淺析遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

王雷飛 劉然

摘 要： 在地質(zhì)勘查工作中，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在實(shí)際施工中往往會(huì)出現(xiàn)開發(fā)利用效率低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象地發(fā)生就會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，在施工過程中由于操作不當(dāng)，甚至?xí)霈F(xiàn)人員傷亡及嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。為此，本文主要對(duì)地質(zhì)勘查中遙感技術(shù)的概況、應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞： 遙感技術(shù)；地質(zhì)勘查；概況

遙感的發(fā)展極大地拓寬了人類的視野和視覺能力，以其宏觀性、綜合性、多尺度、多層次的特點(diǎn)，已成為地質(zhì)研究和地質(zhì)勘查不可缺少的技術(shù)手段，在地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查、地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和基礎(chǔ)地質(zhì)研究等方面都發(fā)揮了越來越大的作用。隨著傳感器分辨率（空間、光譜、時(shí)間、輻射）的不斷提高，特別是高光譜和干涉雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，不僅極大地提高了遙感的觀測(cè)尺度、對(duì)地物的分辨本領(lǐng)和識(shí)別的精細(xì)程度，而且使遙感地質(zhì)發(fā)生了由宏觀探測(cè)到微觀探測(cè)，由定性解譯到定量反演的質(zhì)的飛躍，將遙感地質(zhì)和應(yīng)用都推向一個(gè)新的高度。

一、遙感技術(shù)的概況

遙感技術(shù)出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)60年代，是一種根據(jù)電磁波原理而產(chǎn)生的探測(cè)技術(shù)。主要應(yīng)用原理是利用各種傳感儀器對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波、紅外線和可見光等信息，對(duì)這些信息進(jìn)行采集、分析和處理，最終形成影像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體及其附近各種景物的探測(cè)和識(shí)別。這種探測(cè)技術(shù)具有直觀性和整體性的兩大特點(diǎn)，利用遙感技術(shù)對(duì)所需材料進(jìn)行拍攝，將使拍攝的地質(zhì)信息更加清晰、全面。

遙感技術(shù)在地質(zhì)工作中的大量應(yīng)用，可以為地質(zhì)工作提供大量的信息資源。在探測(cè)地質(zhì)情況時(shí)，運(yùn)用不同波段和不同遙感儀器，可以獲取更多有價(jià)值的信息。同時(shí)遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中受地面環(huán)境的限制很小，探測(cè)的范圍也比傳統(tǒng)的探測(cè)技術(shù)要廣泛很多，更能順利完成地質(zhì)勘察工作。

二、地質(zhì)勘查工作中遙感技術(shù)的應(yīng)用

1、地質(zhì)構(gòu)造信息的提取

內(nèi)生礦產(chǎn)在空間上常產(chǎn)于各類地質(zhì)構(gòu)造的邊緣部位及變異部位，重要的礦產(chǎn)主要分布于扳塊構(gòu)造不同塊體的結(jié)合部或者近邊界地帶，在時(shí)間上一般與地質(zhì)構(gòu)造事件相伴而生，礦床多成帶分布，成礦帶的規(guī)模和地質(zhì)構(gòu)造變異大致相同。

遙感找礦的地質(zhì)標(biāo)志主要反映在空間信息上。從與區(qū)域成礦相關(guān)的線狀影像中提取信息（主要包括斷裂、芍理、推覆體等類型），從中酸性巖體、火山盆地、火山機(jī)構(gòu)及深亨巖漿、熱液活動(dòng)相關(guān)的環(huán)狀影像提取信息（包括與火山有關(guān)的盆地、構(gòu)造），從礦源層、賦礦巖層相關(guān)的帶狀影像提取信啟、（主要表現(xiàn)為巖層信息），從與控礦斷裂交切形成的塊狀影像及與感礦有關(guān)的色異常中提取信息（如與蝕變、接觸帶有關(guān)的色環(huán)、色帶、色塊等）。當(dāng)斷裂是主要控礦構(gòu)造時(shí)，對(duì)斷裂構(gòu)造遙感信息進(jìn)行重點(diǎn)提取會(huì)取得一定的成效。

