[1]朱志芬,王云.肺部感染病原菌检测与抗菌药物耐药状况分析[J].临床肺科杂志,2014,19(10):1816-1818.

[2]张会平,史广鸿,宋红岩,等.呼吸机相关性肺炎的病原菌分布与耐药性分析[J].临床护理杂志,2013,12(3):59-61.

[3]暨朝林.ICU肺部感染的病原菌分布与耐药性分析[J].大家健康,2014,8(13):1.

[4]张长春.ICU呼吸机相关性肺炎病原菌构成及耐药性分析[J].中华医院感染学杂志,2014,24(1):47-49.

[5]聂爱玲.呼吸重症病房肺部感染的病原菌分布及其耐药性研究[J].中医临床研究,2014,6(33):139-140.

[6]张妮.呼吸内科住院患者下呼吸道感染病原菌分布及体外耐药性监测[J].中国医药导报,2013,10(18):128-130.

篇4

[关键词] 消化道肿瘤;体外药敏试验;丝裂霉素;5-氟脲嘧啶;顺铂

[中图分类号] R735 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2012)05(b)-0048-02

消化道肿瘤是临床常见的恶性肿瘤之一,近年来,随着我国经济发展及生活质量的提高,不合理饮食对消化道肿瘤发生有促进作用,因此,消化道肿瘤发病率呈明显上升趋势[1]。同时,由于很多人对疾病意识不足,对消化道肿瘤的预防很难达到令人满意的效果,临床上接受治疗的消化道肿瘤患者其疾病往往已发展到晚期[2]。众所周知,单纯手术治疗消化道肿瘤的疗效一般都无法达到期望目标,大量研究表明,术后辅助放、化疗可以提高术后生存率及生存时间,减少复发。本研究对我院近期收治的30例中晚期消化道肿瘤病例手术切除标本行多种常规化疗药物的敏感性测定,以确定消化道肿瘤体外化疗药物敏感性与临床特征的相关性,现总结报道如下:

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2008年10月~2010年10月间于我院普通外科四病区住院并接受手术治疗的消化道肿瘤患者及其手术切除标本,共入选患者30例,其中,男18例,女12例;年龄25~85岁,平均68.5岁,多为老年人。术后病理Ⅰ期8例,Ⅱ期6例,Ⅲ期16例。所有患者均符合相关肿瘤诊断标准。

1.2 方法

1.2.1 化疗药物 本研究选用3种临床常用化疗药物:5-氟脲嘧啶(5-Fu,100 mg/L)、丝裂霉素(MMC,4 mg/L)、顺铂(DDP,4 mg/L)。

1.2.2 肿瘤细胞悬液制备 无菌条件下取新鲜手术切除的癌组织约1 cm3,用生理盐水冲洗或锐器剔除等物理方法初步去除其表面的血迹、脂肪、肠内容物等,放置入含有庆大霉素的RPMI 1640培养液转移至实验室。用含有庆大霉素的RPMI 1640培养液洗涤肿瘤组织3次,以进一步清除标本表面的血迹、脂肪,放置于无菌RPMI 1640培养液中,机械粉碎,加入0.5% Ⅳ型胶原酶3~5 mL,4℃消化12~16 h以去除纤维结缔组织,1 500 r/min离心10 min,弃上清,沉淀物中加入含有10%牛胎血清、青霉素及链霉素的RPMI 1640培养液,并吹打成细胞悬液,调整细胞浓度至1×106/mL。

1.2.3 药敏试验 试验设为3组,将3种临床常用化疗药物药液加入96孔板,将96孔板放置入37℃、5%CO2饱和湿度培养箱内培养48 h后,取出向每孔内各加入5 mg/mL MTT溶液20 μL后放回培养箱内继续培养4 h,然后向每孔内加入二甲亚砜100 μL,于摇床上摇晃5 min后,于酶标仪上以570 nm检测光密度值(OD值)。

1.2.4 药物抑制率计算 抑制率=(细胞对照组OD+空白对照组OD-试验组OD)/(细胞对照组OD+空白对照组OD)×100%,重复多次试验获得多组OD值,并求出其平均值以计算抑制率[3]。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析,采用单因素方差分析比较不同药物对肿瘤组织抑制率差异,采用χ2检验比较各药物抑制率的差异以及与临床分期等指标的相关性。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1不同药物对消化道肿瘤的敏感性情况

经过观察与分析,MMC最大抑制率为85.5%,最小抑制率为6.3%,平均抑制率为42.2%;5-Fu最大抑制率为81.2%,最小抑制率为4.4%,平均抑制率为35.6%;DDP最大抑制率为58.7%,最小抑制率为0,平均抑制率为31.2%。提示丝裂霉素体外化疗敏感性最强。

2.2 肿瘤分期与化疗抑制率的关系

本文结果显示,各药物在不同肿瘤分期下不敏感例数较多,高度敏感例数较少,各药物敏感性与肿瘤分期无相关性(P > 0.05)。

3 讨论

恶性肿瘤是严重威胁人类生命的疾病之一,其转移及复发是治疗失败的主要原因,手术切除联合术后辅助化疗已经成为大多数恶性肿瘤的治疗原则[4]。近年研究表明,术前辅助放、化疗可以在术前对肿瘤进行降级及降期,创造手术切除的机会[5]。近年消化道肿瘤的辅助化疗药物及相应给药方案得到了长足的发展,从最初的5-Fu、DDP到后来的氟脲嘧啶甲氨酸盐、卡铂、草酸铂等无论从疗效还是副作用方面都取得了很大的改进,但是由于恶性肿瘤存在异质性,即不同部位肿瘤的不同病理类型及相同类型肿瘤的不同分期与分级,其对化疗药物的敏感性可能存在不同。

体外化疗药物敏感性试验是为了选择敏感性高的药物而诞生并发展的试验方法,本文所采用的四唑盐染色法,基本原理为活细胞特别是增生期细胞的线粒体中琥珀酸脱氢酶通过能量代谢,能将MTT还原成蓝紫色的不溶于水的甲脂,而死细胞或红细胞无此能力,其形成量与细胞活力及活细胞的量成正比。因此,可通过酶标仪测定吸光度判断甲脂的量,再利用比色法间接反映肿瘤细胞活力及数量的变化,从而研究化疗药物对肿瘤细胞的抑制及杀伤作用[6]。

本试验采用作用机制不同的3种化疗药,其中,5-Fu与内源性甲酰四氢叶酸及脱氧胸苷酸合成酶形成不易解离的三联复合物,阻止脱氧尿苷酸甲基化为脱氧胸苷酸,从而影响肿瘤DNA合成,临床上曾应用其治疗胃肠道来源的恶性肿瘤。丝裂霉素C具有烷化作用,能与肿瘤细胞DNA双链交叉,连结或使DNA降解,抑制其复制,发挥抗肿瘤作用,临床上应用于膀胱癌[7]。DDP通过铂离子与DNA链上的碱基形成交叉联结,从而破坏DNA的结构和功能,导致细胞的死亡,临床曾将其应用于胃肠道来源的恶性肿瘤,现已为草酸铂替代[8]。本试验发现,不同药物对消化道肿瘤的抑制率有明显差异,敏感率排序为MMC > 5-Fu > DDP,这与临床常规用药有一定的差异,类似研究也有相同发现。本研究结果显示,MMC最大抑制率为85.5%,最小抑制率为6.3%,平均抑制率为42.2%; 5-Fu最大抑制率为81.2%,最小抑制率为4.4%,平均抑制率为35.6%;DDP最大抑制率为58.7%,最小抑制率为0,平均抑制率为31.2%。本研究结果还显示,各药物在相应浓度下敏感性与肿瘤分期无相关性(P > 0.05)。有报道称,依据MTT法试验结果化疗的患者较经验性用药的患者,在有效率、3年生存率、复发或转移率等方面存在优势。

总之,体外肿瘤药敏试验可以判定各化疗药对肿瘤组织的敏感性,为临床标准化化疗用药及个体化化疗提供依据,其作用机制独特,对消化道肿瘤的辅助化疗有一定帮助。

[参考文献]

[1] 魏嘉,刘宝瑞.DNA修复基因的单核苷酸多态性与铂类药物抵抗研究进展[J].中华肿瘤杂志,2006,28(3):161-163.

[2] 王立峰,刘宝瑞.药物遗传学和药物基因组学在肿瘤治疗中的应用[J].世界华人消化杂志,2006,14(3):318-323.

[3] Andre J,Boni C,Mounedji B,et al. Oxaliplatin,fluorouracil and leucovorin as adjuvant treatment for colon cancer [J]. N Eng J Med,2004,350(23):2343-2351.

[4] Folkesson J,Birgisson H,Pahalman I,et al. Swedish Rectal Cancer Trial:long lasting benefits from radiotherapy on survival and local recurrence rate [J]. J Clin Oncol,2005,23(24):5644-5650.

[5] Bosset JF,Calais G,Mineur L,et al. Enhanced tumorocidal effect of chemotherapy with preoperative radiotherapy for rectal cancer:preliminary resμlts-EORTC 22921[J]. J Clin Oncol,2005,23(24):5620-5627.

[6] Park DJ,Lenz L. Determinants of chemosensitivity in gastric cancer [J]. Curt Opin Pharmaeol,2006,6(4):337-339.

[7] Sadighi S,Mohagheghl MA,Montazeri A,et al. Quality of life in patients with advanced gastric cancer:a randomized trial comparing docetaxel,cisplatin,5-FU (TCF)with epirubicin,cisplatin,5-FU(ECF) [J]. BMC Cancer,2006,6:274-278.

