多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

劉 榮，劉春娥，劉晶晶

(1. 青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，青海 西寧 810012； 2. 青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012； 3. 青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測試應(yīng)用中心，青海 西寧 810001)

0 前 言

近年來隨著資源危機的進一步加劇，人們對于地質(zhì)礦產(chǎn)的開采需求日益旺盛。為了應(yīng)對這一現(xiàn)狀，越來越多的勘查技術(shù)被引入地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，而將不同的勘查數(shù)據(jù)來源進行有機地整合以全面掌握地質(zhì)礦產(chǎn)信息便成為了礦產(chǎn)企業(yè)當下的工作重點。多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)正是因為這一需求而被引入了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，使用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以有效提升地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作質(zhì)量。但是作為一種新興技術(shù)，該技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中的應(yīng)用還不完善，本文也將對此進行分析與探討。

1 多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)簡述

多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)簡而言之便是一種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，他只是通過對于數(shù)據(jù)的整理與整合將不同來源的數(shù)據(jù)融為一個整體，使得數(shù)據(jù)分析人員對于研究對象的信息有一個全面的掌握[1]。多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的這一工作模式與地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作完美契合，在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，勘查人員會對礦產(chǎn)地的地質(zhì)、水文等一系列要素進行勘查，而后期的數(shù)據(jù)量也是十分龐大，這也就需要多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)對其進行整合。而隨著多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的勘查技術(shù)被引入到地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，其優(yōu)勢也可以得到發(fā)揮，增加了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的數(shù)據(jù)全面性。多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用不僅僅只是應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理這一領(lǐng)域，還要與勘查技術(shù)進行結(jié)合才能更好地助力勘查工作的進行，而當下最常見的應(yīng)用模式便是將多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)與遙感技術(shù)進行結(jié)合使用。這是因為在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，地質(zhì)數(shù)據(jù)難以直觀的體現(xiàn)出當?shù)氐牡刭|(zhì)條件及礦產(chǎn)狀況，進行分析時還需要對于數(shù)據(jù)進行處理才能進行，嚴重影響了工作效率，使用遙感技術(shù)則可以通過更為清晰的圖像直接將地質(zhì)勘查工作的結(jié)果呈現(xiàn)于分析人員眼前，便于其進行分析并開展隨后的工作。而通過遙感技術(shù)與多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的結(jié)合運用，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以將更多來源的數(shù)據(jù)進行處理整合后融入到一張勘查圖中，圖像中包含的信息也更加豐富多元，分析人員也可以掌握更加全面的信息，為后續(xù)的礦產(chǎn)開采工作提供幫助[2]。因此目前多元數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中的應(yīng)用主要是通過與遙感技術(shù)配合實現(xiàn)的。

2 多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用流程

目前多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中的應(yīng)用主要是配合遙感技術(shù)進行的，而其使用流程也需要結(jié)合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的實際情況及遙感技術(shù)特點做出調(diào)整，以更好地完成數(shù)據(jù)融合。

在使用過程中，首先要對于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的遙感數(shù)據(jù)進行初步的篩選，這也是后續(xù)勘查工作順利開展的前提。由于在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，遙感技術(shù)的運用是多方面的，因此其后期的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)類別也各不相同。當使用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行融合處理時，部分數(shù)據(jù)對于后期的工作并無太大幫助反而會干擾整個數(shù)據(jù)的融合過程，因此在數(shù)據(jù)融合之前對于遙感數(shù)據(jù)進行初步的篩選是很有必要的[3]。這就需要勘查人員對于遙感勘查數(shù)據(jù)類型及其后期的用途有著充分的了解,例如我國常用的遙感技術(shù)便有航天遙感技術(shù)及航空遙感技術(shù)，其呈現(xiàn)方式也分為地面及光譜分辨率，工作人員要做的便是根據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的實際需要及不同種數(shù)據(jù)間的聯(lián)系進行勘查數(shù)據(jù)的初選，為多源數(shù)據(jù)融合做好準備。在多源數(shù)據(jù)融合過程中遙感技術(shù)雖為主導(dǎo)，但也要穿插其他類別數(shù)據(jù)的引入，讓最終呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)更加充實立體。

