黑龍江省遙感礦化蝕變信息提取研究

孫瑞

關(guān)鍵詞：遙感礦化蝕變信息;遙感異常特征;礦產(chǎn);信息提取;大興安嶺

黑龍江省是礦產(chǎn)等自然資源非常富裕的大省，種類繁多。由于黑龍江省在內(nèi)蒙古-興安、比鄰太平洋大地構(gòu)造的特殊部位上，小興安嶺地區(qū)的石墨、水泥、硅線石等金屬礦產(chǎn)資源存量非常大，質(zhì)量也比較好。

1研究區(qū)概況

大興安嶺位于黑龍江省內(nèi)的某個(gè)地區(qū)，在黑龍江省的西北方向、內(nèi)蒙古自治區(qū)的東北方向。大興安嶺東北方向的山脈是我國(guó)最北端的行政區(qū)域，屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候。大興安嶺地區(qū)有4個(gè)區(qū)、1個(gè)縣級(jí)市以及2個(gè)縣，占地面積大約有80000km2，常住人口數(shù)量約40萬(wàn)。大興安嶺地區(qū)以安盟地域內(nèi)部的洮河作為分水嶺，分割為南北兩個(gè)部分。北邊長(zhǎng)度約770km，地勢(shì)從北向南逐步變高，第二高峰是在興安盟阿爾山摩天嶺地區(qū)。該地區(qū)東西兩部分的植被覆蓋率一般超過(guò)全區(qū)域的60%，最高峰是赤峰市的克什克騰旗黃崗峰[1]。大興安嶺是我國(guó)重點(diǎn)保護(hù)林區(qū)和天然林大規(guī)模聚集地，同時(shí)也是我國(guó)僅有的一個(gè)寒溫帶針葉林地區(qū)。因此，該地區(qū)具有我國(guó)寒溫帶生物的各種基因，在德?tīng)柌几珊痛笈d安嶺兩個(gè)地帶分別探測(cè)到漠河砂巖金礦以及新林塔源鉛鋅礦等大型礦藏[2]。

2遙感蝕變信息提取內(nèi)容及方法

2.1遙感蝕變信息提取內(nèi)容

以現(xiàn)有的遙感找礦體方法為依據(jù)，以遙感地質(zhì)中解釋翻譯的方式，將地形外貌、巖石特點(diǎn)狀態(tài)等包括其中，獲得了黑龍江省內(nèi)相對(duì)準(zhǔn)確的蝕變數(shù)據(jù)，達(dá)到了找礦的目的[3]。

2.2圖像處理

衛(wèi)星遙感影像在形成影像時(shí)因?yàn)槭艿教?yáng)高度角、地形、地球曲率等影響，產(chǎn)生了幾何畸變或輻射畸變的問(wèn)題[4]。影像的初期繪制任務(wù)是遙感圖像數(shù)據(jù)的獲取和開(kāi)展各種類型定量化的研究工作，一般影像的預(yù)處理采用輻射校正、幾何校正、圖像融合以及影像鑲嵌等處理方式，這些工作內(nèi)容具有重要意義。

2.2.1輻射校正

遙感蝕變數(shù)據(jù)的獲取基本在圖像光譜處理研究的過(guò)程中進(jìn)行，不過(guò)傳感器在接收各種輻射或者反射電磁能量的過(guò)程中受到本身的系統(tǒng)、太陽(yáng)的高度和角度不同，一些地區(qū)地形不同或者氣候環(huán)境不同等影響，可能使光譜亮度發(fā)生變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

2.2.2幾何校正

在遙感影像制作過(guò)程中，因?yàn)橥队胺绞讲煌?、儀器系統(tǒng)誤差以及地形的高低不同等，圖像產(chǎn)生非常嚴(yán)重的幾何畸變[5]。幾何校正是針對(duì)已經(jīng)校正的遙感圖像開(kāi)展編碼操作，使圖像獲得類似影像的投影參數(shù)和相同的坐標(biāo)系。

2.2.3圖像融合

遙感影像融合是采用相同地點(diǎn)獲得的各種遙感圖像開(kāi)展空間匹配工作后，再用一些圖像處理技術(shù)或者算法等，將不同圖像信息拼合到一起的過(guò)程。這種方法可以將各種不同的圖像信息進(jìn)行互補(bǔ)式有效結(jié)合，減少冗余數(shù)據(jù)，更好地呈現(xiàn)有用的數(shù)據(jù)并提高表現(xiàn)信息的精準(zhǔn)性和多樣性。融合之后的圖像能將各種波譜的數(shù)據(jù)有效、合理地組合，并且具有多色波譜，空間立體性較強(qiáng)，光譜數(shù)據(jù)具有多樣性，更加方便肉眼觀測(cè)以及獲取各種分類數(shù)據(jù)[6]。

