遥感矿化蚀变信息提取
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基于Landsat-8OLI数据的遥感蚀变信息提取与分析——以金塔大红山地区为例李浩杰;常晓珂【摘要】我国西北地区,地广人稀,交通不便,植被不发育,遥感蚀变信息提取技术的应用有着独特的优势和较好的效果.采用最新的Landsat-8OLI数据在金塔大红山地区,采用主成分分析法进行蚀变信息提取,结合已知资料对其结果对比分析,表明,提取的方法可行,蚀变信息可靠,为今后该区以及北山地区的遥感蚀变信息提取工作提供参考.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2015(031)013【总页数】4页(P16-19)【关键词】Landsat-8;遥感;蚀变信息提取;主成分分析【作者】李浩杰;常晓珂【作者单位】兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730000;甘肃省有色地质调查院,甘肃兰州730000;兰州理工大学经济管理学院,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】P627蚀变岩石遥感信息与金属矿床有非常好的相关性,所提取的遥感信息异常是一种重要的找矿线索,在地质找矿中有着重要的作用。
然而,遥感图像蚀变信息是一种弱信息,通常被淹没在主要地物信息或混合信息之中,常规方法难于将异常信息增强并提取出来[1]。
为了获取遥感找矿的这种蚀变弱信息,国内外遥感和地质工作者都在不断设计和总结遥感信息提取的技术方法。
这些信息提取技术主要是基于地物波谱特征,采用波段比值运算,主成分分析和特征定向主成分选择技术,识别和提取铁染和羟基蚀变遥感信息。
本次异常提取依据中国地质调查局《我国干旱半干旱地区异常提取的技术方法体系》推荐采用的主成分分析法。
2013 年2 月,NASA 成功发射了Landsat-8 卫星,这使Landsat 对地观测得到继续Landsat-8,既保持了Landsat-7 卫星的基本特征,又在波段数量波段光谱范围和影响的辐射分辨率方面有了改进。
到目前为止,Landsat-8OLI 数据在地质遥感找矿方面的应用较少。
浅析遥感蚀变矿物填图与找矿方法目前遥感蚀变矿物填图方法比较多样,而且填图效果有很大差异性,影响因素也比较复杂,针对这些问题,结合新疆一些地区找矿方法应用实例对问题进行了分析,采用的方法主要是比值法、主要成分分析法等。
基于此,综合利用遥感、物探、化探等多种方法,才能对矿区有比较全面的分析,同时也有利于发现新矿产。
标签:遥感蚀变矿物填图找矿TM数据应用到找矿中还存在一定问题,但TM在战略找矿上具有重要意义,要想更好的发挥遥感技术在矿产勘查中的实际效益,就应该弄清数据与手段在具体实践中的应用中的影响因素及其相关原理。
1遥感蚀变矿物填图概述1.1蚀变矿物填图提取大气校正后的研究区典型地物端元波普,具体步骤如下:首先,压缩数据维度,压缩方法采用最小噪声分离法,其目的是分离实际数据与噪声;然后,为获得纯净像元,需处理MNF变换后的图像,该处理过程需要利用纯净像元指数;最后,为获取研究区典型地物端元光谱,需交互处理PPI交换所得纯净像元,该处理过程需要利用N维可视化工具。
从图1中可以看出,含羟基的矿物在第6波段表现出较强的吸收特征,另外在第1和第3波段的铁矿物也呈现出一定的吸收特征,这两种吸收特征与实验室光谱特征比较接近。
1.2比值法比值法,即TM3/TM2或TM5/TM7等,这种方法常用来提取氧化铁和含羟基蚀变矿物,目前使用比较广泛的图像处理软件都有相关功能键。
但是在图片处理中富有经验的人都知道,TM在第5和第7波段上的绿色植物均能表现出较强的吸收性,但是TM在第7波段的吸收强度比在第5波段的吸收强度大得多,使得TM5/TM7图像主要工具较容易突出绿色植被,而且其效果很明显,常与专门增强植被的处理方法相似。
