ETM数据矿化蚀变信息提取教程
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ETM+遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践冯雨林,时建民,杨利军(沈阳地质矿产研究所,辽宁沈阳110033)摘要:通过对辽宁省建平县北部地区遥感影像处理,提取OH-、Fe3+矿化蚀变信息,对照1∶20万敖汉旗幅地质矿产图,结合成矿理论,经GPS野外指引实地异常信息检查,在该区发现两处矿化点.此工作方法找矿效果明显,为今后加快地质找矿工作提供了一条可参考的、行之有效的途径.关键词:ETM+;主成分分析;蚀变异常;建平县;辽宁目前,航天遥感技术的发展为开发应用提供了大量具有实用性的遥感数据.其中,ETM+具有从可见光到热红外的波谱范围,能满足一定矿物、岩石的划分需要.对ETM+的多波段数据采用波段比值法和主成分分析法,提取有针对性的矿化蚀变异常信息,利用GIS评价模型把ETM+遥感蚀变异常信息、构造解译信息进行叠加处理,结合成矿理论,可以得到精确的遥感矿化蚀变异常位置,从而起到快速指导找矿的先行作用,提高找矿工作的效率和成功率.本文旨在通过对ETM+遥感数据处理,提取矿化蚀变信息,在GPS技术支持下探索快速找矿的试验研究工作,挖掘出新的找矿技术与方法,以减轻野外工作强度,提升调查工作效能,促进找矿工作的重大突破.辽宁省建平县北部地区属于典型的内陆干旱-半干旱气候,植被不发育,岩石裸露较好,岩性及地质构造可解译程度较高,适于遥感解译工作.1遥感信息的提取遥感异常信息的提取是本次试验研究工做的重要组成部分,其结果直接影响矿化异常调查和评价的准确度.因此,在数据处理过程中需要充分考虑水体、云、阴影和植被等干扰因素的祛除.1.1数据的预处理(1)遥感影像的选择根据现有资料,综合考虑遥感影像的空间分辨率、波谱特征等,结合研究区自然状况和植被覆盖度,本次遥感解译工作选用2000年9月13日的Landsat-7ETM+数据,轨道号为121-031.(2)遥感影像的波段组合不同地物具有不同的电磁波谱特征.ETM+不同的波谱数据,记录和反映地物的能力不同.波段组合的原则是:所选用波段能较好地反映地质信息,波段之间的相关系数最小,方差最大,并且合成的色彩适合人眼的识别.根据各个波段所反映地物的特性,经过反复试验,最终选用TM7、TM5、TM3组合,进行构造信息解译.(3)遥感影像的几何校正工作中以地形图作为参考底图,进行遥感影像的几何校正.投影方式为高斯-克吕格投影,参考椭球体为克拉索夫.采用二次多项式进行坐标变换,选取9~12个地表控制点(GCP).重采样方式为立方卷积,这样既保持了图像的连续性,又保留了高频信息.GCP精度小于1个像素.(4)遥感影像的增强将校正好的图像进行直方图拉伸,使不同地物的反差增大,然后进行低通滤波,以消除高频噪声.1.2构造信息的提取根据影像特点和地质成矿理论,提取的构造信息主要有断裂构造和环形构造.(1)断裂构造解译在遥感图像上,断裂构造具有平直或略有弯曲的线性影像特征,一般较易识别.不同地貌单元直线型分收稿日期:2007-03-20;修回日期:2007-06-05.李兰英编辑.文章编号:1671-1947(2008)01-0069-04中图分类号:P627;P612文献标识码:A地质与资源GEOLOGYANDRESOURCES第17卷第1期2008年3月Vol.17No.1Mar.2008图1蚀变异常信息与部分构造解释Fig.1Interpretationofalteringanomalyandstructureinformation界、直线型河流、颜色和色调直线型的分界、山脊和沟谷突然直线型拐弯、湖泊和地下水出露点呈线状排列等均是断裂构造的解译标志[1].试验研究区内部分断裂构造解译情况如图1所示.(2)环形构造解译遥感影像上,环形构造主要表现为圆形、椭圆形、浑圆形、半圆形、弧形及多边形等,有的通过色调、地形、水系等形式反映出来.环形构造的色调表现为色斑或套环,地貌则表现为放射状或环状水系[2].试验研究区内部分环形构造解译情况如图1所示.1.3矿化蚀变信息的提取(1)干扰信息的祛除干扰的祛除应根据地物在不同波段下不同的波谱特征而选择不同的处理方法.主要选用不同的数学方法,将可能形成干扰的非目标地物经数学处理归入干扰窗,经掩膜运算祛除非目标物,尽可能的减少干扰物(云、阴影、水体、植被等)对异常提取所产生的影响.如对阴影的消除,选用TM7/TM1<N作为判据,N取0.75,即将TM7/TM1<0.75的像素作为干扰因素划入干扰窗,消除阴影的影响.