遙感系統(tǒng)在成像過程中可能產(chǎn)生“模糊作用”，常使用戶感興趣的線性形跡、紋理等信息顯示得不清晰、不易識(shí)別。人們通過目視解譯和人機(jī)交互式方法，對(duì)遙感影像進(jìn)行處理，如邊緣增強(qiáng)、灰度拉伸、方向?yàn)V波、比值分析、卷積運(yùn)算等，可以將這些構(gòu)造信息明顯地突現(xiàn)出來。除此之外，遙感還可通過地表巖性、構(gòu)造、地貌、水系分布、植被分布等特征來提取隱伏的構(gòu)造信息，如褶皺、斷裂等。提取線性信息的主要技術(shù)是邊緣增強(qiáng)。

2、利用植被波譜特點(diǎn)探礦

在微生物以及地下水的參與下，礦區(qū)的某些金屬元素或礦物引起上方地層的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而使土壤層的成分產(chǎn)生變化，地表的植物對(duì)金屬具有不同程度的吸收和聚集作用，影響植葉體內(nèi)葉綠素、含水量等的變化，導(dǎo)致植被的反射光譜特征有不同程度的差異。礦區(qū)的生物地球化學(xué)特征為在植被地區(qū)的遙感找礦提供了可能，可以通過提取遙感資料中由生物地球化學(xué)效應(yīng)引起的植被光譜異常信息來指導(dǎo)植被密集覆蓋區(qū)的礦產(chǎn)勘查，較為成功的是某金礦的遙感找礦、東南地區(qū)金礦遙感信息提取。

不同植被以及同種植被的不同器官問金屬含量的變化很大，因此需要在已知礦區(qū)采集不同植被樣品進(jìn)行光譜特征測(cè)試，統(tǒng)計(jì)對(duì)金屬最具吸收聚集作用的植被，把這種植被作為礦產(chǎn)勘探的特征植被，其他的植被作為輔助植被。遙感圖像處理通常采用一些特殊的光譜特征增強(qiáng)處理技術(shù)，采用主成分分析、穗帽變換、監(jiān)督分類（非監(jiān)督分類）等方法。植被的反射光譜異常信息在遙感圖像上呈現(xiàn)特殊的異常色調(diào)，通過圖像處理，這些微弱的異常可以有效地被分離和提取出來，在遙感圖像上可用直觀的色調(diào)表現(xiàn)出來，以這種色調(diào)的異同為依據(jù)來推測(cè)未知的找礦靶區(qū)。植被內(nèi)某種金屬成分的含量微小，因此金屬含量變化的檢測(cè)受到譜測(cè)試技術(shù)靈敏度的限制，當(dāng)金屬含量變化微弱時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)條件難以檢測(cè)出，檢測(cè)下限的定量化還需進(jìn)一步試驗(yàn)。理論上講，高光譜提取植被波譜的性能要優(yōu)于多光譜很多倍，例如對(duì)某一農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行管理，根據(jù)每一塊地的波譜空間信息可以做出灌溉、施肥、噴灑農(nóng)藥等決策，當(dāng)某農(nóng)作物干枯時(shí)，多光譜只能知道農(nóng)作物受到損害，而高光譜可以推斷出造成損害的原因，是因?yàn)橥恋馗珊颠€是遭受病蟲害。因此利用高光譜數(shù)據(jù)更有希望提取出對(duì)找礦有指示意義的植被波譜特征。

