基于多源遙感數(shù)據(jù)的礦化蝕變提取

門春曉 徐國淼 陳笑

摘要：列廷岡礦區(qū)位于高海拔地區(qū)，野外工作條件差，傳統(tǒng)地質(zhì)找礦勘探工作難以開展，因其植被稀少，有利于遙感數(shù)據(jù)提取礦化蝕變信息。本文以Aster數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，利用主成分分析法對Aster數(shù)據(jù)分別提取黃鐵礦、褐鐵礦等鐵染蝕變礦物和絹云母等羥基蝕變礦物，得到了主成分分析特征向量矩陣以及列廷岡礦區(qū)鐵染、羥基等蝕變信息分布圖。

關(guān)鍵詞：ASTER;高海拔;礦化蝕變

礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟發(fā)展中不可缺少的生產(chǎn)要素之一，是一種具有極大開發(fā)利用價值的自然資源[1]。遙感技術(shù)的方便快捷等特點，能夠提高找礦的效率[2]。陳琪等（2018）[3]利用ASTER數(shù)據(jù)，基于多元分形理論，采用能譜-面積（S-A）方法，在植被覆蓋較厚的無量山變質(zhì)帶提取變質(zhì)礦物。程三友等（2020）[4] 在青海祁曼塔格成礦區(qū)利用ASTER遙感圖像，提取和分析成礦蝕變異常。連琛芹等（2021）[5]以Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)，通過異常切割和異常過濾方法與特征向量主成分分析相結(jié)合，提取了關(guān)于礦化變化的遙感信息。魏英娟等（2021）[6]以北衙金多金屬礦為研究區(qū)，選擇Landsat8 OLI數(shù)據(jù)，采用主成分分析法，設計了干擾信息（植被、水體和陰影）去除—異常信息提取—異常分級—中值濾波—異常篩選的蝕變信息提取方案。王曦等（2022）[7]以Landsat8和Aster數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，利用成像光譜法和主成分分析法對青海賽什騰地區(qū)進行礦化蝕變信息的提取。然而運用遙感手段在西藏列廷岡多金屬礦區(qū)進行找礦研究的報道非常少，因此本文基于Aster數(shù)據(jù)，利用主成分分析方法在列廷岡多金屬礦區(qū)進行礦化蝕變信息的提取。

1? ? 研究區(qū)概況

列廷岡的地理位置：北緯30°03′40″—30°03′08″，東經(jīng)90°59′00″—91°00′53″。行政區(qū)劃在西藏自治區(qū)拉薩市堆龍德慶縣德慶鄉(xiāng)境內(nèi)。列廷岡礦區(qū)交通較為方便，礦區(qū)與周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)有公路相連，周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)去拉薩市也較為方便。經(jīng)過政府的政策支持與礦區(qū)多年的經(jīng)營，礦區(qū)現(xiàn)生產(chǎn)條件較好。

礦區(qū)出露地層有第四系（Q）、古近系帕拉組（E2P）和上三疊統(tǒng)麥龍崗群 （T3ml）[8]。礦區(qū)呈近東西向展布的單斜構(gòu)造。整個列廷岡礦區(qū)中，矽卡巖節(jié)理較為發(fā)育，裂隙較為發(fā)育，裂隙密度較大;而在大理巖中，節(jié)理與裂隙發(fā)育較差?？梢婞S銅礦化和黃鐵礦化。礦區(qū)主要受區(qū)域變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用的影響，圍巖的蝕變比較發(fā)育。矽卡巖作用很強，主要分布在碳酸鹽巖與花崗巖的接觸帶，形成如輝石矽卡巖、輝石石榴石矽卡巖和石榴石矽卡巖，這些矽卡巖是礦區(qū)的主要含礦巖石。礦石的金屬礦物是磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等。銅礦的金屬礦物主要包括孔雀石、黃銅礦和藍銅礦等。

2? ? 遙感數(shù)據(jù)處理

2.1 遙感數(shù)據(jù)的選取

Aster是TERRA衛(wèi)星上搭載的高級光學傳感器。TERRA衛(wèi)星在1999年12月發(fā)射，高度為705 km，軌道傾角為98.2±0.15°，重復周期為16天，赤道上相鄰軌道間的距離為172 km，Aster傳感器有可見光、近紅外、短波紅外和熱紅外等14個波段以及一個單一的后視波段，掃描范圍均為60 km。ASTER數(shù)據(jù)的參數(shù)和主要應用領(lǐng)域見表1。2007年5月，ASTER的短波紅外波段開始出現(xiàn)異常值與異常條紋。因此，建議如果要ASTER14波段數(shù)據(jù)，盡量選擇2007年5月之前的數(shù)據(jù)，才能保證所需數(shù)據(jù)質(zhì)量沒問題。

本次研究采用的Aster影像景號為AST_L1T_00310292007044008_20150521180642_23458，時間為2007年10月29日，來自美國網(wǎng)站USGS。選擇的ASTER數(shù)據(jù)為植被覆蓋度低、無云層、無積雪、地表巖石裸露較好、圖像地物清晰、成像質(zhì)量佳的圖像，符合本次研究的要求。

