一臆衄用 遥感信息 基于矿物填图和构造解译的夹皮沟金矿找矿方法研究 霍红元①，周萍①，倪卓娅①，李海胜①，崔艳梅①，杨旭② （①中国地质大学（北京），北京１０００８３；②商丘金源土地测绘服务有限公司，河南４７６０００） 摘要：针对夹皮沟找矿，在两个方面研究：①采取掩膜处理、阈值切割、比值、光谱角等多种方法综合分析并去 除目标影像的植被、阴影、河流水体及其冲积物等众多干扰信息；②采用单窗算法对ＥＴＭ遥感影像 中的热红外波 段进行地表温度反演，根据地表温度的反演影像进行遥感解译构造，对蚀变异常区域和构造解译影像做叠合分 析，找出成矿远景区和成矿有利区，圈定可能的成矿靶区，得到了很好的结果。 关键词：信息提取；阈值切割；矿物填图；构造解译 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ＯＯＯ一３１７７．２０１２．０１．０１５ 中图分类号：ＴＰ７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—３１７７（２０１２）１１９—００７３—０５ Ｊｉａｐｉｇｏｕ Ｇｏｌｄ Ｍｉｎｅ Ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ Ｓｔｕｄｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｍａｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉ０ｎ ＨＵＯ Ｈｏｎｇ—ｙｕａｎ①，ＺＨＯＵ Ｐｉｎｇ￥，ＮＩ Ｚｈｕｏ—ｙａ①，ＬＩ Ｈａｉ－ｓｈｅｎｇ。，ＣＵＩ Ｙａｎ－ｍｅｉ①，ＹＡＮＧ Ｘｕ② （①Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｓｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３； ②Ｓｈａｎｇｑｉｕ Ｊｉｎｙｕａｎ Ｌａｎｄ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｈｅｎａｎ ４７６０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｕｒｐｏｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｌｉｅｓ ｉｎ ｔＷＯ ａｓｐｅｃｔｓ：ｆｉｒｓｔ，ｔａｋｅ ｔｈｅ ｍａｓｋ ｐｒｏｃｅｓｓ— ｉｎｇ，ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ－ｃｕｔｔｉｎｇ，ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｂａｎｄｓ，ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎｇｌｅ ｍａｐｐｅｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｕｃｈ ａｓ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ，ｓｈａｄｏｗｓ，ｒｉｖｅｒｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｔａｋｅ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ－ ｗｉｎｄｏｗ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔＯ ｉｎｖｅｒｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＥＴＭ＋ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅ＇ｓ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒａ１ ｂａｎｄ． Ｃｏｎｄｕｃｔ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｂｙ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｍａｇｅ．Ｔｈｅｎ ｏｖｅｒｌａｙ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｄａｔａ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ｄａｔａ，ｕｓｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔＯ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｔｈｅ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃ ｚｏｎｅ， ｄｅｌｉｎｅａｔｅ ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｒｅ ｔａｒｇｅｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｗｅｌ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ－ｃｕｔｔｉｎｇ；ｍｉｎｅｒａｌ ｍａｐｐｉｎｇ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ １数据预处理流程 夹皮沟矿区位于吉林省，属中高纬度地带，地形 年２月２８日的ＡＬＯＳ数据。 １．１水体和阴影去除 水体在ＥＴＭ＋第７波段反射率较低，在第１波 段反射率较高，故采用ＥＴＭ＋７／ＥＴＭ＋１进行比 值切割，通过观察直方图，并经多次试验得出切割阈 值范围在０．３～Ｏ．４为最好，既可除去部分阴影，也 地貌复杂，干扰信息众多，给遥感方法研究增加了很 大困难，故干扰信息的排除极为重要，通过对各种干 扰信息波谱特征的观察，确定其中影响较大的几种 干扰信息：植被、阴影、冰雪、河流及其冲积物等，根 据这些干扰信息的光谱特征，选择合理方法去除，获 得去干扰影像。综合研究区域特点，本文选择２００２ 年１Ｏ月２２日和１２月２０日的ＥＴＭ＋数据及２００７ 收稿日期：２ＯｌＯ一１１—０９ 修订日期：２０１１～Ｏ４一Ｏ８ 可除去明显的河流等干扰信息，为保留可能有用的 半阴影信息，该步骤中阈值的合理选择极为重要。 ＥＮＶＩ软件中比值切割表达式为：（ｂ１ＧＥＯ．３）ｂｌ＋ （ｂｌＬＥＯ．４）ｂｌ，其中ＧＥ表示大于等于，ＬＥ表示小 作者简介：霍红元（１９８４￣），男，硕士研究生，主要从事高光谱遥感岩矿信息提取工作。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｕａｏｋｉｎｇ２１００＠ｓｉｎａ．ｅｏｍ ７３— 遥感信息 疆感应用 于等于，ｂ１表示影像的波段也可以指一幅影像。 １．２河流冲积物去除 １．４冰雪覆盖物去除 由于所选数据１Ｏ月２２日的无冰雪、云，而１２ 月２０日的有较大面积的冰雪覆盖，故只对１２月２０ 河流冲积物作为干扰信息，沿河流两岸分布，在 ＥＴＭ影像上与裸露岩区亮度值较为接近，若使用 比值切割方法可能会去除部分有用信息。本文选择 用光谱角制图法（ＳＡＭ）［８，１０３，阚值为０．０５５做掩 膜，利用原始影像减去掩膜即可除去大部分河流冲 积物。 日ＥＴＭ数据进行处理。利用高值切割的方法对 ＥＴＭ＋１波段进行阈值切割来实现冰雪、城市建筑 物和部分河流冲积物等干扰信息的去除。 ２矿物蚀变信息提取 选用比值、主组分分析和阈值切割法，来进行矿 １．３植被去除 根据植被的波谱特征，在ＥＴＭ＋第４近红外 物蚀变信息提取并对比这３种方法针对本区的适用 性。因研究区干扰信息种类复杂而不能尽除，且与 有用信息时有叠合，故光谱角填图方法与基于视反 射率和基于多元数据统计分析的方法等在这里并不 适用。 波段处有一较强反射峰值，在第５波段处产生强 吸收，而岩石露头类在第４波段的反射率值比在 第５波段的反射率值低，根据这一特点，对植被首 先采用比值方法处理即ＥＴＭ＋５／ＥＴＭ＋４，然后 对比值影像进行值阈切割做掩膜处理，植被信息 是ＥＴＭ＋５／ＥＴＭ－Ｉ－４的值小于０．９５。ＥＮＶＩ软件 ２．１主成分分析法 用ＥＴＭ＋数据的１３４５波段组合进行主组分变 中比值切割方法的公式为：（ｂｌ ＬＥ ０．９５）＊ｂ１，波谱 换来提取铁染异常，用１４５７波段组合进行主组分变 换以提取羟基、硅酸盐等泥化蚀变信息＿】“ ］，如表 １，表２所示。 角填图方法中经过多次试验所选用的阈值为０．０５５ 较为合理。 