遙感找礦技術(shù)方法

1、技術(shù)方法：以現(xiàn)代成礦理論為指導(dǎo)，以遙感物理模型為支撐，輔以多源、多尺度的遙感數(shù)據(jù)，在現(xiàn)代成礦理論指導(dǎo)下，總結(jié)分析區(qū)域成礦地質(zhì)特征，研究區(qū)域成礦背景和成/控礦要素，針對工作區(qū)不同成礦類型初步建立遙感找礦模型，在典型礦物波譜測試的基礎(chǔ)上，通過遙感地質(zhì)解譯、礦化蝕變信息提取、篩選與分級，獲取與區(qū)域成/控礦作用有關(guān)的巖石、地層、構(gòu)造、礦產(chǎn)等信息，通過適當(dāng)?shù)囊巴怛?yàn)證工作和多元地學(xué)信息的綜合分析，初步查明區(qū)域成、控礦地質(zhì)條件和礦化（蝕變）類型，開展礦產(chǎn)資源遙感綜合評價(jià)，提供一批礦致異常和找礦線索，為后續(xù)礦產(chǎn)資源勘查提供一批找礦遠(yuǎn)景區(qū)和找礦靶區(qū)，同時(shí)也為后續(xù)地質(zhì)調(diào)查提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。質(zhì)量控制數(shù)據(jù)獲取幾何糾正、配

2、準(zhǔn)、鑲嵌找礦預(yù)測波譜反演方法技術(shù)研究全分辨率解譯底圖影像底圖制作 遙感異常查證及樣品測試質(zhì)量控制質(zhì)量控制成果報(bào)告圖像解譯波譜反演遙感解譯遙感異常分級去除干擾遙感異常提取綜合解譯野外驗(yàn)證數(shù)據(jù)預(yù)處理遙感異常篩選工作流程圖工作過程中，根據(jù)項(xiàng)目目的任務(wù)，合理選擇遙感數(shù)據(jù)，通過影像糾正、彩色合成與彩色空間變換、圖像增強(qiáng)處理（比值、主成分分析等）、數(shù)據(jù)融合以及遙感信息多層次篩選技術(shù)、信息綜合分析等方法，進(jìn)行信息提?。辉诘孛娌ㄗV測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行多層次遙感解譯及異常提?。煌ㄟ^綜合分析和野外實(shí)地檢查驗(yàn)證，進(jìn)一步提高信息提取工作的精度；通過異常查證及異常綜合評價(jià)，完成遙感找礦預(yù)測；通過質(zhì)量控制和中間成果的檢查，促

3、進(jìn)項(xiàng)目成果表現(xiàn)形式的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。一、遙感圖像處理與制作影像圖制作參照遙感影像平面圖制作規(guī)范（GB15968-1995）執(zhí)行。（1）、影像彩色合成方案根據(jù)遙感圖像各波段的特征與應(yīng)用目的及工作區(qū)實(shí)際特點(diǎn)，以均值相近、方差最大、相關(guān)系數(shù)最小為原則設(shè)計(jì)最佳彩色合成方案，對合成的圖像進(jìn)行直方圖拉伸、增強(qiáng)以保證影像圖上信息的豐富程度。ASTER數(shù)據(jù)波段組合方案采用RGB：231，ETM采用RGB：741或743，WorldView-2數(shù)據(jù)波段組合方案擬采用RGB：532或851。這樣的波段組合方式更符合人眼習(xí)慣，將更加有利于巖性構(gòu)造的識別解譯。（2）、衛(wèi)星數(shù)據(jù)糾正和配準(zhǔn)遙感圖像的幾何性能受多種因素控制