(2)遥感矿化蚀变信息的提取对于上述去干扰图像,采用主成分分析方法,来提取蚀变异常信息.富含OH-或CO32-的绿泥石、白云母、方解石、高岭石、明矾石等常见蚀变矿物,在ETM5波段存在反射峰,在ETM7波段则存在吸收谷;同样,含有Fe3+的褐铁矿等矿物在ETM3波段存在反射峰,在ETM4存在吸收谷,这是提取羟基蚀变和铁染异常的光谱理论基础.通过主成分分析,把原来多波段图像中的有用信息集中到数目尽可能少的新组分图像中,而且新组分图像互不相关.利用TM1、TM4、TM5、TM7等4个波段进行主成分分析(PCA),对代表羟基化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.用TM1、TM3、TM4、TM5等4个波段进行地质与资源2008年70表1TM1、TM4、TM5、TM7主成分变换本征向量矩阵Table1EigenvectorstatisticsforLandsatETM+band1,4,5and7组分TM1TM4TM5TM7pc10.23857002838594860.16325429350298130.66644004574161550.6872336157673628pc2-0.079794979429259520.94041982100631180.1169701450917159-0.3091299187616178pc3-0.8410488409453738-0.17883398558221170.490599348103877-0.141306519259638pc4-0.47890912494779240.2386985578341015-0.54907916572128450.6420133318712927主成分分析,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[3].将上述掩膜处理的图像做TM1、3、4、5、7波段的主成分分析,得到波段间的本征向量矩阵,如表1、2所示.表2TM1、TM3、TM4、TM5主成分变换本征向量矩阵Table2EigenvectorstatisticsforLandsatETM+band1,3,4and5组分TM1TM3TM4TM5pc10.26682860781162170.62689311091953940.20373709612790650.675118604795581pc2-0.1999518355636052-0.29821215091477030.92908645156083160.0888095829718621pc30.3531611617603330.50574246770055490.3075879244264044-0.7244939053817574pc40.8741275372233412-0.47305973220872230.02606204010682293-0.1069406774615214根据上述判断准则,羟基蚀变应该包含于TM1、TM4、TM5、TM7之pc4上,铁染异常应该包含在TM1、TM3、TM4和TM5之pc4上.根据概率密度分布曲线的数学含意,可以把统计均值理解为主分量分析结果的区域背景值,利用X+kσ来划分异常等级,其中X表示均值,σ表示标准离差.对于羟基异常,k一般取2~3;铁染异常,k一般取1.5~2.5.据此,对pc4进行阈值分割,得到分级异常信息图像.1.4遥感异常信息的综合分析此分析目的是将提取出的构造信息和蚀变信息相结合,进行综合研究分析,以圈定成矿远景区.从蚀变信息与构造信息的叠加分析图(图1)可以看出,蚀变信息的分布与区内的构造格架大体一致,铁染信息多分布在断裂构造和环形构造较为发育的地区,羟基大多数在冲沟内,部分在植被区.2野外查证及调查成果2.1野外查证根据遥感矿化蚀变异常与解译构造叠加情况,参考1974年本地区地质矿产调查报告相关矿产分布特点,将遥感找矿试验研究工作区分别设计在目前的金矿成矿区、铜铅矿化区和无矿区(目前无矿化记录)3个地区中.针对筛选出的近40个遥感矿化蚀变异常(OH-、Fe3+)点,利用GPS定位仪指引,开展遥感矿化蚀变异常点的实地查证工作.2.2调查成果通过对异常点的实地调查,在构造破碎带中发现2条石英脉(宽度0.5~2.0m,长度大于20m).样品经岩石化学成分测试分析,得出结论是,本次查证工作新发现含铜钼矿化点1处,含锌铅矿化点1处.遥感矿化蚀变异常特点总结如下:(1)羟基异常信息多数反映在冲沟部位,小部分反映地面植被信息,以松林和农作物区为代表.对于部分羟基指示植被的问题,其原因可能是植被作为干扰因素没有完全消除的结果.