2.2.4影像鑲嵌

如果圖像中含有兩個(gè)以上的影像，需要將影像鑲嵌處理，得到制圖區(qū)域內(nèi)的整體影像。影像的鑲嵌過(guò)程就是影像內(nèi)部的幾何配對(duì)或者色調(diào)配對(duì)的操作。依據(jù)影像制造的規(guī)則，處理后的影像準(zhǔn)確度要達(dá)標(biāo)，不能出現(xiàn)幾何錯(cuò)位的問(wèn)題。因?yàn)樵诓煌挠跋裰蝎@得影像的時(shí)間不一樣，還需要開(kāi)展幾何匹配或者亮度匹配等操作，確保鑲嵌的準(zhǔn)確度。

光譜增強(qiáng)的意義是改變影像的灰度級(jí)別、波譜段內(nèi)的亮度比例，以提高圖像的對(duì)比程度。空間增強(qiáng)的目的是改變像元和周圍像元的亮度差值，進(jìn)而降低噪聲。圖像增強(qiáng)的方法主要是空間濾波和對(duì)比增強(qiáng)，空間濾波是通過(guò)改變圖像的灰度來(lái)增加影像的差值，空間加強(qiáng)更注重影像的空間特點(diǎn)，對(duì)比增強(qiáng)是提高或者降低影像的亮度，進(jìn)而增加影像之間的反差。

2.3信息提取的方法

2.3.1波譜比值法

波譜比值法是采取數(shù)學(xué)方法，在波譜段斜率不一樣時(shí)，通過(guò)反射波和吸收波之前的比值來(lái)加強(qiáng)不同巖石之間的波譜[7]，從而減小地形不同造成的誤差，針對(duì)一些蝕變的礦體，需要研究其波譜特征，找到波譜區(qū)間來(lái)處理比值增大的問(wèn)題，進(jìn)而獲得蝕變數(shù)據(jù)的影像。

2.3.2主成分分析法

通過(guò)改變多波譜段的影像獲得了新的影像，從主成分的研究中得到了特征數(shù)值，分析出一些物質(zhì)的光譜信息影像以及對(duì)不同物質(zhì)的光譜感應(yīng)程度。

在一些地區(qū)植被覆蓋率比較高、水流和各種沖積物的影像比較大的情況下，通過(guò)反復(fù)研究，消除了這些干擾信息，實(shí)現(xiàn)了大面積遙感礦化蝕變異常數(shù)據(jù)獲取的目的，得到了一些綠色植物覆蓋地區(qū)的遙感礦化蝕變獲取方法。遙感圖像的各波譜內(nèi)部具有一些聯(lián)系，需要減少這些聯(lián)系造成的干擾，通常利用主成分分析法來(lái)消除這些影響。

3大興安嶺地區(qū)蝕變信息提取應(yīng)用

蝕變信息提取應(yīng)用主要是將分辨率比較高的遙感圖像信息和各種地質(zhì)信息相結(jié)合，通過(guò)不斷收集、整理實(shí)驗(yàn)區(qū)的地質(zhì)信息，以有特點(diǎn)的礦體遙感尋找礦物方法為依據(jù)，在對(duì)實(shí)驗(yàn)地區(qū)開(kāi)展礦體地質(zhì)遙感分析、蝕變數(shù)據(jù)獲取和選取等工作的過(guò)程中，將室內(nèi)數(shù)據(jù)的獲取方式當(dāng)作主要方式，繪制分析區(qū)遙感找礦圖像，然后在現(xiàn)今典型的礦床遙感找礦模型以及成礦理論的基礎(chǔ)上，獲取黑龍江省蝕變數(shù)據(jù)的異常區(qū)。

該階段遙感蝕變數(shù)據(jù)異常區(qū)的獲取大部分將ETM+信息作為重要的數(shù)據(jù)信息源，通過(guò)合理地分析蝕變數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中遇到的各種干擾因素，獲得輻射校正之后進(jìn)行干擾去除，再進(jìn)行地貌巖性分區(qū)的主成分和比值分析，最后進(jìn)行巖性異常剔除的異常獲取。依據(jù)這些鐵染、羥基異常的區(qū)域，可以把黑龍江省鐵染分布范圍分為多個(gè)子區(qū)間。