3、礦床改造信息標(biāo)志

礦床形成以后，由于所在環(huán)境、空間位置的變化會(huì)引起礦床某些性狀的改變。利用不同時(shí)相遙感圖像的宏觀對(duì)比，可以研究礦床的剝蝕改造作用；結(jié)合礦床成礦深度的研究，可以對(duì)類礦床的產(chǎn)出部位進(jìn)行判斷。通過研究區(qū)域夷平面與礦床位置的關(guān)系，可以找尋不同礦床在不同夷平面的產(chǎn)出關(guān)系及分布規(guī)律，建立夷平面的找礦標(biāo)志。另外，遙感圖像還可進(jìn)行巖性類型的區(qū)分應(yīng)用于地質(zhì)填圖，是區(qū)域地質(zhì)填圖的理想技術(shù)之一，有利于在區(qū)域范圍內(nèi)迅速圈定找礦靶區(qū)。

4、高光譜數(shù)據(jù)及微波遙感的應(yīng)用

高光譜是集探測(cè)器技術(shù)、精密光學(xué)機(jī)械、微弱信號(hào)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。它利用成像光譜儀以納米級(jí)的光譜分辨率，成像的同時(shí)記錄下成百條的光譜通道數(shù)據(jù)，從每個(gè)像元上均可以提取一條連續(xù)的光譜曲線，實(shí)現(xiàn)了地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取，因而具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。成像光譜儀獲得的數(shù)據(jù)具有波段多，光譜分辨率高、波段相關(guān)性高、數(shù)據(jù)冗余大、空問分辨率高等特點(diǎn)。高光譜圖像的光譜信息層次豐富，不同的波段具有不同的信息變化量，通過建立巖石光譜的信息模型，可反演某些指示礦物的豐度。充分利用高光譜的窄波段、高光譜分辨率的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合遙感專題圖件以及利用豐富的紋理信息，加強(qiáng)高光譜數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用能力。微波遙感的成像原理不同于光學(xué)遙感，是利用紅外光束投射到物體表面，由天線接收端接收目標(biāo)返回的微弱回波并產(chǎn)生可監(jiān)測(cè)的電壓信號(hào)，由此可以判定物體表面的物理結(jié)構(gòu)等特征。微波遙感具有全天時(shí)、全天候、穿透性強(qiáng)、波段范圍大等特點(diǎn)，因此對(duì)提取構(gòu)造信息有一定的優(yōu)越性，同時(shí)也可以區(qū)分物理結(jié)構(gòu)不同的地表物體，因?yàn)榇┩感詮?qiáng)，對(duì)覆蓋地區(qū)的信息提取也有效。微波遙感技術(shù)因其自身的特點(diǎn)而具有很大的應(yīng)用潛力，但微波遙感在天線、極化方式、斑噪消除、幾何校正及輻射校正等關(guān)鍵技術(shù)都有待于深入研究，否則勢(shì)必影響微波遙感的發(fā)展。

5、數(shù)據(jù)的融合

隨著遙感技術(shù)的微波、多光譜、高光譜等大量功能各異的傳感器不斷問世，它們以不同的空間尺度、時(shí)間周期、光譜范圍等多方面反映地物目標(biāo)的各種特性，構(gòu)成同一地區(qū)的多源數(shù)據(jù)，相對(duì)于單源數(shù)據(jù)而言，多源數(shù)據(jù)既存在互補(bǔ)性，又存在冗余性。任何單源信息只能反映地物目標(biāo)的某一方面或幾個(gè)方面的特征，為了更準(zhǔn)確地識(shí)別目標(biāo)，必須從多源數(shù)據(jù)中提取比單源數(shù)據(jù)更豐富、有用的信息。多源數(shù)據(jù)的綜合分析、互相補(bǔ)充促使數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不斷發(fā)展。通過數(shù)據(jù)融合，一方面可以去除無用信息，減少數(shù)據(jù)處理量，另一方面將有用的信息集中起來，便于各種信息特征的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化程度的不斷加深。在地質(zhì)勘查中，一定要采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能確保地質(zhì)勘探工作的順利實(shí)施。遙感技術(shù)作為地質(zhì)勘查工作的重要手段，在地質(zhì)工作中占據(jù)著重要的位置。采用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行有效勘測(cè)，才能促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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