遙感技術(shù)在地質(zhì)構(gòu)造及找礦中的應(yīng)用初探

楊蘇詩，宋德志

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)，廣東 江門 529040）

我國在發(fā)展的過程中對能源有著較高的需求，因此我們必須要充分利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)對地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源進(jìn)行全面的挖掘，但是要想準(zhǔn)確的尋找到地表礦床是一件非常困難的事情，找礦方向趨向于尋找隱伏的、半隱伏的礦床，并日益重視在研究程度較差、覆蓋一半的覆蓋地區(qū)開展工作。遙感技術(shù)在找礦方法上是一項(xiàng)全新的技術(shù)，將其應(yīng)用在地質(zhì)構(gòu)造及找礦中可以緩解工作難度，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際影像和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的分析出地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)儲(chǔ)量，然后根據(jù)得出的數(shù)據(jù)采取科學(xué)的措施進(jìn)行采礦。

通過以上內(nèi)容的介紹可以得出，遙感技術(shù)在地質(zhì)構(gòu)造和找礦中具有重要的意義。在地質(zhì)找礦中遙感技術(shù)主要應(yīng)用在前期的探測階段，對于一些地質(zhì)條件差和地理環(huán)境不好的地區(qū)只能使用遙感技術(shù)，因?yàn)檫@些地區(qū)工作人員很難進(jìn)入，即便可以進(jìn)入也會(huì)存在較大的安全隱患，所以對于這些地區(qū)使用遙感技術(shù)是必然的。

1 地質(zhì)勘查中遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國是個(gè)地域非常遼闊的國家，各種自然資源儲(chǔ)備非常豐富，但是由于個(gè)別地方地形復(fù)雜，技術(shù)和礦產(chǎn)勘察人員無法深入到復(fù)雜的地域中進(jìn)行勘察，針對這種情況我國只能采用遙感勘測技術(shù)對相關(guān)地域的礦產(chǎn)資源和地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘測，這也是遙感技術(shù)全面發(fā)展的主要原因。通過分析地形和地貌可以發(fā)現(xiàn)，我國地勢呈階梯狀分布，如西部地區(qū)多數(shù)以山地、盆地及高原為主，情況非常復(fù)雜，不僅天氣多變，部分地區(qū)還存在嚴(yán)重的冰蝕現(xiàn)象，而在盆地地區(qū)也存在很大的風(fēng)蝕現(xiàn)象，高原地區(qū)幾乎常年處在冰凍的狀態(tài)；中部地區(qū)的地勢以高原地形為主，由于長期受到流水侵蝕導(dǎo)致部分地方形成了鮮明的喀斯特地貌。東部沖積扇平面地形面積較大，這些復(fù)雜的地形會(huì)對遙感技術(shù)的使用和發(fā)展造成很大的影響。針對這種情況，遙感技術(shù)理論研究還需要不斷發(fā)展，確保其可以在眾多復(fù)雜地形中實(shí)現(xiàn)全面的應(yīng)用。相反如果遙感理論技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，則地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展速度將會(huì)放緩，導(dǎo)致遙感技術(shù)無法大范圍的應(yīng)用在地質(zhì)結(jié)構(gòu)和找礦勘測中。由于我國遙感技術(shù)發(fā)展較晚，所以在某些理論方面還存在許多不足的情況，再加上我國地形復(fù)雜，從而嚴(yán)重阻礙了我國遙感地質(zhì)勘測技術(shù)的發(fā)展。目前我國所使用的多數(shù)遙感技術(shù)都是從西方國家學(xué)習(xí)而來的，在引入這些技術(shù)的過程中沒能充分考慮到我國的實(shí)際情況，使其在應(yīng)用中的效果并不理想，長此以往勢必會(huì)影響到我國地質(zhì)勘測技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