2.2 數(shù)據(jù)的預處理

使用最多的ASTER衛(wèi)星數(shù)據(jù)是Level1產(chǎn)品，Level1類數(shù)據(jù)產(chǎn)品包括兩種：Level1A（L1A）和Level1B（L1B）。L1A數(shù)據(jù)是經(jīng)過重構(gòu)的未經(jīng)處理的儀器數(shù)據(jù)，保持了原有分辨率。L1B數(shù)據(jù)是通過對L1A參數(shù)的反演和幾何重采樣產(chǎn)生的。

Aster數(shù)據(jù)的預處理工作步驟如下：①首先，數(shù)據(jù)重采樣。把近紅外數(shù)據(jù)從30米重采樣到15米。②分別對近紅外數(shù)據(jù)、短波紅外數(shù)據(jù)進行輻射定標。利用ENVI5.3中的Radiometric Correction中的Radiometric Calibration工具。③把近紅外波段與短波紅外波段進行波段組合。利用ENVI5.3中的layer strcking進行波段組合。④進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。要把BSQ格式轉(zhuǎn)換為BIL格式。利用ENVI5.3中的convert interleave進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。⑤最后進行flaash大氣校正。一般利用3、2、1進行波段組合。圖1為本次研究的技術(shù)路線。

3? ? Aster數(shù)據(jù)蝕變異常提取

3.1.1 鐵染蝕變信息提取

Aster數(shù)據(jù)顯示在Band1和Band3有弱的吸收谷，在Band2和Band4有高的反射峰，因此選擇Aster數(shù)據(jù)的Band1、Band2、Band3和Band4來提取鐵礦化蝕變。鐵染蝕變特征向量矩陣（表2）的分析表明，PC4對Aster3的特征系數(shù)為正，而對Aster2和Aster4的特征系數(shù)為負，特征向量的符號需要取反得正。選擇PC4作為提取Fe2+（Fe3+）離子基團蝕變的主分量。圖2為列廷岡礦區(qū)鐵染蝕變信息分布圖。

3.1.2 Mg羥基蝕變信息提取

代表Mg-OH基團的典型礦物如綠泥石、葉臘石、方解石等在Band1和Band8有強吸收谷，Band4有高反射峰，因此選擇Band1、Band3、Band4和Band8四個波段進行Mg-OH蝕變的提取，進行主成分轉(zhuǎn)換，構(gòu)建特征向量矩陣。使用Crosta判定規(guī)則確定Mg-OH的主成分。對Mg-OH的主成分分析的特征向量矩陣（表3）的分析表明，PC4對波段3和波段8的特征系數(shù)為正，PC4對波段4的特征系數(shù)為負，因此，PC4適合作為提取Mg-OH的主成分。圖3為列廷岡礦區(qū)Mg羥基蝕變信息分布圖。

3.1.3 Al羥基蝕變信息提取

Al-OH的蝕變礦物在Band6處顯示吸收谷，在Band4和Band7處顯示反射峰。因此，根據(jù)Aster數(shù)據(jù)，選擇Band3、Band4、Band6和Band7這四個波段進行主成分變換，建立特征向量矩陣，提取Al-OH基團蝕變。對Al-OH的主成分分析的特征向量矩陣（表4）的分析表明，PC4對Band6的特征系數(shù)為負，而Band4和Band7的特征系數(shù)為正。因此，選擇PC4作為提取Al-OH基團蝕變的主要成分。圖4為列廷岡礦區(qū)Al羥基蝕變信息分布圖。

4? ? 結(jié)論與討論

本次研究針對高海拔地區(qū)的礦區(qū)列廷岡開展了一系列工作，本次研究利用ASTER數(shù)據(jù)，采用主成分分析法，對列廷岡礦區(qū)進行了鐵染蝕變提取和羥基蝕變提取，得到了列廷岡礦區(qū)鐵染、Mg-OH、Al-OH蝕變信息分布圖。對于鐵染蝕變提取，采用1、2、3、4這四個波段;對于Mg-OH蝕變信息提取，采用1、3、4、8四個波段;對于Al-OH蝕變信息提取，采用3、4、6、7四個波段進行主成分分析，得到主成分分析特征向量矩陣，以及各自的蝕變信息分布圖。

以上是本文運用ASTER數(shù)據(jù)進行礦化蝕變信息提取時，利用主成分分析法得到的結(jié)論。在研究的過程中仍然存在不足之處，需要進一步研究完善。

（1）研究區(qū)海拔較高，開展野外跋涉工作難度較大，室內(nèi)解譯工作劃定的一些地層仍需野外驗證才能確定。蝕變信息的提取受同物異譜、異物同譜的影響，出現(xiàn)了一些有爭議的蝕變信息，下一階段的工作計劃是有效地去除這些干擾信息，提高提取礦化蝕變信息的準確性。

（2）蝕變信息的提取是在ENVI軟件中提供的光譜庫的幫助下進行的。由于沒有獲得現(xiàn)場樣品的實際光譜曲線，所以蝕變工作只是一個相對基礎的提取，下一步的工作是獲得更多的有效測量數(shù)據(jù)，以獲得更準確的蝕變信息。

參考文獻

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