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论文关键词;乙肝病毒携带者 慢性乙型肝炎 拉米夫定

草分枝杆菌F.U.36 药物同步联合应用 野生型乙肝病毒突变成为前-C区变异株

论文摘要:目的 以药物单独应用和药物联合应用的治疗方式,探索乙肝病毒携带者和慢性乙型肝炎患者获取HBV-DNA转阴的疗效与非特异性免疫激活药物选择应用的关系;方法 将255例HBeAg阳性和阴性的乙肝病毒携带者和慢性乙型肝炎患者随机分成2组;观察拉米夫定和草分枝杆菌F.U.36与中药(A组)和拉米夫定与中药(B组),对HBV-DNA的疗效作用,以及疗效的安全性问题等,疗程3个月,追踪观察9个月;结果1)B组对慢性乙型肝炎HBV-DNA的转阴率,显著地高于对乙肝病毒携带者的疗效,P<0,01;2)A组对慢性乙性肝炎HBV-DNA的转阴率,显著地高于B组的转阴率,P<0,01;3)A组对HBeAg阴性的乙肝病毒携带者HBV-DNA的转阴率,显著地高于B组和HBeAg阳性的乙肝病毒携带者的转阴率,P<0,01等,治疗过程未见有任何不良的反应;结论 非特异性免疫激活药物的选择应用与HBV-DNA获取转阴的疗效有关,HBV-DNA获取转阴的疗效与谷丙转氨酶获得复常的结果有关,进而获得了构成谷丙转氨酶异常的原因与非特异性免疫应答状态发生变化的结果有关,抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴的疗效与非特异性免疫应答能力获得提高或改善的结果有关等。

Abstract:Purpose asymptomatic carriers, chronic hepatitis B HBV-DNA to obtain the effect of negative results, with the drug alone or the relationship between the drug combination;Methods 255 cases will be positive and HBeAg-negative hepatitis B virus carriers and chronic hepatitis B were randomly pided into 2 groups; observation of lamivudine and Mycobacterium phlei FU36 and traditional Chinese medicine (A group) and lamivudine with traditional Chinese medicine (B group ), on the efficacy of HBV-DNA, as well as the efficacy of the security issues and so on, treatment 3 months, 9 months follow-up; Results 1)B group patients with chronic hepatitis B HBV-DNA to obtain the negative rate, significantly higher than that of the efficacy of asymptomatic carriers, P

Key words asymptomatic carriers, chronic hepatitis B, lamivudine, Mycobacterium FU36, simultaneous combination of drugs, wild-type hepatitis B virus pre-C mutation in the district as a mutant。

乙型肝炎是一种对人类健康构成严重危害的传染性疾病,我国现约有1.2亿乙肝病毒携带者(AsC)和2800万慢性乙型肝炎(CHB)患者,每年有23.7万人死于CHB,肝硬化或肝癌【1】,其中由于乙肝病毒(HBV)感染并导致肝病发生发展的原因与HBV-DNA的存在结果有关,因此抗HBV治疗清除HBV-DNA对防范AsC进展成为CHB,以及相关性肝病的发生具有非常重要的临床意义。拉米夫定作为核苷类的抗HBV药物,虽然具有显著抑制HBV复制的作用, 并对肝脏坏死和炎症的改善,延缓肝纤维化的发生,以及提高HBeAg血清转换等有一定的作用【2-5】,但是由于拉米夫定单独应用存在有至少需要持续应用1年以上,长期应用易发生YMDD型变异,停药后易出现HBV-DNA反弹,以及HBeAg血清转换率低等的问题,而与其它抗HBV药物或免疫调节药物联合应用又无明显提高抗HBV治疗的疗效作用【6-10】,所以现时抗HBV治疗呈现对HBV-DNA的疗效并不另人满意。更缺乏有效的药物和治疗方法解决AsC抗HBV治疗的问题。依此,我们以AsC进展成为CHB认为与特异性免疫耐受被部分打破的结果有关,但实际与临床展示的HBV感染的转归过程,以及呈现的疗效表现并不完全相吻合的表现为依据,选择应用拉米夫定与中药和拉米夫定和草分枝杆菌F.U.36与中药的治疗方式,对AsC和CHB抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴的疗效与非特异性免疫激活药物选择应用的关系进行了比对观察研究,现将初步的研究结果简要介绍如下:

材料与方法

一、临床资料

255例AsC和CHB为2005年1 -8月本院的门诊患者,其中男性157例,女性98例,年龄最大的为55岁,最小为14 岁,平均年龄为28.3岁,血中HbsAg 阳性持续时间超过6个月,其中1)HBeAg阳性的AsC为66例,HBeAg阴性的AsC为63例,HBeAg阳性的CHB为63例,HBeAg阴性的CHB为63例,2)HBV-DNA载量;66例HBeAg阳性的AsC为107.35±0.55,63例HBeAg阴性的AsC 为104.89.±0.49,63例HBeAg阳性的CHB为106.21.±0.59,63例 HBeAg阴性的CHB 为104.54.±0.63,3)ALT正常的有108例,ALT<1×ULN有21例,ALT>2×ULN126例,全部患者半年内未进行过抗HBV治疗,治疗前未并发有其它慢性感染性疾病等。

二、观察内容及项目

1、采用FQ-PCR法检测HBV-DNA拷贝数试剂盒及操作由中山大学达安基因诊断中心提供及协办,正常标准为

2、应用ELISA法测定HbsAg、抗-HBs、HbeAg、抗-Hbe、抗-HBc,试剂盒由上海科华公司提供,以阳性或阴性表示结果。

3、采用日本CL-8000全自动生化分析仪测定谷丙转氨酶(ALT),谷草转氨酶(AST)总胆红素(TB)等,试剂盒由上海科华公司提供,正常的标准;ALT为0-40U/L,AST为0-40U/L,TB为5.1-21umol/L。

三、治疗方法

A组;拉米夫定(由葛兰素史克公司提供) 100mg 口服 1 次/日,草分枝杆菌F.U.36(由成都金星健康药业有限公司生产)1.72mg 肌肉注射 隔日一次,1号中药协定处方 煎服 每日一剂(由本院配制),疗程为3个月。

B组:拉米夫定 100mg 口服 1 次/日,1号中药协定处方 煎服 每日一剂,疗程为3个月。

四、疗效判定标准

显效:HBeAg血清转换与/或HBV-DNA转阴,及肝功能复常

有效:HBeAg转阴,或HBV-DNA降低幅度>2 log10或转阴,或肝功能复常

无效:HBeAg阳性,HBV-DNA降低幅度<1 log10,肝功能仍处在异常的状态

五、统计学处理

数据用X±S表示,率的比较采用T测验

结果

一、B组对ALT<1×ULN的31例和32例HBeAg阳性和阴性的AsC无一例获取有HBV-DNA转阴的疗效,而对于ALT>2×ULN的HBeAg阳性和阴性的CHB则分别有10/33例(30.30%)和9/34例(26.47%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,相同的治疗方法对AsC和CHB抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,显示与ALT水平状态有关,结果见表1。

表1;B组对HBV-DNA的疗效与ALT水平状态的关系

ALT

HBV-DNA

例数 <1×ULN >2×ULN 复常数 阳性数 转阴率(%)

HBeAg(+)AsC

31例

4例

1例

31例

0例(0.00)

HBeAg(-)AsC

32例

6例

0例

32例

0例(0.00)

HBeAg(+)CHB

33例

33例

13例

33例 10例(30.30)

HBeAg(-)CHB

34例

34例

10例

34例 9例(26.47)

二、B组对ALT﹥5ⅹULN的HBeAg阳性和阴性的CHB有8/10例(80.00%)和8/9例(88.88%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而对于ALT<5ⅹULN的HBeAg阳性和阴性的CHB仅有2/23例(8.69%)和1/25例(4.00%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,相同的治疗方法对CHB抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,显示与ALT异常的水平状态有关,结果见表2。

三、B组对HBeAg阳性的CHB有10/33例(30.30%))获取有HBV-DNA转阴的疗效,而对于HBeAg阴性的CHB也有9/34例(26.47%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,相同的治疗方法对不同类型的CHB抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效无统计学意义(P>0.05)的原因,显示HBV-DNA获取转阴的疗效与HBeAg的存在结果无关,与ALT处在异常状态的结果有关,结果见表2

四、B组对HBV-DNA载量>105的HBeAg阳性和阴性的CHB 分别仅有2/18例和1/13例获取有HBV-DNA转阴的疗效,而对HBV-DNA载量<105的HBeAg阳性和阴性的CHB 则分别有8/11例和8/21例获取有HBV-DNA转阴的疗效,同样的治疗方法对相同类型的CHB 抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,显示与HBV-DNA载量有关,结果见表7

五、A组对HBeAg阳性和阴性CHB分别有23/30例(76.66%)和24/29例(82.75%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而B组对HBeAg阳性和阴性的CHB分别仅有10/33例(30.30%)和9/34例(26.47%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,不同治疗方法对相同类型的CHB抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,与非特异性免疫激活药物的选择应用的结果有关,结果见表2

六、A组对ALT﹥5ⅹULN的HBeAg阳性和阴性CHB分别有10/11例(90.90%)和8/8例(100%),而B组也分别有8/10例(80.00%)和8/9例(88.88%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,不同治疗方法对相同类型的ALT﹥5ⅹULN的CHB抗HBV治疗呈现对HBV-DNA的疗效无统计学意义(P>0.05)的原因,虽然显示与ALT处在显著异常状态的结果有关,与非特异性免疫激活药物的选择应用无明显的相关性,但是A组对ALT<5ⅹULN的HBeAg阳性和阴性CHB分别有13/19例(68.42%)和16/21例(76.19%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而B组则分别仅有2/23例((8.69%)和1/25例(4.00%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,不同治疗方法对相同类型的ALT<5ⅹULN的CHB抗HBV治疗呈现对HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,显示与ALT无明显的相关性,与非特异性免疫激活药物的选择应用则又有显著的相关性,结果见表2