此外在提取氧化铁等信息时,之所以采用TM3/TM1或TM3/Tm2,是因为其一般呈现出不同程度的红色,可以判断出在红光区域内小反射峰应该出现在TM3波段上,而弱吸收谷则应该出现在接近绿光和蓝光范围的TM2和TM1波段之间。
遥感矿化蚀变信息提取的主要类型和方法
在可见光和短波红外的范围里,物体所产生的光谱特征主要是分子和离子的
振动以及自由电子激发造成的,与地物中所含水、羟基、硅、铝和氧分子和离子
的状态及组合有关。因此,地物中具体成分的光谱特征主要是由组成物体的基本
成分所决定的,同时也易受周围晶格结构、基质的分布以及杂质成分存在的影响。
特征谱带是由岩(矿)石中典型金属元素离子的电子跃迁(可见及近红外波段)
或分子振动而引起的,铁、锰、钛等金属离子及蚀变矿物中的“羟基”成分、水
分子等能够在可见-红外波段产生较强的吸收谱带,构成多光谱图像的识别信息。
依据这些特征谱带在多光谱遥感图像中所处的波段位置,便可设计和选择出有关
岩石单元的最佳识别波段及其特征信息提取的波段比值变量。
遥感矿化蚀变信息提取方法主要包括多光谱方法和成像光谱方法。
多光谱的信息提取主要包括:色调信息提取、纹理信息提取、信息融合。对
于色调信息提取,主要是采样一些增强处理,扩大图像中地物间灰度差别,以突
出目标信息或改善图像效果,提高解译标志的判别能力,如反差扩展、彩色增强、
运算增强、变换增强等。其中较常用的有波段比值法、主成分分析法、芒塞尔彩
色空间变换法等。
A.波段比值。对两个波段的图像进行比值运算,可减弱背景而突出类别或
目标信息,消除地形、山影、云影等的影响。波段的选择基于对各种蚀变类型多
波段光谱特征的研究。利用TM3/1可增强铁氧化物类蚀变,TM5/4可增强亚铁矿
物类蚀变,TM5/7可增强碳酸盐化及绿泥石化类蚀变。
B.主成分分析。主成分分析主要采用“克罗斯塔”分析法,又称特征主成
分选择技术。是根据地物的波谱特征和主成分分析后生成的特征向量矩阵中的各
波段的载荷因子大小来提取目标地物信息的方法,它对PCA特征向量载荷进行分
析,以确定那个主成分更集中地反映了某个波段(或某种地物)的特征波谱信息。
为减少个别波段的干扰,提高工作效率,采用了4波段的主成分分析法。即用于
增强粘土类矿物信息的4个波段采用TM1、4、5、7,删去TM2、3波段,避免3个
可见光波段同时参与运算,主要是为了排除铁氧化物的干扰,这样在PC4负值图
像中,绿泥石等粘土矿物将以浅色调特征突出出来,用于铁氧化物矿物增强的4
个波段采用TM1、3、4、5,避免TM5、7波段同时参加运算,是为了排除粘土类
矿物蚀变信息干扰,结果在PC4中氧化铁类矿物得到增强。
C.芒塞尔彩色空间变换。在计算机内定量处理色彩时通常采用RGB(Red、
Green、Blue)表色系统,但在视觉上定性的描述色彩时,采用HSV显色系统更
直观些。Munsell HSV变换就是对标准处理彩色合成图像在红(R)、绿(G)、蓝
(B)编码赋色方面的一种彩色图像增强方法,它是借助改变彩色合成过程中的
光学参数的变化来扩展图像色调差异,将图像彩色坐标系中红、绿、蓝三原色组
成的彩色空间(RGB)变换为由Hue(色度),Saturation (饱和度),Value(纯度)
三个变量构成的HSV色彩模型。其目的是为了更有效地抑制地形效应和增强岩石
单元的波段差异,并通过彩色编码增强处理达到最佳的图像显示效果,扩展了色
调的动态变化范围,有利于细分。对于褐铁矿化类,利用波段比值3比1、5比4、
1345波段主成分分析PC4向量合成褐铁矿化增强图像;对于碳酸盐化及绿泥石化
类,利用波段比值5比7、3比1、1457波段主成分分析PC4向量负值合成增强图像;
再对其进行芒塞尔彩色空间变换,扩展色调分量的动态范围。
成像光谱方法包括光谱重建技术和岩矿光谱特征的量化、提取、定量分析及
识别模型、混合像元分解模型等。
光谱重建技术的主要模型有:基于大气传输理论的模型、基于统计分析的模
型、经验线性回归模型、连续内插波段比算法、背景法等模型。
光谱特征的量化、提取、定量分析及识别模型主要有地物光谱特征度量、提
取与匹配识别模型、成像光谱数据的定量分析及识别模型等。