礦山地質(zhì)勘查中多源遙感技術(shù)應(yīng)用研究

陳建明，匡 威，孫衛(wèi)東

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

遙感技術(shù)的成像水平較高，用于地質(zhì)勘查最為合適，但是礦山地質(zhì)復(fù)雜，范圍廣闊，運用傳統(tǒng)遙感技術(shù)并不能起到良好的效果。因此，本文設(shè)計了多源遙感技術(shù)，應(yīng)用在礦山地質(zhì)勘查方面，摒棄了傳統(tǒng)遙感技術(shù)中的勘測范圍小的缺點，利用多光譜，全方位地將礦山地質(zhì)影像呈現(xiàn)出來，最大化地提高礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度[1]。本文就多源遙感技術(shù)勘查礦山地質(zhì)，旨在提高礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度，為礦山業(yè)發(fā)展創(chuàng)造價值。

1 基于多源遙感技術(shù)勘查礦山地質(zhì)

1.1 采集礦山地質(zhì)信息

不同的礦山開采出的資源也不同，礦山地質(zhì)也會有著不同的改變[2]。礦山周圍的地質(zhì)構(gòu)造屬于內(nèi)生礦的范疇，由于地質(zhì)運動，導(dǎo)致礦山的地質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)變化，因此礦山地質(zhì)信息的實時性，顯得尤為重要。多源遙感技術(shù)的研究，無論是在實時性還是準(zhǔn)確性，均能達(dá)到礦山地質(zhì)勘查的要求，本文就以上原因，設(shè)計基于多源遙感技術(shù)勘查礦山地質(zhì)這一課題。在第一部分，就是采集礦山地質(zhì)信息，在地質(zhì)勘查工作過程中，多源遙感技術(shù)可以實時上傳礦山地質(zhì)環(huán)境，并且在遙感影像中，摒棄了以往的遙感影像單一性，從多個角度上傳礦山地質(zhì)影像，勘查到的地質(zhì)信息范圍更廣，也更為精準(zhǔn)。同時，多源遙感影像可以分為線狀影像、環(huán)狀影像，以及帶狀影像，從其中各個影像中提取出異常資料，用于研究該地區(qū)的礦山地質(zhì)異常原因，大大地提高了礦山地質(zhì)信息的采集效率，為勘查人員提供更為清晰的礦山地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)而分析礦山出現(xiàn)斷裂的原因[3]。一般來講，遙感技術(shù)雖然在一定程度上將地質(zhì)信息呈現(xiàn)出來，但是由于礦山地質(zhì)特殊，遙感成像往往不清晰，導(dǎo)致無法對該地區(qū)的地質(zhì)進(jìn)行有效分析。本文在采集礦山地質(zhì)信息過程中，通過多源遙感技術(shù)內(nèi)部接收器，實現(xiàn)勘查人員之間的相互交流，充當(dāng)對講機的作用，因此在礦山地質(zhì)信息采集過程中更具有安全性。

1.2 融合遙感技術(shù)獲取礦山地質(zhì)多源影像

IHS變根據(jù)上文中采集到的礦山地質(zhì)信息，本文進(jìn)行深入研究，并將多源遙感技術(shù)融入到礦山地質(zhì)勘查中，旨在從多源的角度反映礦山地質(zhì)影像。普通的遙感技術(shù)之所以勘查范圍小，就是因為沒有利用IHS算法，此算法以范圍廣而著稱，是目前應(yīng)用最廣泛的算法之一，因此本文的多源遙感技術(shù)是以IHS算法為基礎(chǔ)而設(shè)計。此公式如下：

式（1）中，R、G、B分別表示多源遙感技術(shù)中影像空間的三個原色，R為紅色（Right）；G為綠色（Green）；B為藍(lán)色（Blue），分別依據(jù)英文首字母而判定縮寫。因為R、G、B均屬于人眼可見的原色，通過對R、G、B的各種排列組合，將會得到不同的色彩。同時，式（1）中的I、H、S分別表示亮度（Intensities）、色度（Hues），以及飽和度（Saturats），具體到公式中，I表示人眼中的亮度，H表示遙感影像的主圖色，S表示圖像的濃淡程度。該公式中的θ表示遙感影像的補色度。

通過以上算法，將會得到多源化的遙感影像，并且在不同的影像中進(jìn)行一次處理，其中I、H、S之間可以以獨立的形式存在，因此可以用來彌補遙感影像中的色差，做到影像在呈現(xiàn)出來時，就是一次處理后的影像。如下圖所示。本文將多源遙感技術(shù)與礦山地質(zhì)成像相融合，擁有兩個優(yōu)點：一方面，礦山信息與影像亮度可以有效地結(jié)合，有利于提高礦山地質(zhì)成像的清晰度；另一方面，影像中的色度與飽和度在人眼觀察中占極大分量，而多元遙感技術(shù)設(shè)計過程中，同樣以色度、飽和度為主體，因此更容易實現(xiàn)對礦山地質(zhì)勘查信息的采集。此外，多源遙感技術(shù)的應(yīng)用雖然在一定程度上，擴大了勘查范圍，但是，由于礦山地質(zhì)環(huán)境特殊，經(jīng)常發(fā)生異變，因此，多源影像噪聲較多，容易破壞原始圖像中的地質(zhì)特點，喪失少部分的精準(zhǔn)度，所以本文將著重研究去除多源影像的噪聲，使多源遙感影像更為貼近原始地質(zhì)。