表2;A组和B组对HBV-DNA的疗效与ALT水平状态的关系

表2;A组和B组对HBV-DNA的疗效与ALT水平状态的关系

例数 <5×ULN HBV-DNA转阴数 >5×ULN HBV-DNA转阴数

A组

HBeAg阳性的CHB 30例 19例

13例

11例

10例

HBeAg阴性的CHB 29例 21例

16例

8例

8例

B组

HBeAg阳性的CHB 33例 23例

2例

10例

8例

HBeAg阴性的CHB 34例 25例

1例

9例

8例

七、A组对HBeAg阴性的AsC有25/31例(80.64%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而B组对HBeAg阴性的AsC无一例获取有HBV-DNA转阴的疗效,不同治疗方法对相同类型的AsC抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,显示与抗HBV药物和非特异性免疫激活药物同步联合应用的结果有关,结果见表3。

八、A组对HBeAg阳性的CHB有23/30例(76.66%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而对于HBeAg阴性的CHB也有24/29例(82.75%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,相同的治疗方法对不同类型的CHB抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效无统计学意义(P>0,05)的原因,显示与HBeAg的存在结果无关,与ALT处在异常的状态,以及抗HBV药物和非特异性免疫激活药物的同步联合应用的结果有关,结果见表3 。

九、A组对HBeAg阳性的AsC仅有2/35例(5.71%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而B组对HBeAg阳性的AsC无一例获取有HBV-DNA转阴的疗效, 不同治疗方法对相同类型的AsC抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效无统计学意义(P>0,05)的原因,显示前者仅与HBeAg的存在结果有关,后者则与未应用非特异性免疫激活药物和HBeAg两个相关因素的存在结果有关,结果见表1和表3

表3;A组对HBV-DNA的疗效与ALT水平状态的关系

ALT

HBV-DNA

例数 <1×ULN >2×ULN 复常数 阳性数 转阴率(%)

HBeAg阳性的AsC 35例

6例

­—

2例

35例

2例(5.71)

HBeAg阴性的AsC 31例

5例

5例

31例

25例(80.64)

HBeAg阳性的CHB 30例

30例 26例

30例

23例(76.66)

HBeAg阴性的CHB 29例

29例 23例

29例

24例(82.75)

十、A组对HBeAg阴性的AsC有25/31例(80.64%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而对于HBeAg阳性的AsC仅有2/35例(5.71%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,相同的治疗方法对不同类型的AsC抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0.01)的原因,显示与HBeAg的存在结果有关,结果见表4

十一、A组对ALT<1ⅹULN的HBeAg阴性的AsC,ALT﹥2ⅹULN的HBeAg阳性和阴性的CHB分别有25/31例(80.64%),23/30例(76.66%)和24/29例(82.75%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,而B组对ALT<1ⅹULN的HBeAg阴性的AsC,ALT﹥2ⅹULN的HBeAg阳性和阴性的CHB分别仅为无一例,10/33例(30.30%)和9/34例(26.47%)获取有HBV-DNA转阴的疗效,不同治疗方法对HBeAg阴性的AsC与HBeAg阳性和阴性的CHB抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0,01)的原因,与ALT的水平状态和HBeAg的存在结果无关,与抗HBV药物和非特异性免疫激活药物同步联合应用的结果有关,结果见表4。

表4;不同治疗方法对AsC和CHB的HBV-DNA,HBeAg,以及ALT的疗效

HBV-DNA

HBeAg

ALT

阳性 转阴 阳性 转换

<1ⅹULN >2ⅹULN 复常数

A组

HBeAg(+)AsC 35例 2例 35例 1例

6例

2例

HBeAg(-)AsC 31例 25例 —

5例

5例

HBeAg(+)CHB 30例 23例 30例 21例

30例

26例

HBeAg(-)CHB 29例 24例 —

29例

27例

B组

HBeAg(+)AsC 31例 0例 31例 0例

4例

1例

HBeAg(-)AsC 32例 0例 —

6例

0例

HBeAg(+)CHB 33例 10例 33例 8例

33例

13例

HBeAg(-)CHB 34例 9例

34例

10例

十二、A组对HBeAg阳性的AsC治疗初期有29/35例(82.85%)获取有HBV-DNA下降幅度>2log10的有效结果,而B组对HBeAg阳性的AsC无一例获取有HBV-DNA下降幅度>2log10的有效结果,不同治疗方法对相同类型的AsC抗HBV治疗呈现HBV-DNA有效的疗效结果存在有统计学意义(P<0,01)的原因,显示与抗HBV药物和非特异性免疫激活药物同步选择应用的结果有关,结果见表5 ,

表5:不同时段两类治疗方法对HBeAg阳性AsC和CHB的HBV-DNA的疗效

AsC

CHB

A组

1.5个月

3个月

例数

35

35

无效

6/35

29/35

有效

29/35

6/35

显效

0/35

0/35

例数

30

30

无效

12/30

7/30

有效

14/30

2/30

显效

4/30

21/30

4.5个月

35

28/35

6/35

1/35

30

6/30

1/30

23/30

6个月

B组

35

29/35

4/35

2/35

30

5/30

2/30

23/30

1.5个月

30

30/30

0/30

33

31/33

2/33

3个月

30

30/30

0/30

33

28/33

5/33

4.5个月

30

30/30

0/30

33

25/33

8/33

6个月

30

30/30

0/30

33

23

十三、A组持续应用至疗程结束时有25/35例(71.42%)HBeAg阳性的AsC出现HBV-DNA>1log10的反弹后果,而对HBeAg阳性的CHB和HBeAg阴性的CHB和AsC无一例出现有HBV-DNA>1log10反弹的后果,相同的治疗方法在同样的治疗时间内呈现HBV-DNA反弹的疗效差异存在有统计学意义(P<0,01)的原因,显示前者与ALT处在基本正常的状态和HBeAg未呈现血清转换的疗效结果有关,后者分别与终止HBeAg生成和不存在有HBeAg,以及非特异性免疫激活药物的选择应用有关,与ALT的水平状态无明显的关系,结果见表5-6 。

表6:不同时段两类治疗方法对HBeAg阴性AsC和CHB的 HBV-DNA的疗效

AsC

CHB

例数

无效

有效

显效

例数

无效

有效

显效

A组

1.5个月

31

9/31

22/31

29

7/29

22/29

3个月

31

6/31

23/31

29

7/29

22/29

4.5个月

3 1

4/31

27 /31

29

6/29

24/29

6个月

31

6/31

25/31

29

5/29

24/29

B组

1.5个月

3个月

4.5个月

6个月

32

32

32

32

32 /32

32/32

32/32

32/32

0/32

0/32

0/32

0/32

十四、A组对HBeAg阴性的AsC和HBeAg阳性和阴性的CHB获得HBV-DNA转阴的疗效与HBV-DNA载量无明显的相关性,而B组对HBeAg阴性的AsC和HBeAg阳性和阴性的呈现HBV-DNA的疗效与HBV-DNA的载量存在有无相关性和有明显相关性的表现,不同治疗方法对相同类型的AsC和CHB因HBV-DNA载量所呈现的HBV-DNA疗效的差异存在有统计学意义(P<0,01)的原因,与抗HBV药物与非特异性免疫激活药物同步联合应用;非特异性免疫应答状态,以及ALT的水平状态等有关,结果见表7。

表7不同HBV-DNA载量与HBV-DNA疗效的关系

>106

105

<105

例数

无效

转阴

例数

无效

转阴

例数

无效

转阴

HBeAg(+)

AsC A组

27/35

27/35

0/35

5/35

5/35

0/35

3/35

1/35

2/35

AsC B组

22/30

22/30

0/30

8/30

8/30

0/30

4/30

4/30

0/30

CHB A组

6/30

2/30

4/30

13/30

1/30

12/30

10/30

3/30

7/30

CHB B组

4/33

4/33

0/33

18/33

16/33

2/33

11/33

3/33

8/33

HBeAg(-)

AsC A组

1/31

1/31

0/31

12/31

1/31

11/31

18/31

4/31

14/31

AsC B组

4/.32

4/32

0/32

6/32

6/32

0/32

22/32

22/32

0/32

CHB A组

1/29

1/29

0/29

15/29

2/29

13/29

13/29

2/29

11/29

CHB B组

0/34

讨论

HBV感染并由相关性抗原诱导产生的特异性免疫耐受,与HBV感染呈现的慢性化,以及HBeAg阳性的AsC抗HBV治疗不能获得HBV-DNA转阴的疗效等的结果有关,这已被广泛的认同并成为了全球的共识,但是HBeAg阳性的AsC进展成为CHB呈现免疫状态的改变认为与特异性免疫应答(部分免疫耐受)被打破的结果有关,除了部分活动明显的CHB外,CHB持续抗HBV治疗(48周)出现了与免疫异常关系并不十分清楚的HBV-DNA获得有70%左右的高阴转率,而在同样的治疗时间内与诱导特异性免疫耐受显著相关的HBeAg则仅有7.5%的低血清转换率【11】,CHB抗HBV治疗呈现的这种疗效结果与免疫耐受(部分免疫耐受)被打破的结果并不完全相一致的原因,除了表示HBeAg阳性的AsC进展成为CHB所呈现的免疫应答与特异性免疫应答无直接关系外,HBV感染诱导特异性免疫细胞凋亡所形成的免疫耐受不能获得自然恢复,而祛除或减轻抑制因子的作用可以使非特异性免疫应答的状态发生改变并获得改善或恢复的结果,支持了HBeAg阳性的AsC进展成为CHB,抗HBV治疗能够使CHB获取HBV-DNA高转阴率的结果,与免疫有关的相关因素可能与非特异性免疫应答能力获得提高或改善的表现结果有关。依此我们以抗HBV药物与中药(药物单独应用)及抗HBV药物和非特异性免疫激活药物与中药同步联合应用(药物联合应用)的治疗方式,对这一假设进行了观察研究,结果发现抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴的疗效与HBeAg阳性和HBeAg阴性,AsC和CHB,ALT<1ⅹULN和ALT﹥2ⅹULN,HBV-DNA载量>105和HBV-DNA载量< 105 ,以及药物单独应用和药物联合应用等多种因素有显著地相关性,其中与HBV-DNA获取转阴(包括HBeAg血清转换)疗效关系最为紧密的当属抗HBV药物与非特异性免疫激活药物的选择应用,主要存在有3个方面的依据;