(2)铁染异常信息多反映矿化地质体特征,如表3所示.(3)金矿化带的展布与矿化蚀变信息(铁染)、环形构造相吻合.3结论(1)本次试验工作表明遥感在地质找矿工作中具冯雨林等:ETM+遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践第1期71表3遥感矿化蚀变异常调查成果一览表Table3Investigationresultofthealteringanomalybyremotesensing异常信息名称数量主要地物特征代表物矿化性找矿准确率羟基(OH-)15冲沟和植被冲积物(含水基团)、农作物——铁染(Fe3+)23地质体褐红色砂岩——球泡流纹岩——石英脉(2条)含锌铅矿化点(1处)18.75%蚀变岩(1处)含铜钼矿化点(1处)有一定的指导性和优越性,特别是在地质工作程度较低或存在景观障碍的区域;(2)铁染信息的指示作用较强,而提取羟基异常信息的理论方法还有待于进一步深入研究.(3)遥感技术找矿还需与其他学科进行结合,优势互补,可以获得多快好省的找矿效果.参考文献:[1]陈华慧.遥感地质学[M].北京:地质出版社,1984.177—184.[2]陈华慧.遥感地质学[M].北京:地质出版社,1984.184—186.[3]张玉君,曾朝铭,陈薇.ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用———方法选择和技术流程[J].国土资源遥感,2003,(2):44—49.EXTRACTIONOFTHEMINERALIZATIONANDALTERATIONINFORMATIONFROMETM+REMOTESENSINGIMAGE:ThepracticeinexplorationFENGYu-lin,SHIJian-min,YANGLi-jun(ShenyangInstituteofGeologyandMineralResources,Shenyang110033,China)Abstract:WithprocessingfortheremotesensingimageofthenorthernareainJianpingCounty,LiaoningProvince,themineralizationandalterationinformationofOH-andFe3+isextracted.Referringtothegeologicandmineralmapinascaleof1∶200000inthearea,underthemetallogenictheory,withfieldinvestigationandcorrectnessofthealterationinformationbyGPS,twospotsofalteringanomalyarefinallyfound.Theresultofexplorationisremarkable.Thismethodprovidesaneffectivemeansforfurthermineralinvestigation.Keywords:ETM+;PCA;alterationanomaly;JianpingCounty,LiaoningProvince作者简介:冯雨林(1980—),男,硕士,2005年毕业于吉林大学遥感与地理信息系统专业,现于沈阳地质矿产研究所勘查技术室,主要从事遥感技术工作,通信地址沈阳市北陵大街25号,邮政编码110033.地质与资源2008年72。
干旱区ETM遥感图像蚀变异常信息提取方法研究吐热尼古丽·阿木提;张晓【期刊名称】《地质论评》【年(卷),期】2009(055)004【摘要】Mineralized rock alteration anomaly is an important indication of ore forming. It plays an important role in the ore-finding using remote sensing as a main parameter of fast-evaluating and predicting the mineral resources. On the basis of analyzing spectral features used to recognizing the target objects of ETM image data, this paper introduces a method of extracting the alterative anomalies information, which combined wavelet adaptive threshold enhancing with the principal component analysis integrating MATLAB developing flat and remote sensing image processing software as ERDAS IMAGINE 8. 