4、，如傳感器、承載傳感器的各種平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，地球表面特征等，這些因素造成了遙感圖像的各種幾何畸變。而本次項(xiàng)目的工作區(qū)位于高山區(qū)，地形起伏較大，衛(wèi)星遙感影像獲取采用的中心投影方式會(huì)在地形起伏的情況下產(chǎn)生地形畸變。由上述畸變引起的像元發(fā)生位置錯(cuò)動(dòng)，不能真實(shí)地反映地物之間的位置關(guān)系，必須進(jìn)行高精度的正射校正后才能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)工作中。正射校正采用有理多項(xiàng)式函數(shù)（Rational Polynomial Coefficients (RPC) Model）+高精度DEM+GCP控制點(diǎn)進(jìn)行。高精度DEM由1:5萬地形圖生成；GCP其精度要求為20-30cm，一般每景數(shù)據(jù)10-30個(gè)。糾正控制點(diǎn)盡量選在地物標(biāo)志

5、清晰明顯處，點(diǎn)位分布盡量均勻。排除誤差較大的點(diǎn)，使整體誤差最優(yōu)。針對WorldView-2數(shù)據(jù)的正射校正采用ENVI4.7提供的Orthorectify WorldView with Ground control處理模塊進(jìn)行。（3）、遙感影像融合圖像融合技術(shù)能夠有效提高多光譜數(shù)據(jù)的空間分辨率，同時(shí)還最大可能地保持其光譜信息。從而提高了遙感影像判讀的可靠性，提高影像的解譯能力，使巖性構(gòu)造識別更為準(zhǔn)確。對影像融合采用ERDAS 的HCS融合方法進(jìn)行處理。需要指出的是，盡管融合技術(shù)能保持多光譜信息，但工作過程中研究地表巖石和礦物的波譜信息時(shí)，不采用通過融合處理后的多光譜波段數(shù)據(jù)，而是采用原始的多光譜

6、數(shù)據(jù)以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。（4）、圖像鑲嵌通過采用灰度匹配、接邊選擇、色調(diào)調(diào)整和接縫羽化等處理，完成圖像拼接，保證鑲嵌圖像的幾何關(guān)系和色調(diào)的一致性。鑒于WorldView-2數(shù)據(jù)以分塊方式分發(fā)，故在使用之前，必須對其分塊數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接處理。WorldView-2的分塊數(shù)據(jù)信息存放在*.til文件內(nèi)，該文件描述了組成整景的分塊數(shù)據(jù)的數(shù)量、各分塊數(shù)據(jù)的名稱及分塊數(shù)據(jù)之間的位置關(guān)系，采用ENVI提供的Tiled WorldView Product功能模塊對WordView-2分塊數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫拼接處理。（5）、圖像增強(qiáng)進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理的目的是為了突出圖像中的有用信息，擴(kuò)大不同影像特征之間的差別，以便提高對圖

7、像的解譯和分析能力。圖像增強(qiáng)處理有多種不同的方法，主要采用波譜特征增強(qiáng)和空間特征增強(qiáng)。（6）、整飾與注記將地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（比例尺、坐標(biāo)注記、公里格網(wǎng)、經(jīng)緯網(wǎng)等）、圖廓線整飾、地理要素（道路、居民地、河流、湖泊、山脈等）、人文要素（行政區(qū)劃等），按照相關(guān)制圖圖式要求疊加到圖像上。同時(shí)進(jìn)行必要的整飾，如標(biāo)注路線、添加圖例等。二、地面波譜測試波譜測試的主要目的是通過地表巖石和礦物的波譜測量，根據(jù)各種礦物和巖石在電磁波譜上顯示不同的診斷性光譜特征，從而識別不同礦物成分，建立工作區(qū)巖石波譜庫。經(jīng)過與衛(wèi)星遙感波譜數(shù)據(jù)的對比、匹配及擬合，利用計(jì)算機(jī)在遙感影像圖上進(jìn)行巖石類型識別與異常信息提取。（1）、典型礦