1)对于HBeAg阳性的AsC,药物单独应用无一例呈现有HBV-DNA有效及转阴的疗效,而药物联合应用虽然最终与药物单独应用呈现对HBV-DNA无疗效作用的结果无显著性的差异;即仅有5.71%的患者获取有HBV-DNA转阴的疗效,但是治疗初期(1.5个月)则有使绝大多数病例出现HBV-DNA下降幅度>2log10的有效结果,不同治疗方法对HBV-DNA疗效的比对研究,不仅表明了HBeAg阳性的AsC抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴的疗效,与非特异性免疫应答能力的提高或和/或HBeAg呈现血清转换的疗效有关,而且更为重要的是由非特异性免疫低应答,HBV-DNA,HBeAg,以及特异性免疫耐受构成的HBeAg阳性的AsC,4个相关因素;即非特异性免疫低应答与HBV-DNA,HBV-DNA与HBeAg,以及HBeAg与特异性免疫耐受以“对应”关系的形式存在,并以此为基础将3种“对应”关系串联在一起构成复杂的“连环”或“连锁”的关系,形成与HBV生存有关的相互影响,相互制约,以及相互依赖的关系,构成了药物单独应用因不能解决与之存在有“对应”关系的另一相关因素的治疗问题,而药物联合应用因不能获取HBeAg血清转换的疗效(免疫背景因素不同),以及HBeAg的存在又有阻碍抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴疗效的作用(对HBV-DNA的保护作用),是导致两种治疗方法最终均不能使HBeAg阳性的AsC获取HBV-DNA转阴疗效的原因所在。

2)对于HBeAg阴性的AsC,药物单独应用同样存在有无一例呈现有HBV-DNA转阴的疗效问题,但不同的是药物联合应用则可以使80.64%的HBeAg阴性的AsC短期内(1.5个月)即可获取HBV-DNA转阴的疗效。两种治疗方法对HBeAg阴性的AsC抗HBV治疗呈现HBV-DNA疗效的反差结果,不仅验证了抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴的疗效仅与非特异性免疫应答和HBV-DNA两个相关因素有直接的关系,HBV-DNA构成免疫异常的表现形式与非特异性免疫处在低应答状态的结果有关,药物单独应用不能获取HBV-DNA转阴的疗效与抗HBV治疗不伴随有非特异性免疫应答能力的提高或改善的结果有关,而且更为重要的是HBV-DNA与非特异性免疫应答以“对应”关系的形式存在,形成的HBV-DNA与非特异性免疫应答即存在有相互“影响”或“制约”的关系,又存在疗效“互补”和“依赖”的关系,是药物单独和药物联合应用不能及能够使HBeAg阴性的AsC获取HBV-DNA转阴疗效的原因所在,同时也验证了HBeAg极其诱导产生的特异性免疫耐受对抗HBV治疗仅起到“影响”HBV-DNA获取转阴的疗效作用,特异性免疫耐受与AsC抗HBV治疗获取HBV-DNA转阴的疗效并不存在有“因果”关系。

3)对于HBeAg阳性和阴性的CHB,药物联合应用除基本解决了药物单独应用时存在的对HBV-DNA无转阴的疗效,疗效作用受限,以及转阴率低的问题等,结果相当于药物单独应用对谷丙转氨酶>5×ULN 的CHB所呈现的HBV-DNA转阴的疗效外,由于ALT获得复常和感染获得康复的原因与HBV-DNA获得清除的结果有关,HBV-DNA获得清除的原因与非特异性免疫应答状态发生改变的结果有关,而非特异性免疫应答状态发生改变的原因又与ALT出现异常的结果有关,又由于HBV-DNA获得转阴的疗效需要建立在HBeAg发生血清转换的基础上,HBeAg呈现血清转换的疗效需要建立在谷丙转氨酶处在异常状态的基础上,以及谷丙转氨酶处在异常状态需要建立在非特异性免疫应答获得提高或改善的基础上,所以两方面的相关结果致使药物联合应用能够使大多数HBeAg阳性和阴性的CHB获取HBV-DNA转阴的原因或机制,除了与药物联合应用能够同步解决HBV-DNA和非特异性免疫低应答的治疗问题有直接的关系外,药物联合应用对有免疫应答的HBeAg阳性的CHB呈现为免疫强化作用,并通过促使野生型乙肝病毒突变成为前C区变异株的途径,终止HBeAg生成并呈现HBeAg血清转换的方式,解除HBeAg对抗HBV治疗的影响作用,是HBeAg阳性的CHB能够获取HBV-DNA转阴疗效的原因所在等。

综上所述HBV-DNA与非特异性免疫应答存在有“对应”的关系,是药物联合应用可以使绝大多数仅存在有这两个相关因素的HBeAg阴性的AsC和CHB获取HBV-DNA转阴的疗效,并显示与ALT水平状态无关的重要原因,而由4个相关因素构成的HBeAg阳性的AsC和CHB,应用同样的治疗方法呈现对HBV-DNA的疗效则存在有非常显著的差异,其中HBeAg阳性的CHB能够获取HBV-DNA转阴疗效的原因,与非特异性免疫应答状态发生改变,ALT处在异常的状态,以及HBeAg呈现血清转换的结果有关,而HBeAg阳性的AsC很少呈现有HBV-DNA转阴疗效的原因,显然与非特异性免疫处在低应答和ALT处在正常的状态,以及HBeAg不能获得血清转换的疗效有关。因此深入研究ALT处在正常和异常状态的HBeAg阳性AsC和CHB的免疫状态,建立相关性免疫检测指标,开发更为有效的非特异性免疫激活药物(即提升非特异性免疫的压力作用),以及模拟免疫状态的变化制定治疗方案等,将成为最终解决AsC抗HBV治疗问题的重要研究课题。

参考文献

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篇6

 

N. Roshani , M. J. Valadan Zouj , Y. Rezaei , M.Nikfar

 

摘要:利用遥感数据特性来判读冰雪信息是获得水文参数的新方法。为了获取冰雪信息的特性,目前用于观测的气象台站的数量是远远不够的。本文通过使用远程遥感数据来消除这些缺陷。冰雪具有不同于绝大多数地物的光谱反射率特性,但是也有类似于云的反射特性。这可以用中红外波段来区分它们。本文主要论述了雪盖面积的提取,遥感影像积雪的判读等方面的研究。在这项研究中,我们使用地球资源卫星图像资料。

关键词:水文学  遥感技术  积雪制图  信息提取  雪盖面积

 

1 引言

通常,水文学家都想知道在某一山地有多少水以雪的形式存储,有多少水以液态形式储存。一般来说,这些指标都是难以被定量测量的,尤其是在山区(Najafzadeh,Abrishamchi,Tajrishi,2004年)。但是随着科技的进步,遥感技术正被广泛的用于各种极端天气下积雪的测量。遥感(RS)和地理信息系统(GIS)是两个正在越来越多地被用在冰雪研究的新技术。它们可用于观测积雪变化,通过结合气象资料分析,进行必要的向上或向下扩展研究,提出水文变化的反演模型。遥感提供了诸如提取雪盖面积和积雪水量的估测等方面的数据获取的优势。而这些数据对于融雪径流实时预报来说具有决定因素。

我们应该知道利用雪和冰在不同波段的反射来获取水文参数的遥感技术。为了利用遥感技术在水文上的应用,研究的资料应采用合适的图像。因此,我们应该界定标准,来选择一个合适的传感器。

据了解,将遥感、地理信息系统和适当的水文模型综合应用能够进行有效的水资源管理,能源生产和防洪减灾准确的估计(Tekel,2005年)。

在本文中,我们研究了遥感在获取水文所需参数方面的能力。为了达到这个目的,首先,考虑冰和雪的电磁波谱反射率的特性。其次,选择合适的标准传感器的解释。最后,对结果进行讨论。

2 冰雪的电磁波谱特性

考虑到积雪在电磁波谱的特性,在研究冰雪变化中,使用水资源遥感数据。在积雪研究波段的选择中,主要以可见光,红外和微波为主。

2.1 可见光和近红外波段

人们眼睛看到的新雪是白色的。这是因为雪在人眼敏感的波长范围(大概在0.4µm-0.65µm)具有较高的反射率。当新雪的反射率在可见光波段和红外波段下降时说明雪开始变老,而反射率的降低主要是由于诸如灰尘、花粉和大气气溶胶粒子等污染物的影响。在研究积雪中,通常使用可见光和近红外遥感数据的好处是因为图像较容易被解译。不过尽管积雪在一定程度上可以容易的被提取出来,但关于雪的含水量信息却很难获得(Tekel ,2005)。

2.2 热红外波段

热红外遥感数据相对于其他波段遥感数据目前很少被用于来测量积雪特性。因为我们应该认识到积雪的辐射光谱,以确定雪的温度。尽管收到一些限制,但是热红外遥感数据在判读有雪区和无雪区的边界时是很有用处的(Rezaei,2004年)。而像可见光和近红外遥感图像一样,云会对热红外图像的可用性造成影响。但是如果有云的话,云上的气温也可被测量的(Tekel,2005)。