6. Its effect of alterative abnormal information extracting is compared to the traditional methods that are based on the selective band principal component extraction and the combination of principal component and ratio band respectively. The results show that the coincidence rate between the known deposits and the ore (mineralized) spots and remote sensing alteration anomalies extracted using the method in this paper is 80 percent. At the same time, a new mineralized spot and many periphery clues of ore-finding. This result is quite satisfactory. Moreover, it is of the features such as rapid, effective and economic etc. , and the much more superiority than the traditionalmethods.%含矿热液蚀变带是成矿作用发生的重要标志之一,它作为矿产资源快速评价和定位预测的一个主要参数,在遥感地质找矿中具有重要意义.本文在分析干旱区ETM遥感影像地物识别所依据的光谱特征的基础上,提出一种基于小波自适应增强及主分量分析相结合的蚀变遥感异常信息提取方法,结合MATLAB编程软件和ERDAS 8.6遥感图像处理软件进行蚀变信息提取试验,并分别与传统的基于波段选择的主成分提取法以及基于主成分分析和比值增强相结合的提取法进行对比分析和效果查证.实验结果表明,研究区内利用小波自适应增强与主分量分析相结合提取的遥感异常与已知矿床、矿(化)点的吻合率达到80%.新发现矿化点一处和外围找矿线索多处,能取得较为满意的提取效果,具有快速、高效、经济的特点,较之传统方法具有很大的优越性.【总页数】9页(P536-544)【作者】吐热尼古丽·阿木提;张晓【作者单位】新疆师范大学地理科学与旅游学院,乌鲁木齐,830054;新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐,830046【正文语种】中文【中图分类】P5【相关文献】1.ETM+数据在甘肃省肃北县黑刺沟一带蚀变遥感异常信息提取中的应用 [J], 张国荣;芦青山;费一清2.基于ETM+与ASTER数据的矿化蚀变信息提取方法研究——以满都拉地区为例[J], 李建国;毛德宝3.内蒙古朱拉扎嘎金矿ETM+数据提取蚀变异常方法研究 [J], 丛丽娟;胡凤翔;杨俊才;苏新旭;张丽莉;高秀花4.利用ETM数据进行矿化蚀变信息提取的方法研究——以柴北缘地区为例 [J], 王亚红;王永;王辉;尹卫军5.干旱区TM图像蚀变信息提取方法研究 [J], 张楠楠;张晓帆;周可法;郭全军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
矿化蚀变信息提取的TM /ETM +遥感影像模式张廷斌①,②,唐菊兴③,黄丁发①(①西南交通大学土木工程学院,成都610031;②成都理工大学地球科学学院,成都610059;③中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037)收稿日期:2008-06-10 修订日期:2008-07-24基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAB01A01);四川省教育厅自然科学青年项目(08ZB085);成都理工大学青年科学基金项目(2008Q J10)。