2 遙感技術(shù)在地質(zhì)構(gòu)造中的應(yīng)用

2.1 水平巖層識(shí)別的思考

在使用低分辨率遙感影像，對水平巖層進(jìn)行探測與識(shí)別時(shí)可以發(fā)現(xiàn)水平巖層中存在一些產(chǎn)狀信息，這些信息的產(chǎn)生與水平巖層受到侵蝕有關(guān)，當(dāng)水平巖層長期收到腐蝕后，軟硬巖層因受力及性能不同產(chǎn)生了保護(hù)層，使其在個(gè)別地方形成了斜坡結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)會(huì)對下部巖層起到有效的保護(hù)作用。但是如果在探測時(shí)使用的是高分辨率遙感影像，則可以對巖層內(nèi)部的形成規(guī)律具有更全面的了解，影像中顯示的陰影部分是硬巖陡坡，陰影淺的區(qū)域則是軟巖陡坡。

2.2 傾斜巖層識(shí)別的思考

在使用低分辨率遙感影像對傾斜巖層進(jìn)行觀察時(shí)，可以得出坡面較長的為順向坡，坡面短的為逆向破。如果兩個(gè)坡面保持一致，則可以表明傾斜巖層的傾斜角度為45度。但是要想證明這一判斷需要使用更加專業(yè)的工具進(jìn)行測量與分析。當(dāng)傾斜巖層被溝谷切分后，則需要使用更高分辨率遙感影像進(jìn)行觀察，同時(shí)對巖層中的不同斷進(jìn)行分析，以此得出巖層產(chǎn)狀。

2.3 褶皺及其類型識(shí)別的思考

要想對巖層中的褶皺類型進(jìn)行準(zhǔn)確地識(shí)別，通常情況下要對遙感影像中所展示物體的對斯性和巖層產(chǎn)狀要素進(jìn)行識(shí)別與分析，之后借助不同分辨率的遙感影像得出褶皺的實(shí)際情況。在這個(gè)過程中工作人員首先要在低分辨率的遙感影像中對光的情況進(jìn)行分析，以此得出褶皺是否存在。確定褶皺后進(jìn)一步使用高分辨率的遙感影像對細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行觀察與分析，最終得出褶皺的類型。褶皺構(gòu)造是巖層的組成部分，但是需要注意的是不是所有巖層都會(huì)出現(xiàn)褶皺。因此在識(shí)別中要根據(jù)巖層特點(diǎn)和類別對褶皺類型進(jìn)行科學(xué)識(shí)別和標(biāo)記。一般情況下，巖層會(huì)有屬于自己的特性，如多數(shù)硬巖會(huì)以正地形出現(xiàn)，而軟巖會(huì)在谷底形成，在使用遙感技術(shù)對其進(jìn)行觀察時(shí)可以發(fā)現(xiàn)正地形和谷底所表現(xiàn)出的色帶完全不同，因此在探測褶皺的過程中完全可以借助兩者的特點(diǎn)來確定褶皺。

3 遙感技術(shù)在找礦中的應(yīng)用

3.1 遙感技術(shù)與地質(zhì)圖的有機(jī)結(jié)合

要想使用遙感技術(shù)找礦，不僅要提高遙感技術(shù)的信息處理水平，還要在使用中與地質(zhì)圖進(jìn)行有效的結(jié)合。當(dāng)?shù)刭|(zhì)勘查完成后，要對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行及時(shí)的處理與分析，這樣才能在第一時(shí)間獲取到準(zhǔn)確的遙感影像，這對后續(xù)的礦產(chǎn)挖掘有著重要意義。

3.2 提取遙感蝕變信息

遙感技術(shù)是否先進(jìn)，與其能夠提取到遙感蝕變信息有著直接關(guān)系，這也成為了采用巖漿熱提取圍巖結(jié)構(gòu)變化信息的重要方式。

通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)圍巖結(jié)構(gòu)成分會(huì)受到巖漿熱液和水蒸氣熱液的影響，人們習(xí)慣將上述機(jī)理稱為圍巖蝕變。圍巖蝕變也可以稱為礦，同時(shí)不同的圍巖蝕變產(chǎn)出的礦是不同，其在腐變的過程中其范圍非常大，且蝕變與金屬礦化的空間分布規(guī)律性較強(qiáng)。所以，在找礦的過程中要以圍巖蝕變?yōu)榛A(chǔ)。其中最常見的圍巖蝕變有云英巖化、綠泥石化以及夕卡巖化等。