2.3 微波波段

微波波段和微波传感器的大多数应用程序都对气候条件敏感。事实上,积雪的物理特性决定了它的微波性能。从性质影响的积雪微波响应包括:深度和水当量、液态水含量、密度、,颗粒大小和形状、温度、各层的地表覆盖物。由于积雪响应与它的状态变化有关,因此定期监测可被允许。从天气条件和测量时间上看,微波成像方面的优势是明显的,微波具有全天时全天候成像的特点。

在大流域,微波图像已被用来分析积雪和深度。然而,它们较低的空间分辨率降低了其在山区流域的可用性(Tekel,2005年)。

此外,微波的感应器可以穿透大雪,并获取有关它的信息,这是光学传感器不具备的能力。主动微波的传感器(例如合成孔径雷达)比被动微波传感器具有更好的空间分辨率,但需要更多的设备支持。

3 遥感传感器的选择

在降低成本和大覆盖范围水文应用中使星载遥感是比较受欢迎的选择(Samantha, 2004)。卫星平台的选择主要标准是空间、时间分辨率,盆地面积和气候条件等。利用遥感技术在进行积雪监测时,获取一个无云天气情况下的遥感图像是非常重要的优势。从这个意义上说,地球资源卫星和NOAA卫星图像比飞机数据要好的多。尽管现在NOAA卫星可以在小规模的地区分析,但由于其具有的空间分辨率,已经存在着许多成功的应用。陆地卫星也可用于小流域地区。然而,无论诺阿和地球资源卫星,它使用可见光和近红外波段的电磁频谱时,云的影响都是主要问题。虽然热红外波段不能穿透云层,但它们可被用于在夜间获取无云图像的可能性。

一种解决云问题方法是用被动或主动的微波数据。这两者都可以在夜间或白天获取。然而即使云问题被解决了,遥感图像的解译则是比光学图像更加困难的问题。微波图像判读困难主要是由于这些图像是从某一高度获得的地表或地下地物属性。

4 研究区概述

AlamChal冰川位于伊朗北部附近的马赞达兰省。AlamChal冰川是伊朗一座重要的冰川,其高程范围在3700m到4250m之间,其最大长度达到4.5km,最大宽度为2.25km。

5 研究方法与资料

在本文是基于ENVI软件利用陆地卫星数据及IRS_LISS图像进行积雪研究的。IRS_LISS影像波段不能反映积雪反射率,因为其使用的波段中没有合适的。但是利用陆地卫星的遥感数据,可以进行区分有雪区边界和无雪区边界。要获取积雪信息,我们通过使用归一化积雪指数NDSI进行提取。归一化积雪指数计算公式如下:

                 NDSI = [CH(b4)-CH(b6)]/[CH(b4)+CH(b6)]

式中,b4(545-564μm)和b6(1638-1652μm)为MODIS数据的可见光和短红外波段。

而且我们可以通过使用K-means非监督分类方法获取冰雪覆盖区面积。从陆地卫星数据上我们计算得到积雪覆盖面积为4.6km2。

5.1 新雪的提取

如上所述,雪在可见光区的高反射率而连续的新雪在红外波段的高反射率。要获得新雪信息,利用陆地卫星数据的第2和第4**的积雪的光谱反射率进行积雪识别。如下图所示,红色区域显示的即为新雪。

5.2 积雪的解译

如前所述,积雪在位于陆地卫星数据第4波段和第5波段中有个积雪反射率非常低的区域。我们选择第4波段和第5波段具有反射率低的成雪区域进行解译。如下图所示,绿色区域显示的即为成雪。

6 结果分析

获取遥感积雪数据最重要的参数是雪盖面积(SCA)。只是通过地面观测来估计雪盖面积是非常困难的,但是运用遥感影像数据则比较容易获取。

(1)卫星图像在计算雪盖面积以及山区和其他地区的冰川水文参数时具有很高的性能。

(2)对大规模流域的积雪进行监测时,MODIS和NOAA卫星图像是合适的。但对小规模流域积雪进行监测时,陆地卫星的影像是合适的,因为它的分辨率高于MODIS和NOAA卫星图像的空间分辨率。

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关键词 小波变换;遥感图像;高频信息;图像处理

中图分类号TP7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)47-0220-02

基于小波变换的遥感图像是处理高频信息形态数据源的主要方法之一,通过对基于小波变换图像技术的分析,总结了基于单小波遥感图像的基本方法和每种方法的优缺点,以及在分析小波图像和小波标架变换的基础上,提出了基于小波变换的图像算法和小波标架变换的图像算法。

1 压缩感知的基本原理

以小波为基的压缩感知的基本原理图像压缩处理对于航空、航天、军事侦察、灾害预报等许多领域至关重要,针对遥感图像噪声大、边界不清楚等问题,提出了应用小波变换对遥感图像进行压缩感知和边缘检测处理的方法。

1.1基于小波变换的边缘检测原理

以小波为基的图像压缩处理是技术关键的之一,寻求性能良好的压缩方法是一个重要的研究领域,通过对小波基设诛预滤波器构造以及图像处理中的问题分析,是解决图像处理的有效途径。因此,遥感图像的先验模型对于图像的视觉处理至关重要,对于图像的先验模型从多个角度进行研究,其代表主要有统计方法、 正则化几何建模方法和稀疏表示方法。

小波变换图像融合是将同一场景中多幅图像的互补信息合并成一幅新图像,以便更好地对场景进行观察和理解,为遥感图像提供一种加精确的分析方法,在研究小波变换特性的基础上,提出基于小波变换的图像融合方法。实验证明,该方法具有很好的融合效果。随着小波变换体技术的发展,小波变换数字技术已成为一个研究热点。在分析小波变换数字的基础上,提出基于提升格式小波变换的数字水印算法,该算法在对图像处理方面达到较好的效果。

1.2基于小波变换的图像数据压缩原理

随着现代信息社会对通信业务要求的不断增长,基于小波变换的图像数据压缩原理与通信网容量的矛盾日益突出。特别是具有庞大数据量的数字图像通信,更难以传输与存储,极大地制约了图像通信的发展,已成为图像通信发展中的瓶颈问题。图像压缩编码的目的就是要以尽量少的比特数表征图像,同时保持复原图像的质量,使它符合特定应用场合的要求。

基于小波变换的图像数据压缩原理是图像数据压缩发展史上一个新的里程碑,它在频率和位置上都是可变的,非常适合分析瞬态信号。当分析低频信号时其时窗很大,而分析高频信号时其时窗很小,这恰恰符合实际问题中高频信号的持续时间短、低频信号的持续时间长的自然规律。

2 以小波基为稀疏基的图像压缩处理方法

根据遥感图像中的不同地貌具有不同的频谱特性,人工建筑区相对其他区域具有较高的频率,提出了基于小波变换和数学形态学的遥感图像人工建筑区提取算法。

2.1对遥感图像进行小波变换压缩处理

将不同地貌的信息转换到不同频带,再对高频信息进行融合,并将融合后的高频信息中幅度变化剧烈的区域看作遥感图像的“山峰”,变化平稳的区域看作遥感图像的“盆地”,最后采用形态学重建的方法提取人工图像的压缩图像,实验结果表明,该算法具有快速性和准确性的特点。

目前遥感图像的种类繁多,针对中高分辨率的可见光成像的遥感图像进行分析发现,在遥感图像中不同的地貌呈现出不同的规律,在图像上的表现形式就是具有不同的纹理,所以对遥感图像的纹理进行粗分割,实际上就是对图像中地貌的一种粗分类,纹理分割的主要任务是将图像进行划分。

2.2遥感图像频率分布处理

以小波基为稀疏基的图像压缩处理相对低频,景物处于相对高频。根据小波变换多分辨率特点,图像经多层小波分解,得到的低层细节系数代表图像的相对高频部分,高层细节系数代表图像的相对低频部分。提出通过增大图像的高频细节系数,减小低频细节系数。利用视觉评价、平均梯度等方法评价实验结果,表明分析遥感图像频率算法的有效性。

遥感图像频率分布的特征一般主要有多光谱图像去云、多副图像叠加、云多传感器图像融合,遥感成像小波系数分辨率分析图像处理的成像过程中,由于高层细节系数的遮挡使获得的遥感图像变得模糊。运用图像处理技术,研究如何有效去除影响,成为了提高遥感数据利用率的必要途径。

3 遥感图像压缩处理的质量评价

3.1遥感图像压缩处理的质量评价

与小波相比遥感图像压缩处理的质量评价,不仅具有小波的多分辨率特性和时频特性,还具有很好的方向性和各向异性。小波的支撑域边长在该尺度下的基函数支撑域的纵横比可以任意选择,基函数的支撑域来逼近曲线的过程,由于它的基函数的支撑域表现为“长方形”,因而是一种更为有效稀疏的表示法。与二维可分离小波基函数的方向支撑域的各向同性不同,其支撑域表现出来的是各向异性的特点。

遥感图像压缩处理的质量评价表示方法都是采用单一基,另外一条遥感图像压缩处理的质量评价表示的途径是,基函数原子库的图像系统。通过遥感信号在完备库上的分解,用来表示信号可适应本身的特点,灵活选取以得到遥感压缩图像。小波分析用于平稳信号和图像的处理优于传统的傅里叶变换,已被许多应用领域的事实所证实。

3.2压缩感知处理的形态分量方法分析

基于压缩感知处理的形态分量方法的图像分解,较好的结合了变分方法和稀疏表示方法两类图像分解的优点,为图像处理问题提供了良好的处理机制。首先从关于图像形态分量分解的变分方法来看,研究朝着对图像结构和纹理等形态成分刻画更精细方向发展。通过关于压缩感知处理的形态分量结构和纹理分量的有效分离,由于目前所涉及的表示的主要有正交系统。随着压缩感知处理的形态分量表示理论的发展,通过不同的分类表示、稀疏性度量和正则化方法,可以导出不同的图像形态分量分析算法。

4结论

小波变换在遥感图像处理中的应用是近年迅速发展起来的新兴学科,具有深刻的理论意义和广泛的应用范围。小波变换在遥感图像处理中的应用是一种信号的时间尺度分析方法,它具有多分辨分析的特点,而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。

参考文献

[1]王仁.小波变换在遥感图像处理中应用思考[J].北京技术,2009(11).