8、物波譜測試方案1）波譜測量按照不同工作區(qū)類型部署在野外驗(yàn)證或查證路線上。波譜測量除了要控制全區(qū)所有的編圖單元外，重點(diǎn)要加密布置在主要的成控礦巖石和礦化蝕變帶及典型礦點(diǎn)等地物上，以達(dá)到控制成控礦要素的目的。2）每個(gè)波譜采樣點(diǎn)必須進(jìn)行GPS定位，記錄坐標(biāo)數(shù)據(jù)，拍攝野外環(huán)境照片；3）依據(jù)巖性變化情況布設(shè)波譜采樣點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整。需要采集波譜的測試樣品包括典型巖性的巖石、破碎帶巖石、接觸帶巖石、蝕變巖等與礦化有關(guān)的巖石；4）波譜采集采用野外現(xiàn)場測試和室內(nèi)測試相結(jié)合方案，故典型巖石樣品需作為巖礦鑒定樣品或標(biāo)本收集保留，以便驗(yàn)證光譜測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。樣品標(biāo)本規(guī)格為3×6×9cm，樣品采集后

9、需編號并填寫標(biāo)本樣品登記與標(biāo)簽；5）測量波譜時(shí)，還需詳細(xì)記錄包括儀器技術(shù)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)參考板參數(shù)、環(huán)境參數(shù)(天氣條件如、地形和地貌的描述如坡度坡向、觀測時(shí)間、目標(biāo)物所處的經(jīng)緯度等)；6）考慮到后續(xù)波譜測試結(jié)果需與衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)反演的地面反射率進(jìn)行對比分析，選擇樣品應(yīng)具有一定代表性，能夠基本表征單元像素內(nèi)地物波譜；7）波譜采集需與衛(wèi)星影像獲取時(shí)的觀測條件盡量一致。包括衛(wèi)星過境時(shí)間、觀測時(shí)大氣條件、光照條件等。另外描述觀測目標(biāo)性質(zhì)的輔助參數(shù)也是至關(guān)重要的，如礦物的學(xué)名、礦物成分等。只有具備了詳盡的野外描述的光譜數(shù)據(jù)才能為以后的進(jìn)一步處理和分析所用，不然就失去了所測數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)的可比性。（2）、地物波譜

10、測試觀測要求1）白板要求表面均勻潔凈，經(jīng)過標(biāo)定，有合格的標(biāo)定報(bào)告；2）每個(gè)樣品測試新鮮面、風(fēng)化面和裂隙面（常含有填充物），如測面上礦物變化大，則進(jìn)行多點(diǎn)測量；3）測量人員應(yīng)著暗色衣物，人員和光譜儀探頭均不應(yīng)對標(biāo)本的光照條件造成影像；4）測量前，需先打開儀器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間大約為15分鐘。預(yù)熱的目的是使儀器內(nèi)部溫度與待測目標(biāo)的環(huán)境溫度向接近，以減少溫差噪聲；5）必須保證目標(biāo)物充滿儀器探頭的整個(gè)視場范圍；6）探頭垂直向下，高度適中，確保視域應(yīng)完全位于白板內(nèi)。探頭距白板與地物距離應(yīng)保持基本一致。（3）、波譜測試數(shù)據(jù)的分析與處理1）數(shù)據(jù)分析對野外獲取的波譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析研究工作區(qū)內(nèi)巖石、礦物和礦

11、石礦波譜特征，歸納總結(jié)所測試的波譜特征、查明波譜差異性及其成因，并填寫相應(yīng)表格。2）地面光譜定標(biāo)參考巖礦測試結(jié)果及中國科學(xué)院空間技術(shù)中心編制的中國地球資源光譜信息資料匯編中的標(biāo)準(zhǔn)礦物波譜庫，利用整個(gè)波譜曲線進(jìn)行礦物匹配識別,查明工作區(qū)內(nèi)沉積巖和礦化蝕變帶的波譜特征、不同巖性中波譜差異性及其成因。3）波譜反演利用已知巖石或礦化蝕變帶的波譜特征,在高分辨率遙感影像圖上查明工作區(qū)內(nèi)沉積巖、變質(zhì)巖和礦化蝕變帶等的分布規(guī)律，構(gòu)建編圖單元，并進(jìn)行礦化蝕變帶的提取。三、遙感解譯（1）、解譯原則1）遙感解譯以經(jīng)過信息增強(qiáng)后衛(wèi)星數(shù)據(jù)的最佳彩色波段組合的全像素遙感影像圖為基礎(chǔ)，參考其它段組合遙感影像，采用以人機(jī)交

