多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中應(yīng)用探討

易習(xí)正

【摘 要】針對地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的特點(diǎn)，介紹了多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的概念、基本方法，總結(jié)歸納了其在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中工作流程、實(shí)施步驟、注意事項(xiàng)，分析了多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的應(yīng)用意義。結(jié)合新疆黑山嶺東南一帶1：50000區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目，采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，在構(gòu)造信息和礦化蝕變信息提取中，對遙感圖像數(shù)據(jù)和地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合處理和疊合顯示，取得了較好的地質(zhì)效果。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查；多源數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)融合

0.引言

遙感引言區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、公益性、綜合性極強(qiáng)的基礎(chǔ)地學(xué)工作，也是地學(xué)領(lǐng)域地面數(shù)據(jù)獲取的主要方法之一。全面系統(tǒng)地取全、取準(zhǔn)野外第一手資料是進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查與填圖工作的基礎(chǔ)和首要任務(wù)。隱著地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)的發(fā)展，信息的來源和種類越來越多。在信息的實(shí)際應(yīng)用中，單一的信息源所提供的信息往往是片面的。數(shù)據(jù)融合技術(shù)用于多源數(shù)據(jù)的處理，它可以使不同地質(zhì)手段的優(yōu)勢互補(bǔ)，有效消除數(shù)據(jù)中信息的不確定因素，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.多源數(shù)據(jù)融合

所謂數(shù)據(jù)融合，實(shí)質(zhì)上就是運(yùn)用一定手段和技術(shù)方法。將從研究對象獲取的所有信息全部統(tǒng)一在時(shí)空體系內(nèi)所進(jìn)行的綜合評價(jià)。換句話說，就是將從不同側(cè)面，用不同手段得到的統(tǒng)一地質(zhì)體的信息。皆視為統(tǒng)一地質(zhì)體的不同表征。其目的是吸收各種數(shù)據(jù)源的優(yōu)點(diǎn)，從中提取更加豐富的信息，也可以稱之為“1+1=3”。在區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中主要進(jìn)行的是多源遙感數(shù)據(jù)的融合及多源遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)的融合。在區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中，應(yīng)用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的目的是通過融合后的圖像進(jìn)行綜合解譯分析，提取區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所需要的地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦產(chǎn)等專題信息，指導(dǎo)區(qū)調(diào)工作的合理部署。多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中應(yīng)用，整個(gè)過程通過人機(jī)交互操作、查詢及決策反復(fù)調(diào)試加以實(shí)現(xiàn)。

1.1數(shù)據(jù)選擇

在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合時(shí)，合理選擇數(shù)據(jù)對象是進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合的首要步驟，這直接關(guān)系到多源數(shù)據(jù)融合處理的效果和是否滿足實(shí)際應(yīng)用需求。因此。首先要根據(jù)具體用途及目的選擇合適的適感數(shù)據(jù)及非遙感數(shù)據(jù)。遙感圖像類型選擇的依據(jù)為地面分辨率、光譜分辨率和時(shí)相分辨率，其中地面分辨率、光譜分辨率為圖像優(yōu)選的主要依據(jù)。當(dāng)前，不論航天遙感數(shù)據(jù)還是航空遙感數(shù)據(jù)，黑白航空相片、彩色紅外航空相片、紅外多光譜等），均可作為區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的基礎(chǔ)信息源，同時(shí)結(jié)合實(shí)際需要收集研究區(qū)相關(guān)的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方面的資料。

1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

在進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合之前，首先必須對地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理、遙感等不同類型數(shù)據(jù)和圖件進(jìn)行預(yù)處理。包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、柵格圖矢量化、屬性分離歸納、遙感影像幾何校準(zhǔn)、不同來源圖件地理配準(zhǔn)。然后再轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的圖像格式，而且所有預(yù)處理皆應(yīng)以能使已有的各類數(shù)據(jù)相互溝通為目的，從而保證各類數(shù)據(jù)能夠在同一工作平臺上實(shí)現(xiàn)融合。同時(shí)，針對研究目標(biāo)對不同類型的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理和圖像增強(qiáng)處理：如遙感數(shù)據(jù)的光譜信息和空間信息提取、空間濾波、頻率濾波、主成分分析、分形分析、紋理分析等處理方法：對于物探數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化的極化、延拓、匹配濾波、垂向二次導(dǎo)數(shù)等數(shù)值處理。形成圖像。提取目標(biāo)體不同特征的結(jié)構(gòu)信息：地球化學(xué)數(shù)據(jù)赴理的目的是找出化探異常區(qū)，關(guān)鍵問題是確定異常下限，通過多種計(jì)算方法，得到異常區(qū)的分布圖像。以上處理結(jié)果只做灰階處理，以便于下一步的融合碑。