經(jīng)過初選的勘查信息仍然不能直接用于多源數(shù)據(jù)融合，還需要經(jīng)過數(shù)據(jù)的預(yù)處理工序才能進行融合。這是因為初選后的勘查數(shù)據(jù)只是原始數(shù)據(jù)，在勘查過程中難免會出現(xiàn)一些由于人為失誤及儀器問題導(dǎo)致的誤差，這些誤差一旦經(jīng)過了數(shù)據(jù)融合環(huán)節(jié)將很難被發(fā)現(xiàn)并剔除，這也會大大影響多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的工作效果，導(dǎo)致最終呈現(xiàn)的綜合數(shù)據(jù)不能反映實際狀況，影響后期的分析工作。另外對于需要融合的數(shù)據(jù)，還需要進行標準化處理，讓不同來源的數(shù)據(jù)可以免去繁雜的換算過程直接進行融合，減少后期工作量，提升工作效率。而對于不同類別的數(shù)據(jù)，在融合時除了要進行標準化處理之外，還需要通過公式進行換算，這也需要對于數(shù)據(jù)進行前期的處理及換算，確定轉(zhuǎn)換方式。

在數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，便可以對于不同來源的數(shù)據(jù)進行融合。而這個融合過程并不是單純地將不同遙感技術(shù)的圖片進行疊加及整合，而是需要技術(shù)人員根據(jù)數(shù)據(jù)的分辨率、數(shù)據(jù)類型以及勘查工作的實際需求選取融合方式[4]。在數(shù)據(jù)融合過程中，對于遙感技術(shù)勘查圖的分辨率有著較高的要求，分辨率越高的圖片其后期融合的自由度及空間也就越大，也更加有利于數(shù)據(jù)融合過程的進行。而目前遙感數(shù)據(jù)的融合主要有像素級、特征級及決策級三種類型，分別針對不同的勘查實際予以選取，例如像素級便是對相近的遙感勘測圖進行融合而決策級則是對于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查整體進行數(shù)據(jù)的融合。在由于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的數(shù)據(jù)較為繁雜，因此在進行數(shù)據(jù)融合的過程中難免會出現(xiàn)一些常規(guī)融合難以完成的情況，這就需要數(shù)據(jù)融合人員根據(jù)實際情況進行融合方式的調(diào)整。例如在進行線性構(gòu)造提取時，除了從圖像著手之外還可以利用濾波技術(shù)，同時輔以假色彩合成、主成分分析，通過反差擴展及直方圖調(diào)整進行遙感勘測圖的線性分析也可以有效提取數(shù)據(jù)并加以整合。而在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，礦化蝕變信息的分析也是重中之重，目前主要使用的數(shù)據(jù)融合分析方法為Crosta技術(shù)及分類光譜角法。另外，為了有效提升地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的全面性及工作質(zhì)量，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用范圍并不限于對遙感數(shù)據(jù)的融合，還可以針對勘查工作需要將其他勘查方式的不同來源的數(shù)據(jù)整合到遙感圖中這樣也可以使遙感勘測圖傳達的信息更加豐富。在這一過程中為了實現(xiàn)不同類別信息數(shù)據(jù)的高效融合，可以借助信息化技術(shù)利用計算機進行數(shù)據(jù)的整理，并建立更加立體全面的數(shù)據(jù)模型，為后期的分析工作服務(wù)。

在數(shù)據(jù)融合結(jié)束后，多源數(shù)據(jù)融合工作仍未結(jié)束，隨后的數(shù)據(jù)分析工作才是流程的核心環(huán)節(jié)。通過之前的數(shù)據(jù)處理及融合，最終呈現(xiàn)出的遙感勘測圖內(nèi)部包含的信息極為豐富，因此對其的綜合分析工作難度也是大大提高。這就需要分析人員在分析過程中不能只局限于對眼前圖像的分析，還要結(jié)合對于勘測地區(qū)的實際考察情況以及歷史地質(zhì)信息進行全面分析，同時對于當?shù)赜写硇缘牡刭|(zhì)條件及特征地質(zhì)環(huán)境進行重點分析，以確保分析工作可以真正反映出當?shù)氐恼鎸嵉刭|(zhì)礦產(chǎn)條件，做好勘查工作。