3.1呼瑪縣地區(qū)區(qū)域巖性概況

沉積巖絕大多數(shù)是砂礫巖和石英砂巖以及千枚巖，沉積建造寬度達(dá)到435m。

遠(yuǎn)古的侵入巖石一般是大興安嶺遠(yuǎn)古構(gòu)造熱液地帶和呼瑪古生代弧后盆地侵入巖漿構(gòu)造地帶等，中生代的侵入巖大部分是大興安嶺地區(qū)中生代熱液構(gòu)造地帶，早白堊時(shí)期的二長(zhǎng)花崗巖與鉬礦的構(gòu)成有一定的聯(lián)系。變質(zhì)巖絕大多數(shù)分布在古元古界興華渡口群的下部分，大部分是一些變粒巖和黑綠色的斜長(zhǎng)角閃巖，變質(zhì)地帶是早古生代變質(zhì)地帶，呈現(xiàn)出變晶結(jié)構(gòu)。

3.2新林區(qū)以及松嶺地區(qū)的銀礦、銅礦探測(cè)區(qū)

（1）大地構(gòu)造位置。工作地點(diǎn)是穿越了大興安嶺弧盆系的額爾古納島弧和海拉爾呼瑪弧后盆地兩個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元的地區(qū)。

（2）礦產(chǎn)。砂卡巖型鉛鋅銀礦體出現(xiàn)在石炭世新生組凝灰?guī)r與燕山中晚時(shí)期的閃長(zhǎng)巖小巖體接觸帶上，推斷燕山中晚時(shí)期的花崗斑巖與形成礦體有一定聯(lián)系。地區(qū)內(nèi)，時(shí)期不明確的閃長(zhǎng)巖等小型巖石比較多。礦床內(nèi)部形成矽卡巖的母巖并不是碳酸鹽巖，而是火山凝灰?guī)r，這個(gè)現(xiàn)象與其他地區(qū)的砂卡巖不同，特點(diǎn)突出。

（3）新林區(qū)-松嶺區(qū)銀礦、銅礦區(qū)鐵染遙感異常特征。新林區(qū)-松嶺地域的銀礦、銅礦區(qū)一共劃分為鐵染反常地域4個(gè)，反常地域面積為900余km，其中的鐵染一級(jí)反常影像圖斑占地45km，鐵染二級(jí)反常影像圖斑占地32km，鐵染三級(jí)反常影像圖斑占地46km。

周圍巖石蝕變大多是矽卡巖的巖化、綠簾石化、黃鐵礦化、石英化，這4種蝕變與實(shí)驗(yàn)區(qū)的鉛鋅銅礦體有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，而且通常具有碳酸鹽化等現(xiàn)象。石英化大部分散播在礦體石英砂等構(gòu)造斷裂的地方，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的巖漿活動(dòng)，形成礦體時(shí)，石英化經(jīng)常和黃鐵礦等共同出現(xiàn)。對(duì)于矽卡巖化，絕大多數(shù)發(fā)生在閃長(zhǎng)巖體和一部分凝灰?guī)r互相接觸位置的附近，大部分是石榴石矽卡巖，已經(jīng)確定的有23個(gè)鉛鋅銅礦體散播在矽卡巖體內(nèi)部。

4存在的問(wèn)題

（1）黑龍江省是我國(guó)的東北地區(qū)，植被覆蓋的面積大、四季分明，所以很難觀察到露出地表的基巖，遙感蝕變數(shù)據(jù)的獲取非常困難。

（2）由于遙感異常獲取的過(guò)程中，黑龍江省內(nèi)的植被覆蓋率高達(dá)60%，而且山區(qū)的地下土層較厚和各種堆積情況的發(fā)生，很容易出現(xiàn)異常信息不準(zhǔn)確的情況

（3）在蝕變信息遙感異常信息獲取的過(guò)程中，受到多種因素的影響，還有許多異常區(qū)沒(méi)有得到驗(yàn)證，所以需要做進(jìn)一步的改進(jìn)。

5結(jié)論

本次遙感蝕變數(shù)據(jù)異常區(qū)域的獲取工作將ETM+數(shù)據(jù)作為主要數(shù)據(jù)來(lái)源，通過(guò)合理地研究蝕變數(shù)據(jù)獲取途中多種影響因素，獲得了輻射校正后進(jìn)行干擾去除，再進(jìn)行地貌巖性的區(qū)分，并進(jìn)行主成分及比值分析，最后進(jìn)行巖性異常剔除的異常獲取方法。