作者简介:张廷斌(1978年~),男,山东沂水人,讲师,西南交通大学在读博士研究生,主要从事3S 技术教学与研究工作。
E -m ail :zhangtb @cdut .edu .cn摘要:在遥感找矿中,矿化蚀变信息的提取是重要的工作内容之一。
以TM /ET M +为数据源进行矿化蚀变信息的提取,经历了一个由简单到综合的发展历程。
为更好地开展蚀变信息的提取工作,本文在总结前人研究的基础上,将各种蚀变信息的提取方法归结为两个模式,即“经验模式”和“准定量模式”,并对两种模式下的各种方法结合实例进行了介绍,最后对两种模式的关系作了初步的探讨。
关键词:蚀变信息;提取;TM ;ET M +;遥感;模式中图分类号:T P75 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2009)102-0047-051 引 言矿化蚀变信息是重要的找矿标志,最常见的蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、褐铁矿化、黄铁矿化、云英岩化、矽卡岩化、白云岩化及碳酸盐化等。
由于蚀变岩和非蚀变岩在矿物成分和结构上的差异,形成了遥感影像上的光谱差异,用遥感技术提取蚀变信息是遥感找矿的方法之一。
三十多年来,国内外学者尝试了许多方法,取得了丰硕的成果。
本文在研究前人工作的基础上,总结了TM /ETM +遥感影像蚀变信息的提取模式。
2 蚀变信息提取模式概述早在1977年Row an 等[1]采用MSS4/5、MSS5/6和MSS5/7比值合成图像对次生粘土、氧化硅及褐铁矿区特征的热液蚀变区进行识别填图;H unt 等[2](1978年)利用羟基在可见光到近红外的波谱响应特征来确定特定的矿物以圈定蚀变岩石;Ambrams (1984年)利用TM 图像波段比值+主成份变换方法排除了植被覆盖干扰提取了蚀变信息;C roksta 等[3](1989年)提出选择主成份分析;Lo ug hlin [4]指出,有目的地仅对一定的波段组合进行主成份分析可将特定的信息聚集到单一的主成份中;Robert W .M 等[5](1996年)在新墨西哥南部Blue G reek 盆地内热液蚀变填图使用TM 图像数据成功地圈定了粘土、云母含羟基矿物的矿化蚀变区;Timothy K M 等(2002年)利用TM 5/TM7、TM5/TM 1、(TM 5/TM4)×(TM 3/TM 4)进行假彩色合成,在阿拉伯—努比亚地盾的干旱气候下提取金矿化蚀变信息。
利用ETM数据进行矿化蚀变信息提取方法研究1——以内蒙古打忽拉地区为例陈亮,刘文灿,郑新奇中国地质大学(北京)土地科学技术系,北京(100083)E-mail:chinesesimon2002@摘要:随着遥感技术的快速发展,数字找矿已经成为新的发展趋势。
本文利用ETM数据以内蒙古打忽拉地区为例进行了矿化蚀变信息提取的方法研究。
对矿化蚀变信息提取方法的选择主要基于以下两方面:①研究区各种蚀变信息和与之相反的各干扰信息的光谱特征;②选择矿化蚀变信息提取的最优波段组合。
通过分析研究区成矿条件和蚀变矿物光谱特征,采用“图像掩膜+波段比值+主成分分析+密度分割”的方法提取出矿化蚀变信息,并对提取出的成果进行了评价,为该区成矿预测提供了一定依据。
关键词:矿化蚀变,信息提取,遥感图像处理,主成分分析,ENVI1 前言随着遥感技术的快速发展,遥感与常规地质相结合的找矿方法已经成为了现代找矿技术的主流。
近20年代来,国内外遥感地质工作者为开发利用这一技术进行了大量卓有成效的试验研究。
国外对矿化蚀变信息的提取开始早于国内,早在1976年,戈茨就提出了从短红外波段的1.6µm到2.21µm之间两波谱带反射率的比值( 1.6µm/ 2.2µm)可以提供蚀变岩石和未蚀变岩石最大的分辨率。
国内这方面的研究工作主要开始于90年代。
1991年,赵元洪等提出了波段比值的主成分复合法。
1994年,何国金、胡德永等提出了“微量信息处理”方法。
1997年,马建文提出了“TM掩模+主成分变换+分类识别提取矿化弱信息法”。
1999年,张远飞等利用“多元数据分析+比值+主成份变换+掩膜+分类(分割)”的方法在新张、内蒙古及江西、云南成功的提取了金矿化蚀变信息[1]。
实际上,矿化蚀变遥感信息提取技术的关键在于解决好以下三个问题:①研究区的矿化蚀变类型,以及各种矿化蚀变信息在遥感图像上的光谱特征;②研究非蚀变岩、植被和土壤等各种背景及干扰地物在遥感图像上的光谱特征;③根据成矿地质分析、波谱特征分析和多元数据分析选择提取矿化蚀变信息的最优波段组合。