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【关键词】Worldview-2;高分辨率;遥感地质

0 引言

遥感是20世纪60年代迅速发展起来的一门综合性探测地球表面及其它星球表面的技术,自产生以来,由于其包含信息量丰富,具宏观观测、动态监测特征,且耗时短、经济实惠,在城市规划、环境保护、地质勘探、农业、林业、军事等各个领域得到广泛应用。自遥感技术被引进地质调查工作,在其中扮演了重要的角色,不仅提高了地质研究的理论水平和制图精度,也提高了工作效率和成果质量,同时节约了经费[1-2]。

进入21世纪,随着航天遥感技术和卫星传感器技术的飞速发展,高空间分辨率遥感数据(空间分辨率达到厘米级)逐渐进入国民生产生活的各个领域,如土地利用现状调查及动态监测[3-4]、植被种类识别[5]、地质灾害监测[6-7]以及事故搜索营救(如马航失联飞机搜索)等。地质方面,在“重要成矿带矿产资源综合调查”项目中得到应用,并取得显著成果。高分辨率数据的应用使遥感技术在宏观观测基础上,更兼具了微观观测的特性,信息量显著提高,为地质矿产调查工作带来了新的机遇。但是高空间分辨率遥感数据在区域地质矿产调查中的应用尚不够成熟,现将实际工作中遇到的几个问题做如下探讨。

1 数据选择

目前地质调查中常用高分辨率数据有Worldview-2、QuickBird、GeoEye-1、IKONOS、Pleiades、spot等类型,各数据参数如表1所示。

Worldview-2遥感数据与其他高分辨率数据相比,除具相对较高的空间分辨率(全色分辨率46cm)及其他卫星具备的4个常见的波段外(蓝色波段:450~510 nm;绿色波段:510~580 nm;红色波段:630~690 nm;近红外波段:770~895 nm),还提供了其他4个彩色波段,包括: 海岸波段(400~450nm),黄色波段(585~625 nm),红色边缘波段(705~745 nm),近红外2波段(860~1040nm),增加了数据的波谱分辨率(图1,Worldview-2、QuickBird等高分辨率数据波段对比),使得Worldview-2数据兼具高分辨率数据与多光谱数据特性,信息量明显增大。

经西部成矿带遥感综合调查中实际应用,我们认为Worldview-2数据得益于其相对宽广的波谱范围,在各类高分数据中对地物识别能力的提高相对明显,可选择、组合的波段较多也提高了地学应用的有效性。但其轨道高度较高(770km),影像的垂向分辨效果受到一定限制,一些基岩区的岩性构造判别需结合低轨的QuickBird数据进行(450km)。

因此,高空间分辨率数据在对岩石、地层等地质信息解析时需灵活配置,但应重点依托Worldview-2数据,这样将更好的提高地质工作效率与工作质量。

2 遥感数据处理

高分辨率遥感影像的应用使遥感数据的几何精度和信息量呈几何级数增长,同时也给数据处理带来新的挑战。高分遥感数据处理主要包括数据预处理、彩色合成、正射纠正、数据融合与图像增强等方面。

预处理:主要包括大气校正、几何纠正、辐射校正等内容,以消除天气、卫星扰动、大气散射等因素的影响。

彩色合成:主要利用数据波段间的相关系数及最小值求取结果,根据均值相近、方差最大、相关系数最小的波段组合选取原则,确定影像的波段最优组合方案。

正射校正:WorldView-2数据正射校正采用RPC+DEM+GCP方法进行处理,RPC即有理函数模型,DEM为高程数据,GCP为地面控制点,包括多光谱数据和全色数据的正射处理。

数据融合:高分变率数据融合方法主要有HIS变换、GS变换、主成分分析法(PCA)、小波(Wavelet)变换,pansharpen变换等[8]。通过融合数据多光谱影像与全色影像,可达到二者优势互补的作用,即保证多光谱数据的光谱分辨率,又使其空间分辨率得到增强。

但是,高分辨率数据仅仅做上述处理就拿来做地质解译是远远不够的。实际应用中我们发现,高分辨率数据需重点做好图像增强工作,并针对山区普遍存在的山体阴影区做一些技术处理,这对提高高分辨率数据的地质解析力效果明显。

2.1 图像增强

遥感图像增强处理可选择波段组合法、比值组合法、主成分分析法、HIS彩色空间变换法和融合技术等,使需要的专题因子信息得到突出,扩大不同影像特征之间的差别,提高对图像的解译和分析能力(图2)。

WV-2数据862波段融合并经DEM校正图(左)与经上下频率截除拉伸、色调空间转换增强图(右)

2.2 阴影区处理

高分变率数据卫星具有低轨道、侧扫描特性,山区影像上不可避免地出现一些阴坡阴影区,为提高连续阴坡区可解译程度而不破坏全区影像色调影纹特征,图像处理过程中对连续阴坡区须进行掩膜+低频扩展处理(图3)。

3 高分辨率数据地质应用

WorldView-2数据具高分辨率与多光谱双重性质,信息量非常丰富,实际应用中如何充分挖掘其所蕴含的地质信息,是地质应用的难点所在。

3.1 多组影像合成比对解译

遥感解译若只在彩色合成好的影像上进行,WorldView-2多波段信息损失在所难免,难以充分挖掘数据所具有的丰富地质信息,实际工作中我们采用灵活的融合方式,针对具体岩性进行多组影像合成做比对解译,并对解译目标信息实施针对性增强处理,可有效的挖掘地质信息(图4,WorldView-2数据在同一地区的不同融合方式显示效果对比图)。

3.2 利用岩石实测波谱制取针对目标的专题影像

多组影像合成比对解译虽能有效的挖掘地质信息,但同时使解译工作强度呈几何级数增强,为减少解译工作量,可通过岩石波谱,寻找在Worldview-2数据上各目标岩石的光谱响应特征,并据此锁定目标岩石在整个波谱段上的吸收-反射高值区间,制取针对目标岩石的不同波段组合的专题图像。这在某些解译窗口上进行即时的、针对性明确的图像处理时尤其有用。

但该方法选择波段融合方式并非对任何岩石或任何地区均有效,岩石波谱与影像波谱之间的关系存在众多变量,仍须加强研究,如对解译区的主要岩石进行波谱实测,以实测结果作为实现影像上的岩性识别提取的依据之一。如根据岩石波谱实测结果进行分析,西昆仑塔县地区灰白色斑状花岗岩识别的有利波段组合为842(图5)。

3.3 多源数据综合应用

“重要成矿带矿产资源综合调查”工作中,应用了ETM、aster、Worldview-2、QuickBird等多源数据,建立了高中低分辨率数据协作机制[9],地质解译由低分(ETM+、Aster)到高分(Worldview-2、QuickBird)、由宏观到局部逐步展开,实现了调查区遥感地质信息的充分提取。

李淑琴等[10] 提出的不同光谱特性和不同的空间分辨率遥感数据融合方法,可充分发挥各数据优势,达到图像信息上的互补,提高了遥感影像判读的精度和可靠性。

3.4 地质应用效果分析

WorldView-2等高分辨率遥感数据具有丰富空间纹理信息与色彩信息,能够较好的辨别岩性[11],划分第四纪成因类型,圈定岩脉,识别层理、节理、劈理、小断裂等构造[12],还可圈定地表出露的矿化蚀变带[13]及矿化体[14],为地质矿产调查提供丰富的基础信息(图6,高分辨率遥感解译与1:20万地质图信息量对比),从而节省野外工作量,提升地质调查的效率。

4 结论

4.1 通过多种高分辨率遥感数据参数对比,认为地质调查工作中需灵活配置高分辨率数据,应重点依托Worldview-2数据,这样将更好的提高地质工作效率与工作质量。

4.2 对高分辨遥感数据处理,应在常规处理基础上,重点加强图像增强与山体阴影处理,以提高高分辨率数据的地质解析力。

4.3 WorldView-2数据具高分辨率与多光谱双重性质,信息量非常丰富,遥感地质解译中采用灵活的融合方式,针对具体岩性进行多组影像合成做比对解译,可有效的挖掘地质信息。

4.4 利用岩石实测波谱制取针对目标的专题影像,作为实现影像上的岩性识别提取的依据之一,可提高地质解译准确性与工作效率。但岩石波谱与影像波谱之间的关系存在众多变量,需要遥感地质工作者不断探索。

4.5 高、中、低分辨率数据协作应用与多源数据融合方法可充分发挥各数据优势,达到图像信息上的互补,实现遥感地质信息的充分提取,提高遥感影像判读的精度和可靠性。

4.6 WorldView-2数据具有丰富空间纹理信息与色彩信息,能够较好的提取地质信息,可为地质矿产调查提供丰富的基础资料。随着高分辨率数据应用方法的不断成熟,其在地质矿产调查中的作用将更为突出。

高分辨率数据在地质矿产调查中仍处于探索阶段,如何合理科学的应用高分辨率遥感数据服务于地质找矿,仍是遥感地质工作者需要探索的重要方向。

【参考文献】

[1]曾云.陆地卫星与遥感地质技术方法概述[J].湖北地矿,2000,14(3、4).

[2]刘刚,于学政.浅谈遥感技术在1∶5万区调中的应用[J].国土资源遥感,1997,1(31).

[3]余泽江,杨杰全等.高分辨率遥感影像在土地利用现状调查中的应用[J].中国科技信息,2008,(21).