表１ １４５７波段ＰＣＡ的特征向量和特征值 Ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ ＰＣ１ ＰＣ２ Ｂａｎｄ １ ０．１９９３６２ Ｏ．８５６８５６ Ｂａｎｄ ４ ０．４８４３１５ Ｏ．３３５１５５ Ｂａｎｄ ５ ０．７１６９４８ 一Ｏ．３１６６８６ Ｂａｎｄ ７ Ｏ．４６００８６ 一Ｏ．２３０６０５ Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ ４６０８．８００８１３ ３７．２３０４０６ ＰＣ３ ＰＣ４ ０．４６５８２４ 一Ｏ．Ｏ９５１８５ 一Ｏ．７８２４９２ ０．２０２０３１ ０．１５２６８０ —０．６Ｏ１９８４ ０．３８３９３２ Ｏ．７６６６４１ １２．５７３８０６ ２．７３５４０５ 表２ １３４５波段ＰＣＡ的特征向量和特征值 Ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ ＰＣ１ ＰＣ２ ＰＣ３ ＰＣ４ Ｂａｎｄ １ Ｏ．２２２２５１ ０．８４７１２４ 一Ｏ．３５７３Ｏ１ Ｏ．３２４４８５ Ｂａｎｄ ３ ０．２６４７１５ Ｏ．２１６０２６ 一Ｏ．１６３６２Ｏ 一Ｏ．９２５４６６ Ｂａｎｄ ４ Ｏ．５２９６１Ｏ Ｏ．１８９９６６ ０．８２５１８６ ０．０４９９３９ Ｂａｎｄ ５ Ｏ．７７４６２４ 一Ｏ．４４６７６１ —０．４０５７５０ Ｏ．１８９０２０ Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ ４１８Ｏ．２８２２Ｏ９ ３６．７８４３３９ ９．１８４４２５ ５．１８１８５２ ２．２基于主组份的阈值切割 射峰值，而在分别接近蓝光和绿光范围的ＥＴＭ＋１、 ＥＴＭ＋２波段上有弱吸收，可用比值ＥＴＭ＋３／ ＥＴＭ＋１或ＥＴＭ＋３／ＥＴＭ＋２来提取氧化铁信息 即铁染异常；而含羟基矿物在ＥＴＭ＋５上有一反射 峰值，在ＥＴＭ＋７有一吸收谷，所以可用ＥＴＭ＋５／ ＥＴＭ＋７来提取含ＯＨ矿物蚀变信息。但经过多 次试验并和主成分分析方法进行比较发现，针对本 研究区域的特点，比值方法对抗植被影响十分有限， 切割的阈值较难确定，且结果不是很理想。 对去除噪声信息后的ＥＴＭ－４－数据进行主组分 分析（如表３），实践证明该方法在植被覆盖度高，干 扰信息类型多的地区比较适用，用该方法判断羟基 蚀变异常的依据是看第５波段与第７波段所在的特 征向量值最大且二者的符号相反，则该主成分分量 即为蚀变异常的主成分；判断铁染异常的依据是在 第３波段的特征值最大。 ２．３基于比值的阈值切割 由于含Ｆｅ离子矿物在ＥＴＭ＋３波段上有小反 ７４ ■感应用 遥感信息 合，说明研究矿区尤其是主干构造带内既有强烈的 特点，即高植被覆盖度，多河流水体，冰雪现象，多阴 泥化现象，同时也具有很强的铁染现象，这些带可能 影，城市建筑物；也要根据该区的天气、气候和环境 会在中温热液系统较深剥蚀面上遇到，且致密的硅 状况，选择数据应在１１月份左右或４月份到５月份 质和黄铁矿化帽岩经常与浅成热液矿化有关； 之间最为合理，无冰雪，云量较少或没有，植被覆盖 （３）研究区域中，ＮＷ向构造带作用十分明显， 度较其余月份低，阴影也较其他月份少。 弧形构造、Ｎｗ向主干构造和Ｎｗ向次级构造挤压 （２）干扰信息去除方法选择要合理。根据该研 断裂带控制了金矿床和矿点群的分布，低序次的构 究区域干扰信息多而复杂的特点，首先确定影像中 造控制了矿化和矿体的展布与形态，局部次级线型 影响较大的几种主要的噪声信息，根据它们在影像 构造发育地段对金成矿有利，特别是次级的Ｎｗ， 中的波谱特征，选择合理而有效的方法进行去除，如 ＮｗＷ，ＳＮ向构造对金矿就位和形态变化特征具有 比值切割，光谱角制图法等。 明显控制作用。微型火山机构制造了金矿床具体产 （３）阈值选择要合理。本次研究中无论是数据 出位置，影像中解译的环形构造控制了金矿化集中 预处理时候的比值方法的高值切割，低值切割和光 区的范围，和ＮＷ向大型的主干构造及若干微型构 谱角填图的阈值选择，还是信息提取时候的主组分 造相交合，属典型的“一环加一刀”型构造，故极有可 分析法中对结果影像的密度切割和直方图中根据标 能是成矿的有利地区，尤其是在交合处应具有很大 准偏差值的分级，都需要进行合理的阈值选择。而 的成矿远景。 要选择精确的阈值要通过多次试验才能获得，否则 ４ 结束语 会损失对蚀变提取有用的信息，故在选择阈值时要 谨慎。 