基于Landsat 8 OLI的遙感蝕變提取

編者按：圍巖蝕變現(xiàn)象是熱液礦床成礦作用發(fā)生的重要標(biāo)志之一，使用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行蝕變信息提取，能降低找礦成本，提高找礦效率。文章通過將Usgs波譜庫的鐵染礦物與羥基礦物重采樣至Landsat 8 OLI波段，采用主成分分析法對研究區(qū)進(jìn)行遙感蝕變提取。通過對分析研究區(qū)蝕變信息，圈定出兩個(gè)找礦靶區(qū)，以期減少找礦工作量以及提升找礦效率，為下一步的找礦活動(dòng)提供更多支持。

引言

礦產(chǎn)資源是一種不可再生的資源，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，利用遙感技術(shù)進(jìn)行蝕變信息提取在礦產(chǎn)資源勘查中已得到廣泛應(yīng)用，Landsat系列數(shù)據(jù)是最常被用到的數(shù)據(jù)，常用的遙感蝕變提取圖像處理方法主要有波段彩色合成、波段比值、主成分分析、光譜角﹑像元分解等。在這些方法中，主成分分析具有實(shí)現(xiàn)簡單、速度快﹑效果好﹑穩(wěn)健等優(yōu)點(diǎn)，本文利用Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)，通過主成分分析法對研究區(qū)進(jìn)行鐵染蝕變與羥基蝕變信息提取，通過對研究區(qū)蝕變異常結(jié)果分析，圈定出找礦靶區(qū)，為下一步的找礦活動(dòng)提供更多支持。

研究概況

研究區(qū)自然概況

研究區(qū)范圍30°10′N-30°50′N;85°29′E-86°23′E，位于西藏自治區(qū)的措勒縣和昂仁縣交界處，措勤縣屬高原丘陵型和高原寬灘型地貌，境地處羌塘高原大湖盆地帶，是高原丘陵型，高原寬灘型地貌。昂仁縣地勢由東向西逐漸抬升，山脈占據(jù)全縣總面積的五分之三。

研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)主要出露地層有拉嘎組（P1l）、年波組（E2n）、昂杰組（P1a）、帕那組（E2p）、典中組（E1d）、永珠組（C2γ）、砸勒單元（K1Zl）、沙松南單元K1S、仲青單元（K1Z）、日貢拉組（E3r）、花崗閃長巖E2γσΠ、典中組（E1d）、花崗斑巖（E2γΠ）;黑云二長花崗巖（E2ηγ）、石英斑巖（E2λΠ）、第四系洪積物沖積物洪積物（Qhal），沖積物（Qhpl）。

數(shù)據(jù)處理

研究數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)源使用了Landsat 8 OLI 2018-01-16影像，波譜信息如表1：

研究數(shù)據(jù)預(yù)處理

為了消除大氣中各種成分吸收散射的影響，需要對西藏措勤縣尼雄地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對OLI數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正等手段，得到最終的研究區(qū)OLI（7、5、2波段組合）影像（見圖1）。

去干擾處理

Landsat 8 OLI中，植被的提取方法為歸一化植被指數(shù)（NDVI=Band5-Band4/ Band5+Band4）得到植被掩膜;水體提取使用的是倪衡等提出的新型水體指數(shù)ⅠNDw8 =Band1-（Band6+Band7）/Band1+（Band6+Band7）;在對第四系進(jìn)行剔除，進(jìn)而獲得Landsat 8 OLI綜合掩膜。

蝕變提取

波譜重采樣

研究區(qū)鐵染礦物主要為褐鐵礦與赤鐵礦，羥基對應(yīng)的主要為黏土類礦物如高嶺石、綠泥石，將USGS的礦物波譜重采樣至landsat 8 OLI波段得到圖2。

主成分分析（PCA）

主成分分析法主要是利用各地物相應(yīng)反射率差別較大的波段進(jìn)行主成分分析，通常根據(jù)需要將影像數(shù)據(jù)按波段分組進(jìn)行主成分變換﹐根據(jù)含鐵離子礦物的波譜特征吸收帶對應(yīng)波段的主成分特征向量的載荷進(jìn)行蝕變提取。

鐵染異常礦物在Band2、Band5有兩個(gè)吸收谷，Band4、Band6波段可見較高的反射峰;黏土礦物Band2可見反射峰，Band5處可見較小的吸收谷，Band6處的反射率較高，Band7處黏土礦物均出現(xiàn)吸收特征，選擇Band2、Band4、Band5、Band6波段與Band2、Band5、Band6、Band7波段分別作為鐵染異常和羥基異常的主成分分析波段，計(jì)算得鐵染異常（表2）與羥基異常（表3）信息，選擇第四主分量作為鐵染異常與羥基異常的主成分分量。

結(jié)果提取

本文采用主分量分析門限法劃分蝕變異常等級，將蝕變異常等級劃分為3級，即以σ、2.5σ、3σ為閾值從高到低劃分為一級﹑二級、三級蝕變異常，通過計(jì)算得到第四分量的標(biāo)準(zhǔn)差（見表4），得到研究區(qū)蝕變信息圖（見圖3）。

通過分析鐵染蝕變異常與羥基蝕變異常進(jìn)而劃分出靶區(qū)Ⅰ、靶區(qū)Ⅱ，靶區(qū)位置位于影像的南東與南西部位。找礦靶區(qū)Ⅰ中蝕變呈現(xiàn)南西-北東分布，羥基蝕變主要位于靶區(qū)的南西部分，蝕變形狀呈團(tuán)塊狀;鐵染異常在靶區(qū)分布較均勻，形狀呈現(xiàn)團(tuán)塊狀、條帶狀;靶區(qū)Ⅱ中蝕變在靶區(qū)中均勻分布，鐵染蝕變主要集中于靶區(qū)的東南部，呈現(xiàn)為塊狀，且一級蝕變集中性較好，羥基蝕變整體分布與河流走向呈現(xiàn)一致，羥基蝕變主要位于地勢平坦的區(qū)域，綜上將其圈定為找礦靶區(qū)Ⅱ。

結(jié)論

本文利用主成分分析法（PAC）對Landsat8 OLI數(shù)據(jù)進(jìn)行蝕變異常信息的提取，主要提取出了研究區(qū)內(nèi)鐵染蝕變以及羥基蝕變的異常信息與分布情況;通過對于研究區(qū)蝕變異常信息的研究，分析研究區(qū)蝕變信息的分布情況，最終圈定出兩個(gè)找礦靶區(qū)以達(dá)到減少找礦工作量以及提升找礦效率的目的，以期可以為下一步的找礦活動(dòng)提供更多支持。

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作者簡介：王洪飛（1996—），四川遂寧人，碩士，現(xiàn)就讀于成都理工大學(xué)。