3 多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用分析

目前通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)與遙感技術(shù)的結(jié)合，可以有效提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的工作質(zhì)量，也可以使勘查工作更加全面，而最具代表性的應(yīng)用領(lǐng)域便是構(gòu)造信息及礦化蝕變的提取以及找礦靶區(qū)的圈定工作。

首先通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以將不同的遙感技術(shù)圖像進行整合。例如在某地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，勘查人員首先利用航空遙感技術(shù)對當?shù)氐牡孛布八捣植嫉葦?shù)據(jù)進行了初步的勘查。隨后利用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將衛(wèi)星傳來的不同遙感勘測圖進行預(yù)先處理，利用幾何校正及參數(shù)統(tǒng)一等手段將不同的遙感圖進行整合。這樣在隨后的構(gòu)造信息提取時，技術(shù)人員便可以通過一張圖片完成對于地質(zhì)礦產(chǎn)線性及環(huán)形信息的同時提取，利用圖片上顯示色調(diào)及結(jié)構(gòu)的標識，也可以直接掌握當?shù)氐牡刭|(zhì)地貌及水文條件，讓信息提取工作變得更加高效，例如在青海省拉陵灶火地區(qū)的夕卡巖型礦床遙感成礦預(yù)測圖就進行了這一過程，遙感圖見圖1。

圖1 青海省拉陵灶火地區(qū)的夕卡巖型礦床成礦預(yù)測

而礦化蝕變信息的提取與隨后的找礦靶區(qū)確定工作息息相關(guān)，這也是整個地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的最終目的。在以往的勘查工作中，遙感技術(shù)呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息都是片面的，加上缺乏非遙感技術(shù)勘查數(shù)據(jù)的支撐，對于礦化蝕變信息的提取十分困難也不夠精確。而在使用了多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)之后，在數(shù)據(jù)處理階段便可以將片面的遙感圖像進行整合，使得最終的成圖包含有完整的地質(zhì)信息，同時還可以將非遙感技術(shù)勘測的數(shù)據(jù)加以引入，使得分析人員在進行礦化蝕變信息提取分析時除了可以依據(jù)勘查數(shù)

據(jù)進行礦化蝕變分析，也可以參考鄰區(qū)礦產(chǎn)分布信息、地球化學及成礦因素分析等多領(lǐng)域信息，讓結(jié)果更加準確。而多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用帶來的另一大便利便是其在數(shù)據(jù)融合過程中已經(jīng)為整個地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中的數(shù)據(jù)建立了一個統(tǒng)一的平臺，這也為信息化技術(shù)的引入鋪平了道路，基于多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)建立的數(shù)據(jù)平臺可以利用計算機技術(shù)實現(xiàn)對于大量數(shù)據(jù)的高效分析處理，實現(xiàn)對于礦化蝕變過程的準確分析。同時也可以將遙感圖進行三維建模，對于后期找礦靶區(qū)的確定提供指導(dǎo)，提升開采效率。

4 結(jié) 語

為了應(yīng)對目前日益增長的礦產(chǎn)需求量，礦產(chǎn)企業(yè)愈發(fā)重視地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)便在這一大趨勢下被引入了地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中。結(jié)合遙感技術(shù)并通過前期的數(shù)據(jù)初選及預(yù)處理工作，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以實現(xiàn)對于多種勘查數(shù)據(jù)的整合，便于后期進行構(gòu)造信息及礦化蝕變信息的提取，為選礦靶區(qū)圈定提供指導(dǎo)，提升礦產(chǎn)開采效率。

[1] 郭璟鑫, 王新新. 多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)及其在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中的應(yīng)用探析[J]. 地球, 2016(9): 85-86.

[2] 史曉鳴, 贠海晏. 淺析多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 華夏地理, 2015(10): 76.

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[4] 任天瑞. 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)用研究初探[J]. 黑龍江科技信息, 2014(27): 68.