[4]燕琴,张继贤等.IKONOS数据在土地利用动态监测中的应用方法研究[J].测绘科学,2002,27(2).

[5]李姗姗,田庆久.基于GeoEye-1影像光谱特性的红树林冠层种类识别[J].光谱学与光谱分析,2013,33(1).

[6]曾涛,杨武年等.面向对象的高空间分辨率遥感影像信息提取:汶川地震城市震害房屋案例研究[J].自然灾害学报,2010,19(5):81-87.

[7]孙娅林.高分辨率遥感技术在地质灾害监测中的应用[J].科技信息,2011(20).

[8]李丹,甘宇亮等.基于WorldView-2卫星的影像融合处理技术研究[C]//第十三届华东六省一市测绘学会学术交流会.

[9]张磊,包平.高分辨率影像数据在遥感地质调查中的应用[J].科技视界,2012(29).

[10]李淑琴,李华.高分辨率遥感影像融合方法应用研究[J].河南水利与南水北调,2012(16).

[11]金剑,田淑芳等.基于地物光谱分析的WorldView-2 数据岩性识别:以新疆乌鲁克萨依地区为例[J].现代地质,2013,27(2).

[12]赵佳楠,田淑芳.新疆塔什库尔干地区柯岗断裂性质及遥感地质解译[J].新疆地质,2013,31(2).

篇9

关键词: 高光谱分类; 组合光谱特征; 光谱导数特征; 导数光谱技术

中图分类号: TN919?34; TP751.1 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)14?0104?04

Research on combinational spectral features of hyperspectral images

CHANG Wen?juan, HE Ming?yi

(Earth Observation Research Center, Shaanxi Key Lab of Information Acquisition and Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China)

Abstract: The spectral characteristic curves of typical vegetation, minerals, soil and water body, and similarities and differences of their first?order and second?order derivatives are analyzed. The research demonstrates that the relevant characteristics of the reflection peak and the absorption valley bands of hyperspectral spectral characteristic curves can be quickly obtained by analysis and spectrum derivative technology, and there are different sensitive bands between original spectral curve and various order spectral derivative curves of different categories objectives. Therefore, it is proposed that the composition of these sensitive bands of hyperspectral original data and each order derivative curve can constitute combinational spectral features to optimize the performance of hyperspectral features and reduce the classification difficulty. The experimental results show that this combinational spectral features can realize the effective classification of hyperspectral images.

Keywords: hyperspectral classification; combinational spectral feature; spectrum derivative feature; derivative spectrum technology

0 引 言

近年来,高光谱遥感数据处理受到特别关注,IEEE高光谱遥感图像与信号处理?遥感进化(IEEE Workshop on Hyperspectral Image and Signal Processing ?Evolutional Remote Sensing,WHISPERS1)2009在法国召开首届大会,第4届大会于2012年6月在上海召开,IEEE遥感学报、传感器学报及图像处理学报等近来先后出版了有关高光谱遥感数据处理的多个专辑[1?4]。

高光谱遥感影像具有光谱分辨率高及图谱合一等特点,包含了丰富的空间、辐射和光谱三类直接信息,提供了比多光谱传感器更丰富和更精确的光谱信息,极大地提高了对目标与环境的识别能力,可有效地用于目标及环境的全像素、单像素、甚至亚像素级分类、识别与混合成分分析。

高光谱分类是高光谱数据分析和信息提取的重要工具,在当前乃至今后一段时间内都将是遥感领域的研究热点。与传统分类方法相比,高光谱分类面临的两个主要问题是:一是光谱分辨率高、光谱曲线近乎连续、数据量大、数据冗余严重、谱间相关性强;另一是空间分辨率有限、存在大量混合像元,“Hughes”现象凸现。影响目标分类与识别结果的主要因素包括3个方面:

(1)问题本身的复杂度,包括目标形态及尺寸,特别是目标材料对光谱的吸收、反射及散射特性,以及所处的时空、电磁及气象等环境情况;

(2)描述目标的高光谱图像特征的性能;

(3)分类器的分类能力与推广性。因此,高光谱特征中新信息的挖掘和高性能计算的技术在高光谱图像分析系统中变得非常重要。本文主要讨论优化高光谱图像特征的性能来提高高光谱遥感数据分类性能。

优化高光谱特征的方法有多种,其中一种有效的方法是从原始高光谱数据中寻找最有用的特征信息来挖掘有利于分类的光谱特征,譬如(1)采用从高光谱遥感数据中选择或保留敏感的有代表性的波段形成的数据集,称为特征选择或波段选择;(2)将高光谱遥感数据中经过某种测度指标和变换形成的新的数据集,称为特征提取。

另外一种优化高光谱特征的方法是使用附加信息,通常组合多种特征都能得到良好的分类性能。大多数高光谱处理技术的传统方法通常仅仅使用图像的光谱强度信息。近年来,已有研究人员在高光谱数据处理中利用从高光谱遥感原始数据中通过导数光谱技术提取的光谱梯度特征。在高光谱遥感特征分析等数据处理中,利用光谱梯度特征作为附加信息可以提升高光谱处理的性能。Wessman等使用森林光谱的一阶、二阶导数对树冠化学成分进行研究,并确定树冠化学成分与生物量以及导数光谱数据相关最密切的波段组合[5?6]。Demetriades?shah等综述了遥感中高分辨率导数光谱的应用潜力[7]。童庆禧等利用导数光谱分析方法对鄱阳湖湿地进行了生物量填图[8]。Tsai等研究了在高光谱数据分析中应用导数信息探测光谱特征[9]。Chang等提出使用光谱导数来提高光谱识别和鉴定的性能,提出一种称作光谱导数特征编码的方法用于高光谱特征分析[10]。

1 组合光谱特征

1.1 导数光谱技术

导数光谱(Derivative Spectrum)技术来源于测谱学,利用相邻波段间的梯度变化特征化高光谱光谱的变化信息,是分析高光谱遥感数据较为常用的一种有效技术和强有力的波形分析手段。采用如下公式分别计算光谱反射率的一阶、二阶和三阶导数:

(1)

(2)

(3)

式中:是波段i的波长值;;;分别是波长处的一阶、二阶、三阶导数;是波长的光谱反射率;是波长到的波段间隔。导数光谱技术具有一系列优越性:

导数光谱技术通过数学模拟反射光谱,计算不同阶数的微分值以便迅速地确定光谱弯曲点及最大最小反射率的波长位置,强调曲线的变化和压缩均值的影响。一般用的较多的是一阶或二阶导数技术。利用不同阶数的导数光谱则可以提取吸收波段的位置信息。对原始光谱反射率求解一阶导数光谱,即光谱曲线的斜率值,可以反映原始光谱曲线的变化速率,正极值处代表的是反射率增速最大的波段,负极值则是反射率减速最大的波段。而在一阶导数的基础上可以进一步计算二阶导数光谱,反映原始光谱曲线的曲率变化,正值代表反射率吸收区域,即“凹形”光谱曲线处,负值代表反射率反射区域,即“凸形”光谱曲线处。

导数光谱技术可以消除光谱数据之间的系统误差、减弱大气辐射、散射和吸收对目标光谱特征的影响,以便提取可识别地物的光谱吸收峰参数;亦可分辨重叠光谱,减缓光谱失真,去除背景噪声或不理想的信息影响,因而可能得到更好的精度。

1.2 组合光谱特征

物质的光谱特性是由物质本身包含的原子、分子与电磁波的关系所决定的,因此分析物质的光谱特性曲线是识别物质的有效手段。地物光谱特性研究在高光谱遥感技术及应用的研究发展中占有重要地位。根据地物的光谱特性不同可将地物分成植被、岩矿、土壤、水体和人工地物五大类。在给定目标情况下,根据光谱曲线上各个物体的特点,例如吸收谱、峰值谱及敏感谱等特点,可以用较少的谱段来有效区分并鉴别出各种目标,通常把这样的谱段组合称为目标的光谱特征。

由于组合多种特征作为优化的特征通常可以取得更好的分类性能,而且导数光谱技术虽是高光谱特征分析的有效手段,但是光谱梯度特征通常包含的信息量较少,致使仅仅使用光谱梯度特征的高光谱图像分类性能较差。因此本文提出组合光谱强度特征和导数特征作为组合光谱特征来提升高光谱分类的性能。

计算原始高光谱特性的一阶导数,由于一阶导数光谱曲线上量值为零的点,对应于原反射率光谱曲线上的极值点,由此可得出反射率光谱中极值点波长位置。在此基础上进行二阶微分处理后,可进一步区分原反射率光谱的极大值点与极小值点,即二阶导数大于零的一阶导数光谱过零点为原反射率光谱的极小值点,二阶导数小于零的一阶导数光谱过零点为原反射率光谱的极大值点。因此,利用不同阶数的导数光谱便可以迅速确定原始光谱曲线的吸收谷和反射峰的位置信息和相关特征信息,获得目标的敏感波段信息。而在给定目标的情况下,根据各个物体的吸收谱、峰值谱和敏感谱等特点,便可以用较少的谱段来有效区分、鉴定出各种目标。如此可将原始高光谱遥感特性曲线的敏感波段、一阶导数特征的敏感波段、二阶导数特征的敏感波段组合构成特征波段,有效实现高光谱遥感分类。

然而由于大量的光谱梯度特征附加在原始高光谱遥感数据上,简单的组合这些特征必然加重高光谱遥感的维数灾难,引起过维问题,因此须在分类之前,采用特征提取或特征选择方法降低高光谱数据的维数,提升运算效率,利于后续高光谱分类。