12、互解譯為主，波譜反演為輔的手段，進(jìn)行全像素巖性層、巖性組合及構(gòu)造解譯。建立影像單元、編圖單元。2）解譯采用從礦產(chǎn)地質(zhì)研究程度較高、地質(zhì)資料豐富和影像地物特征明顯的地區(qū)開始，從區(qū)域性宏觀解譯逐漸向局部性微觀問題研究過渡，從直觀地質(zhì)信息提取向微弱信息提取過渡，從定性地質(zhì)信息提取向定量信息提取過渡，循序漸進(jìn)，反復(fù)解譯，逐步深化，提高區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)認(rèn)識。（2）、解譯方法1）構(gòu)造巖性解譯構(gòu)造信息（包括斷裂、節(jié)理帶、面理帶等）在遙感圖像上經(jīng)常以控制當(dāng)?shù)貛r性、巖相、地形地貌、水系發(fā)育特點(diǎn)的間接方式顯示出來，并在遙感影像上表現(xiàn)為不同的色調(diào)、形態(tài)、地貌等，因此遙感影像線性構(gòu)造解譯主要從色調(diào)、形態(tài)、地貌發(fā)育等方面著

13、手。巖性解譯的方法主要有兩種：定量分析法和對比分析解譯法。定量分析法又可稱為波譜反演法，它通過對影像數(shù)據(jù)中各類巖性段所具有的不同波譜值進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并夸大相鄰巖石間特征譜段的差異性，再根據(jù)結(jié)果將其識別并提取出來。主要可分為三種方式:a）統(tǒng)計(jì)色調(diào)、影紋近似的不同巖性段的數(shù)據(jù)變化規(guī)律,與已知巖性的影像數(shù)據(jù)結(jié)果對比；b）對統(tǒng)計(jì)的圖像數(shù)據(jù)與野外實(shí)測的地物波譜對比；c）以不同時(shí)代地層巖性段為基本判別單元，作監(jiān)督或密度分割等數(shù)理統(tǒng)計(jì)。對比分析解譯法從已知地層巖石的影像特征研究開始，結(jié)合野外路線、地質(zhì)調(diào)查剖面、巖石波譜測量等資料，總結(jié)分析各種地質(zhì)體的影像特征，建立解譯標(biāo)志，采用橫向追蹤和縱向?qū)Ρ鹊姆椒?，由?/p>

14、知剖面向兩側(cè)逐層對比解譯。2）成/控礦要素解譯成/控礦要素解譯是在巖性構(gòu)造解譯和野外工作的基礎(chǔ)上，通過多元地質(zhì)因子的綜合分析，在現(xiàn)代礦床理論的指導(dǎo)下，分別提取礦源層信息、與成礦有關(guān)的巖體信息、蝕變信息、導(dǎo)控礦構(gòu)造信息、礦（化）體/點(diǎn)信息等，為后續(xù)遙感找礦預(yù)測找礦遠(yuǎn)景區(qū)及找礦靶區(qū)提供信息和服務(wù)。a) 礦源層信息提取對于礦源層信息，著重提取解譯與成礦作用有關(guān)的巖性構(gòu)造信息，對于火山巖區(qū)和變質(zhì)巖區(qū)盡可能深化其成礦地質(zhì)背景。具體內(nèi)容包括：根據(jù)典型巖礦波譜數(shù)據(jù)庫，提取與含礦巖系、控礦構(gòu)造、蝕變礦物、熱源、礦床改造、區(qū)域剝蝕深度，以及賦存沉積、層控礦產(chǎn)的巖石地層單元的影像特征、巖石組合、礦化特征、蝕變特征