由于本次研究是用遥感的方法来对高植被覆盖 （４）对所得结果进行对比分析，发现铁染异常和 区域进行蚀变信息提取以达到找矿目的的一种尝 羟基异常大部分是重合的，即如同上面分析所说强 试，本文所得结果并未到实地进行验证，但根据前人 烈的泥化和硅化岩石同时具很强的铁染现象，可能 研究的成果和已有的各种地质矿产资料来看，本次 是与该区域地质成矿环境及地质作用有关。 所得结果与实地基本吻合，效果较为理想。通过本 （５）对ＥＴＭ数据进行热红外反演时，参数的确 文，针对高植被覆盖区，总结了本次研究能够获得较 定比较复杂，应综合考虑各种因素，谨慎取舍，；在进 为理想的结果的几个关键步骤： 行构造信息提取时明确构造解译标志并结合地质 （１）影像数据选择要合理。根据本研究区域的 图、卫星影像图和其他地质资料。 参考文献 Ｅ１］ 车永飞，李满根，刘林清，张更信，赵世龙．ＥＴＭ＋遥感影像铁化蚀变信息的提取方法［Ｊ］．科技广场，２００９（３）：１Ｏ９—１１１． ［２］ 丁凤，徐涵秋．ＴＭ热波段图像的地表温度反演算法与实验设计［Ｊ］．地球信息科学，２００６，８（３）：１２５—１３０． ［３］ 葛碧如，滕吉文．热红外遥感鄂尔多斯高原隐伏地质构造ＥＪ］．地球物理学进展，１９９６，１１（２）：１６—３４． ［４］ 冯雨林，时建民，杨利军．ＥＴＭ＋遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践ＥＪ］．地质与资源，２００８，１７（１）：６９—７２． Ｅ５－１ 武文波，陈静．基于ＥＴＭ＋的遥感影像信息提取研究［Ｊ］．甘肃农业大学学报，２００８，４３（５）：１４２—１４６． ［６］ 杨长保，姜琦刚．辽东地区矿化蚀变遥感信息提取的研究和应用［Ｊ］．遥感应用，２００７（４）：２０—２４． ［７］ 覃志豪，ＬＩ Ｗｅｎｊｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇｈｕａ，Ａｒｎｏｎ Ｋａｒｎｉｅｌｉ，Ｐｅｄｒｏ Ｂｅｒｌｉｎｅｒ．单窗算法的大气参数估计方法ＥＪ］．国土资源遥 感，２００３，６（２）：３７—４３． ［８］ Ｃａｒｖａｌｈｏ Ｊｒ，Ｏ．Ａ，Ｐ．Ｒ．Ｍｅｎｅｓｅ．Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ｍａｐｐｅｒ（ＳＣＭ）：Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎｇｌｅ Ｍａｐｐｅｒ （ＳＡＭ）［Ｚ］．Ｎｉｎｔｈ ＪＰＬ Ａｉｒｂｏｎｅ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，２０００：６５—７４． ［９］ Ｌｏｕｇｈｌｉｎ Ｗ Ｐ．Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ ｍａｐｐｉｎｇ［ｃ］／／Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ８ｔｈ Ｔｈｅｍａｔｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｇｅｏ２１ｏｇｉｃ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｄｅｎｖｅｒ，ＵＳＡ，１９９１：２９３—３０６． ［１０，ｉ Ｙｕｈａｓ Ｒ．Ｈ．，Ｇｅｏｔｚ Ｆｉ Ｈ．Ａ．。ｅｔ ａ１．Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｓｅｍｉａｒｉｄ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｅｎｄｍｅｍｂｅｒｓ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎｇｌｅ ｍａｐ— ｐｅｒ（ＳＡＭ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ［Ｚ，１．Ｓｕｍｍａｒｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ Ａｎｎｕａｌ ＪＰＬ Ａｉｒｂｏｎｅ Ｇｅｏｃｉｅｎｃｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ，１９９２：９２—１４，１４７—１４９． ７７—