2 实验与结果分析

2.1 典型地物光谱特征分析

实验说明:绘制典型植被、岩矿、土壤、水体的高光谱特性曲线及其一阶导数和二阶导数曲线,分析各类典型地物高光谱原始数据及一阶、二阶导数的特点。

如图1所示,植被的光谱特征与其他地物迥然不同,有非常鲜明的特点,利用植被的光谱特征可以区分植被与其他地物。观察不同植被的原始及其一阶、二阶导数光谱曲线,可以看出不同植被的光谱曲线虽形态各异,但植被的光谱特征及其一阶和二阶导数均呈现相似性。不同植被的反射率光谱曲线,光谱曲线总是呈现明显的“峰和谷”的特征。植被一阶、二阶导数值虽各不相同,但是一阶导数过零点的位置以及相应位置二阶导数的正负值却惊人的相似,说明原各植被光谱曲线的吸收谷和反射峰位置相近,即这些光谱曲线在0.55 μm,1.6 μm,2.2 μm左右存在反射峰,在0.65 μm,1.4 μm,1.9 μm左右存在吸收谷,0.7~1.3 μm范围内反射率值较高,反映了植被的光谱特性的相似性。总之,不同植被之间的光谱变化主要体现在吸收谷、反射峰和反射率平台的强度上的差别,然这些特征的反射峰、吸收谷所在的位置基本没有变化。

不同矿物原始及其各阶导数光谱曲线图说明不同类型的矿物其反射率光谱曲线及其一阶和二阶导数曲线大不相同,吸收谷、反射峰所在位置及特性差别较大,通过主要特征和次要特征不同组合的分析比较,便可得到每类矿物区别于其他矿物的有效参数和无效参数。

不同土壤原始及其各阶导数光谱曲线图表明不同土壤的光谱反射率均随着波长的增加而逐渐升高。二阶导数基本围绕零值上下波动,且波动幅度较小,无明显规律。因此导数光谱技术能消除植被光谱分析中土壤成分的影响,土壤光谱的影响可在很大程度上得以消除,二阶导数便可非常好的消除土壤背景。

不同水体原始及其各阶导数光谱曲线图表明水体的反射率总体上比较低,不超过10%,一般为4%~5%,并随着波长的增大逐渐降低,二阶导数基本为零。

综上所述,通过导数光谱技术,可以快速分析出高光谱特性曲线的反射峰和吸收谷谱带的相关特征,这些特征可作为附加信息与其他特征构成组合光谱特征应用于高光谱检测、分类与识别中。

2.2 组合光谱特征的建立

实验说明:采用原始、一阶导数及二阶导数光谱特征的组合光谱特征对斜辉石和天青石进行分类。实验数据来自USGS光谱库。实验结果表明组合光谱特征可有效实现高光谱分类。图2(a),(b)分别为斜辉石的反射率曲线和组合光谱特征,(c),(d)分别为天青石的反射率曲线和组合光谱特征。可见,组合光谱特征差异较大,易于分类。

图2 组合光谱特征高光谱分类

3 结 语

本文研究了光谱一至三阶导数特征,分析了典型植被、岩矿、土壤和水体地物的特性曲线及其一阶和二阶导数的特点与异同。研究表明不同类别地物目标在原始光谱曲线和各阶光谱导数曲线上存在不同敏感波段。进而提出了将原始数据和各阶导数曲线的敏感波段综合起来构成组合光谱特征用于高光谱遥感分类的方法,实验表明综合利用这些特征波段可大大降低对分类器的要求并可提高分类性能。关于多类别组合光谱特征的建立等另文讨论。

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篇10

[关键词]遥感技术 地质矿床 矿产勘查 影像分析

[中图分类号] P627 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-8-206-1

0引言

遥感技术用于地质找矿是人类成功驾驭遥感技术的一个重要举措,遥感技术能根据探测器感知到的图像,为地质勘查工作提供可行性分析资料,并为找矿、开采过程提供实际地貌资料,地矿勘查工作在密切联系理论和实践的基础上,既有利于顺利开展工作又提高了工作绩效。遥感找矿技术在地质矿产勘查中的应用,其高效、宏观、多光谱、多层次、多时相的技术优势为新疆矿产大区地质勘查工作提供了广阔的前景,在加快国家西部开发战略和新疆开发建设等项目上具有重要的现实意义和战略意义。

1遥感技术概念

任何物体都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的特能,在同一光谱区内,不同的物体反映出的光谱特性不同,同一物体在不同光谱区内的反映也有很大差别,或者是同一物体在不同的时间、地点,受太阳光照射角度不同,它们对光谱的吸收和反射也有所不同。遥感技术根据物体的光谱特性原理,从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等目标进行探测和识别,然后对物体做出判断。在数字地球框架下,将遥感技术与传统地质方法、现代信息技术相结合,对遥感信息进行延伸应用和信息化,提高矿产资源的勘查效果。当前,露出地表的矿藏越来越少,勘查目标已转向地下深处隐伏的矿床,找矿难度更大,同时,采用各种地学手段获取丰富信息资源为遥感信息和其他地学信息的集成创造了一定的条件。遥感探测技术通常采用红光、绿光和红外光三种光谱波段,其中红光段用于探测植物生长及变化和水污染等,绿光段用于探测地下水、岩石和土壤特性,红外光段探测土地、矿产及资源。

2不同岩区矿床的遥感技术应用

新疆区域辽阔,地壳经历了漫长曲折的发展过程,最古老的的是由麻粒岩、变粒岩、片麻岩和混合岩组成的晚太古界,构成塔里木古陆的陆核,中上元古代时期,发育了一套浅变质的陆缘碎屑岩和碳酸盐岩,使陆壳扩大、增厚,成熟度明显增高,震旦纪到二叠纪共出现4个板块活动活跃期。板块构造活动造就了新疆境内复杂的地质环境,为新疆提供了多矿种、多类型的矿产资源。多类型矿床使得遥感技术所显示的地质图像多样,因此只有充分了解遥感技术在不同矿床类型中的应用,才能分析矿床类型、了解实际地矿情况。

2.1变质岩区矿床

利用常规方法在变质岩区找矿难度较大,而遥感技术则能克服其地形地质复杂的难题,通过对岩区地质基础作深入的了解和分析,对遥感图像中展示出来的特定影纹结构和色调进行图像处理和详细分析,可从中寻找出各种成矿因素以及遗漏的分析要点等成矿信息,而且遥感技术还能对岩区地质图像进行叠加技术处理,有利于地质人员对岩区的复杂构造和活动进行分析,找出岩区含矿迹象和成矿的分布规律,作为有力的寻矿证据指导寻矿工作。

2.2岩浆岩区矿床

岩浆岩区矿床是由岩浆及火山活动侵入矿区造成的,通常出现在火山附近特别是内生金属矿区。受火山活动及岩浆入侵影响,这类矿床距地面较深,大多处于地质断层处,位于火山附近或地质活动活跃的地区,因此利用遥感技术对该矿床进行感知时,呈现在遥感图像上的岩浆岩区矿床具置较为复杂,可通过地形结构图分析地区成矿条件,根据其周围的火山岩石结构特点来分析地矿地点和分布及寻矿工作的可行性,利用遥感图上地质断层的特点来确定地矿具体方位。

2.3表壳矿床

表壳矿床形成受当地地貌影响较大,根据表壳矿床特点可以分为近代风化壳矿床和砂矿,其矿物质大多为化学性质较稳定的锰、铝、金等矿元素。砂矿和近代风化壳矿床分别存在不同的地点,通过遥感图像对地质地貌进行正确分析可发现这两类矿床,其中砂矿主要存在于低山丘陵的河谷区,近代风化壳矿床一般存在地形地质相对平缓稳定的高平台地区,不过一些岩溶洼地、破碎带或凹地也存在这类矿床。

2.4沉积岩区矿床

沉积岩区矿床的形成受某些岩性地层影响偏大,必须利用航空遥感技术才能获取到有价值的研究资料,得以了解矿床区域构造及成矿条件。这是一般遥感图片难以完成的。

3遥感找矿技术在地质勘查中的应用

3.1遥感影像线性结构与成矿的关系

据有关研究表明,大部分遥感影像线性结构所反映的是构造应力作用下的岩石软弱带、变形带或应力集中带,这是导矿和容矿的场所,也可能是一些成矿沉积盆地边界的控制因素。我们可以通过对遥感影像线性结构进行综合分析,了解区域内的成矿规律,从而明确出找矿方向。由地质地貌形成线性结构影响着成矿的各种可能性,通常,大部分矿产都分布在这些地质地貌出现过较大变化的地区,如一些矿田或成矿带分布在巨型断裂带上,不过也有一些具有工业远景的矿床分布在主干断裂斜交或平行的次级断裂和节理带中。分析研究地质矿床遥感图像,我们还可以通过感知地形构造发现一些矿区特点,其中一些岩浆区矿床多分布在岩浆沿大型剪切带侵入扩容拐点区内,研究利用遥感图像,并对图像作相关技术处理后,便可将找矿方向锁定在一定区域内,对这些区域附近一带进行重点勘查即可,节省了大量勘查工作,提高了勘探效率。

3.2利用遥感多波段技术分析矿产分布及成矿关系

矿床出现矿化和蚀变后,其物质的组成和物理、化学性质都会与原岩发生变化,会有构造的显现,地形地貌呈现出异常,以致于在遥感影像上出现光谱反映出来的色调和色度上的差异,具体可表现在各种比例尺的多波段影像上,根据多波段影像色、形、线、纹、环的特征对影像进行目视和机译后提取应有的信息,对蚀变矿化有利的岩性、构造形变情况及过程进行判识,并分析导致这些特征的机制,为综合分析提供前瞻信息。通过红外航空遥感图像等多波段遥感图像对成矿相关的岩石、地层、构造及围岩蚀变带等地质体进行解译,可运用目译解译和遥感图像处理技术提取矿产信息。同时,还可利用机译将矿产解译成果与地球物理勘探、地球化学勘查资料进行综合处理,圈定出成矿远景区,提出预测区和勘探靶区。