1.3數(shù)據(jù)融合

多源遙感數(shù)據(jù)融合多源遙感數(shù)據(jù)融合的目的，就是通過圖像處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對多波段、多傳感器、多平臺、多時(shí)相、多分辨率遙感影像進(jìn)行綜合處理，以期增強(qiáng)衛(wèi)星圖像的應(yīng)用效果。它主要有多光譜遙感數(shù)據(jù)與雷達(dá)數(shù)據(jù)的融合、高低分辨率遙感數(shù)據(jù)的融合以及不同多光譜數(shù)據(jù)間的融合等。目前，多源遙感數(shù)據(jù)融合有3種基本方法：基于像素級的融合、基于特征級的融合、基于決策級的融合幾種融合的方法。在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中。要根據(jù)具體目的選擇合適的融合方法，例如提取線性構(gòu)造信息的方法主要為濾波?？梢栽诩俨噬铣伞⒅鞒煞址治?、比值等各種圖像上進(jìn)行，反差擴(kuò)展或直方圖調(diào)整以及相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析也是遙感線性構(gòu)造研究的重要輔助手段，在實(shí)際應(yīng)用中不囿于一些理論束縛，可依據(jù)具體情況對原方法進(jìn)行靈活、合理地改動，同時(shí)要綜合多種方法處理圖像。

1.4綜合結(jié)果分析

由于多源數(shù)據(jù)融合方法的多樣性以及同一種融合方法對不同圖像融合效果的多變性，使得對最終多源數(shù)據(jù)融合結(jié)果進(jìn)行綜合分析顯得十分重要。一定要在圖像處理及地質(zhì)認(rèn)識的基礎(chǔ)上。以野外踏勘與實(shí)測地質(zhì)剖面為依據(jù)，本著從已知剄未知的原則，給其一個(gè)客觀、正確的評價(jià)分析，以充分發(fā)揮多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的作用。

2.多源數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用

2.1構(gòu)造信息提取

構(gòu)造信息提取主要收集了TM衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，兩種數(shù)據(jù)配合使用。在應(yīng)用之前，首先對遙感影像進(jìn)行了幾何校正、坐標(biāo)配準(zhǔn)、亮度值動態(tài)拉伸等預(yù)處理¨副。地質(zhì)構(gòu)造行跡主要表現(xiàn)為線性和環(huán)形特征。線性、環(huán)形構(gòu)造及構(gòu)造交叉部位，是成礦、攏礦的重要條件。而它們在遙感圖像上多以特定的色調(diào)、形態(tài)、圖形結(jié)構(gòu)、水系展布、地貌組合等線性、環(huán)形影像特征得以顯示。通過多次試驗(yàn)，根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)并結(jié)合圖像的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或巖石的波譜特征，最終選取對巖性信息反映明顯的TM5、TM7波段和對植被反映明顯的TM4波段以及一個(gè)可見光TM1波段進(jìn)行假彩色合成及處理。在構(gòu)造信息提取過程中，主要經(jīng)過對TM7、TM4、TM1波段進(jìn)行主成分變換的PC1分別進(jìn)行北西、北東、東西和北南方向?yàn)V波后進(jìn)行線性和環(huán)形構(gòu)造解譯。

2.2礦化蝕變信息的提取及找礦靶區(qū)的圈定

礦化蝕變信息的提取及找礦靶區(qū)的圈定遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)通過融合可以做到優(yōu)勢互補(bǔ)，尤其在礦化蝕變信息的提取中，筆者根據(jù)不同數(shù)據(jù)源特點(diǎn)及在研究中的要求，對地物化數(shù)據(jù)和遙感圖像數(shù)據(jù)等資料進(jìn)行了配準(zhǔn)疊合，并進(jìn)行了融合處理與疊合顯示，取得了較好的地質(zhì)效果。同時(shí)根據(jù)研究區(qū)及鄰區(qū)己知礦產(chǎn)的分布規(guī)律、地質(zhì)、地球化學(xué)、成礦條件及控礦因素等特征，參照前人已有的研究成果，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際地質(zhì)礦產(chǎn)特征及野外地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查結(jié)果，進(jìn)行找礦靶區(qū)的圈定。通過對所提取的蝕變信息及控礦構(gòu)造、己知礦床點(diǎn)在空間上的相關(guān)關(guān)系分析和野外實(shí)地查證，所提取的遙感蝕變信息，與已知礦點(diǎn)基本吻合。

3.結(jié)束語

在區(qū)城地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中主要進(jìn)行的是多源遙感數(shù)據(jù)融合及多源遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)的融合，目的是通過對融合后的圖像進(jìn)行綜合解譯分析來提取區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所需要的地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦產(chǎn)等專題信息。隨著空間信息科學(xué)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)水平的不斷提高，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)用來處理地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作中的海量數(shù)據(jù)。能夠有效消除數(shù)據(jù)中信息的不確定因素，提高對目標(biāo)或環(huán)境的描述、解釋分析和表示結(jié)果的準(zhǔn)確性。獲得比單一信息有更充分的融合結(jié)果。 [科]

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