15、及空間分布特征等；對于侵入巖體地區(qū)，通過分析巖性、巖相、斷裂與裂隙等對礦液運(yùn)移和富集的控制作用及與侵入作用有關(guān)的巖漿后期熱液蝕變、礦化特征等；變質(zhì)巖區(qū)則應(yīng)查明變質(zhì)類型、變質(zhì)程度，研究各類變質(zhì)巖內(nèi)的含礦層、含礦建造及礦產(chǎn)在變質(zhì)巖中的分布規(guī)律，以及變質(zhì)帶、含礦建造等的分布，變質(zhì)相對礦床和礦化的控制作用等。b) 與成礦有關(guān)的巖體信息提取在巖性解譯的基礎(chǔ)上，通過多元信息綜合判斷，篩選出與成礦有關(guān)或有利成礦的侵入體，在解譯及后續(xù)野外實(shí)地驗(yàn)證階段都需詳細(xì)記錄描述其規(guī)模、空間分布、剝蝕深度、內(nèi)外接觸帶的礦化蝕變特征，以及隱伏巖體、巖株的空間分布、蝕變特征等。c) 蝕變信息提取主要提取識別與區(qū)域巖漿作用有關(guān)的

16、巖漿期后熱液蝕變、礦化特征等，包括褐鐵礦化、鉀長石化、鈉長石化、絹云母化、綠泥石化、泥化、硅化等蝕變信息。d) 導(dǎo)、控礦構(gòu)造信息提取在線性環(huán)形構(gòu)造解譯的基礎(chǔ)上，通過多元因素的疊加分析，提取與成礦、控礦、容礦作用有關(guān)的線性體、火山機(jī)構(gòu)、環(huán)形構(gòu)造等，記錄其產(chǎn)狀、規(guī)模等，并分析其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，容礦控礦規(guī)律，斷裂、裂隙等對礦液運(yùn)移和富集的控制等。e) 礦（化）體/點(diǎn)信息提取在巖性構(gòu)造解譯和野外工作時(shí)，詳細(xì)記錄礦體/點(diǎn)、礦化地質(zhì)體或礦化蝕變帶等的分布范圍、規(guī)模、產(chǎn)狀、分布特點(diǎn)，以及第四系礦產(chǎn)的賦存條件、分布范圍等。四、遙感異常提取與篩選遙感異常是指從遙感數(shù)據(jù)中提取的、可能與成礦圍巖蝕變礦物有關(guān)的一種量化遙

17、感找礦信息。遙感異常提取主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、干擾去除、異常提取、異常的后處理、異常分級、異常篩選等工作。（1）、提取異常后處理1）巖性異常等的去除根據(jù)區(qū)域巖性的光譜特征及其與已知蝕變異常的區(qū)別，利用比值法、閾值法等方法對干擾因子進(jìn)行去除。2）異常的分級為突出異常強(qiáng)度的變化信息，應(yīng)利用統(tǒng)計(jì)方法對異常強(qiáng)度進(jìn)行分級，即采用均值加n倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法確定，從高到低分為3或4級，獲得分級異常圖。包括高 （一級異常）、中（二級異常）、低（三級異常）三級。一級異常劃分閾值使用典型礦床或礦區(qū)的遙感異常邊界值，二級異常使用礦點(diǎn)或含礦圍巖蝕變帶的邊界值，三級異常使用地層或巖體蝕變帶、含礦地質(zhì)體的邊界值。調(diào)查區(qū)內(nèi)至少8

18、0%的已知礦（化）點(diǎn)上出現(xiàn)遙感異常視為合格。3）異常的濾波處理由于圖像上的任意一點(diǎn)（像元）的計(jì)算結(jié)果只與計(jì)算公式有關(guān)，圖像上常常會(huì)出現(xiàn)某一類比較均勻的圖斑上分布孤立異常點(diǎn)的現(xiàn)象，致使圖面看起來較亂，也使異常圖失去了可讀性。需要采用濾波的方法，去掉圖中過于孤立的異常像元，或?qū)⒐铝⑾裨獨(dú)w并到包圍它們或與它們相鄰的較連續(xù)分布的那些異常中去。其基本的做法是，給每一類異常規(guī)定一個(gè)應(yīng)保留的最小連片像元數(shù)，凡小于此數(shù)的連片像元和單個(gè)的孤立像元，都應(yīng)去除，或者歸并到包圍它們或與其相鄰的較大的連片異常中去。本項(xiàng)目中均采用3×3濾波法。（2）、異常篩選盡管蝕變巖石與非蝕變巖石之間的光譜特征差異十分顯著，