圖1 融合遙感影像技術(shù)后的礦山地質(zhì)圖像

1.3 利用鄰域平均法去除多源影像噪聲

上文中將多源遙感技術(shù)融入礦山地質(zhì)勘查中，使礦山地質(zhì)信息以多源化的影像展現(xiàn)出來，因此礦山地質(zhì)勘查效率逐漸提高。但是在多源遙感圖像的傳輸過程中，免不了受到噪聲的影響，所以本文研究重點在于去除多源影像的噪聲。在一般的遙感技術(shù)上來講，去除噪聲的方法較為復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)因為去噪而死機的現(xiàn)象，久而久之，去噪效果被勘查人員遺忘，導(dǎo)致礦山地質(zhì)勘查精準(zhǔn)度下降。本文設(shè)計的多源遙感技術(shù)，運用鄰域平均法，優(yōu)化降噪水平，同時保證多源影像的完整性。本文認(rèn)為，多源遙感影像的噪聲來源于光、電，以及粒子噪聲。這三種類型的噪聲，僅存在于礦山地質(zhì)影像的呈現(xiàn)，因為礦上地質(zhì)環(huán)境容易受到礦產(chǎn)的影響而變化，因此本文在多源遙感技術(shù)的設(shè)計方面，利用了鄰域平均法，此方法是在相鄰的空間中，保證影像的真實性的前提下，直接對影像下達(dá)去噪信號，并在鄰域中找到相對閾值、最小降噪誤差等，按照以上方法，將影像的噪聲去除掉。同時，本文設(shè)計的去噪方法是在相鄰空間中，對影像的噪聲進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成小閾值，從而展開精準(zhǔn)地去噪處理。具體降噪公式如下所示：

式（2）中，D表示降噪后的多源影像；aij表示影像a在i與j兩個鄰域中的相對閾值；Xi表示在i空間中多源影像的灰度值；Yj表示在j空間中多源影像的灰度值。與傳統(tǒng)去噪手段相比，本文設(shè)計的去噪方法可以更有效地抑制噪聲的產(chǎn)生，并保證礦山地質(zhì)多源影像的細(xì)節(jié)部分不被忽略，因此去噪效果將會更佳，礦山地質(zhì)勘查精度也會更加準(zhǔn)確。

2 實驗

驗證本文設(shè)計的多源遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查方面的效果，最好的辦法就是觀察礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度，本文就此展開實驗，判斷本文設(shè)計是否具有應(yīng)用價值。

2.1 實驗準(zhǔn)備

為了保證實驗的準(zhǔn)確性，兩種遙感技術(shù)在勘查地質(zhì)、范圍均相同的條件下，分別進(jìn)行工作，分析礦山勘測時的精準(zhǔn)度變化。礦山勘查精準(zhǔn)度通過紅外與近紅外兩種反射光線計算，公式如下：

式（3）中，K表示礦山勘查精度，λ1為礦物紅外反射的精度，λ2為礦物近紅外反射的精度。

2.2 實驗結(jié)果

分別使用傳統(tǒng)的遙感技術(shù)，與本文設(shè)計的多源遙感技術(shù)勘查礦山，并使用式（3）中的精度計算公式，得出兩種遙感技術(shù)具體勘查精準(zhǔn)度效果。

傳統(tǒng)遙感技術(shù)勘查礦山的精準(zhǔn)度在小范圍運行時，精準(zhǔn)度較高，隨著勘查范圍的增加，勘查精準(zhǔn)度隨之降低，因此，并不能用作大范圍的勘查礦山地質(zhì)。而本文設(shè)計的多源遙感技術(shù)，精準(zhǔn)度始終保持在40%以上，并且隨著勘查范圍的擴大，精準(zhǔn)度也隨之提高，適用于大范圍的礦山地質(zhì)勘查。一般來講，礦山地質(zhì)勘查范圍都比較大，因此本文設(shè)計的多源遙感技術(shù)更具有實用價值。

3 結(jié)語

近年來，我國采礦業(yè)不斷發(fā)展，礦山地質(zhì)也逐漸應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行勘查，但是傳統(tǒng)的遙感技術(shù)，在小范圍內(nèi)的勘查精度較為準(zhǔn)確，但是隨著礦山勘查的范圍擴大，其勘查精度也逐漸下降。因此，本文設(shè)計了多源遙感技術(shù)，應(yīng)用在礦山地質(zhì)勘查方面，摒棄了以往遙感技術(shù)的缺點，礦上地質(zhì)勘查范圍越廣，精度越高，并且多源遙感技術(shù)擁有多種礦山地質(zhì)影像，可以同時勘查礦山的多個地區(qū)，使礦山地質(zhì)勘查突破了局限性，以全方位、多元性為基礎(chǔ)，促進(jìn)礦山地質(zhì)勘查的發(fā)展進(jìn)程。