19、然而由于出露地表的蝕變巖只是地表巖石中極為少見的一個(gè)特殊部分，其遙感信息數(shù)量在遙感圖像信息中所占的比例極其有限（通常約為千分之幾)，加之這些信息常常受到數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的環(huán)境因素和混合像元等的光譜影響，因而經(jīng)常會(huì)使遙感異常提取變得十分復(fù)雜。在遙感異常提取過程中，需要將異常信息放在其它影像、地質(zhì)信息、地理信息圖件上，盡可能逐個(gè)剔除非蝕變異常，并通過野外現(xiàn)場工作，最終篩選遙感異常。凡篩選后的遙感異常，均需要做出相關(guān)解釋，說明其與不同蝕變類型和礦化作用的關(guān)系。通常采用的篩選方法主要有以下幾種。1）成礦地質(zhì)背景篩選法通過遙感異常與傳統(tǒng)遙感方法所確定的“線、帶、環(huán)、色、塊”異常區(qū)的相互比選，相互驗(yàn)

20、證者優(yōu)先推薦進(jìn)行野外檢查。利用遙感地質(zhì)解譯的結(jié)果，將成礦有利層位、有利的控礦構(gòu)造與經(jīng)過初步篩選的遙感異常結(jié)合起來，無疑會(huì)進(jìn)一步縮小野外檢查工作的目標(biāo)區(qū)，提高遙感異常的利用水平。2）光譜特征對比法利用巖石的光譜特征識別遙感異常的真假，有兩種手段。一種是“以真判真”，即利用已知的地質(zhì)資料，在遙感影像圖上采集已知礦（化）區(qū)典型蝕變巖石的遙感光譜曲線，與未知區(qū)的遙感光譜曲線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其不同之處，利用比值方法對該礦化類型的遙感異常進(jìn)行甄別，剔除“偽”異常；另一種方法是“以假剔假”，即利用已知的假異常，采集其典型地段的光譜曲線，與區(qū)內(nèi)已知真異常的光譜曲線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者的區(qū)別之處，利用比值方法對假異

21、常進(jìn)行剔除。3）遙感異常對比篩選選法通過兩種或兩種以上方法提取出的同一種異常的相互驗(yàn)證，可以判斷一個(gè)異常的優(yōu)劣，進(jìn)行遙感異常的篩選。4）光譜角篩選法目的是以已知礦床異常為參考，選取具相似波譜特征的HAA或FCA，對HAA、FCA進(jìn)一步優(yōu)化。研究過程中，以典型礦區(qū)或礦體為感興趣區(qū)，統(tǒng)計(jì)各波段在訓(xùn)練區(qū)的均值，作為參考譜；通過SAM功能，獲得在給定立體角內(nèi)與參考譜相似的異常，通過對向量角的調(diào)節(jié)，以最大限度地顯示典型礦區(qū)或礦體為目的，對羥基遙感異常或鐵染遙感異常進(jìn)行了篩選，縮小了某一類遙感異常的分布范圍，進(jìn)一步指明了某一礦化類型的可能分布區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對具相似波譜特征的遙感異常的分類，區(qū)分不同礦種類型。五、野外調(diào)查實(shí)地調(diào)查的主要內(nèi)容包括巖礦波譜測試、不同類型解譯區(qū)的解譯成果驗(yàn)證、遙感異常的查證以及遙感找礦預(yù)測成果查證等。（1）、巖礦波譜測試波譜測試與分析是開展遙感定量礦物填圖、建立成礦蝕變礦物組合模型與遙感找礦模型的重要的基礎(chǔ)與依據(jù)，對于促進(jìn)遙感技術(shù)在資源勘查中的深入應(yīng)用具有重要