在對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究時(shí)可以采用通過改變ETM+數(shù)據(jù)的方式校正圖像，之后在用不同的技術(shù)對圍巖蝕變信息進(jìn)行提取，這時(shí)就可以確定礦的實(shí)際位置。

3.3 提取地質(zhì)信息

由于地物的光譜特性會(huì)對其內(nèi)部的理化性質(zhì)造成很大的影響，這時(shí)地質(zhì)的成分也會(huì)發(fā)生不同程度的變化，導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的波長光子類型較多，這樣一來其吸收性和反射性會(huì)得到不同程度的增強(qiáng)，導(dǎo)致巖石礦物的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性。在尋找這類礦物時(shí)可以利用遙感技術(shù)中的波普儀對其進(jìn)行采樣和光譜曲線測量，之后將測量得出的結(jié)構(gòu)與實(shí)際礦物的光譜進(jìn)行對比，這樣就可以判斷出測量的礦物屬于那種類型。工作人員完全可以利用TM多波段數(shù)據(jù)，對某一礦區(qū)的紙質(zhì)情況進(jìn)行了解，然后得出這一礦區(qū)的實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終確定成礦位置[1]。

3.4 高光譜遙感技術(shù)

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，目前最先進(jìn)的遙感技術(shù)就是高光譜遙感技術(shù)，其分辨率可以達(dá)到納米級，因此在對地表物體信息進(jìn)行收集時(shí)可以做到非常準(zhǔn)確，還可以及時(shí)形成圖像。如果可以將高光遙感技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)構(gòu)造和找礦中，不僅能夠提高勘測效率，還可以使勘測到的內(nèi)容更加準(zhǔn)確，讓人們通過觀看影像了解到勘測現(xiàn)場的情況，這對后續(xù)礦產(chǎn)資源的開采提供了有力依據(jù)。高光譜遙感技術(shù)的工作原理是，其在工作的過程中會(huì)發(fā)出電磁波，這些電磁波可以將不同礦石的內(nèi)容結(jié)構(gòu)用光譜的方式展示出來，這樣一來便可以根據(jù)光譜的特征對礦石的類別進(jìn)行判斷，最終分析出礦石的主要成分。通常情況下礦物光譜特征會(huì)通過陰離子和陽離子基團(tuán)展示出來。主要的陽離子有Fe2+和Fe3+，而陰離子基團(tuán)以羥基和碳酸根為主。這些離子對光譜的表現(xiàn)有很強(qiáng)的控制性。目前使用遙感技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)的礦有以下幾種，如明礬石、絹云母、滑石以及綠泥石等[2]。

3.5 植被波譜特征

通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，礦場形式與地面植被覆蓋情況有著很大關(guān)系，如果地下存在大量的金屬元素，其周圍就會(huì)產(chǎn)生一定的微生物，而這些微生物會(huì)在地下水和土壤的作用下對地表植物造成一定的影響，最終使地表土層發(fā)生變化。當(dāng)?shù)孛嬷参镌谏L過程中吸收了這些金屬元素，無論是在長勢上，還是在顏色和外形變化上都會(huì)發(fā)生顯著變化。這時(shí)相關(guān)技術(shù)人員就可以對植物中的金屬元素進(jìn)行分析，最終得出地下礦物的種類和類別。同時(shí)，人們也可以利用遙感技術(shù)對地表植物的長勢和顏色變化進(jìn)行分析，可以大體推斷出礦產(chǎn)的位置。相關(guān)人員在研究“礦物是否會(huì)對植物生長造成影響”時(shí)發(fā)現(xiàn)，重金屬元素會(huì)導(dǎo)致植物生長緩慢并且部分植物在生長過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的褪綠現(xiàn)象，并且重金屬元素與制備紅光邊界光譜曲線短波方向出現(xiàn)藍(lán)移的現(xiàn)象。將遙感技術(shù)應(yīng)用在找礦作業(yè)中可以將礦床位置準(zhǔn)確標(biāo)記出來。需要注意的是礦床并不是一成不變的，其在發(fā)展的過程中會(huì)受到很多因素的影響，導(dǎo)致其在結(jié)構(gòu)和參數(shù)方面都會(huì)發(fā)生不同程度的變化，而這些變化會(huì)改變礦床的性質(zhì)特征。為此，作為工作人員要時(shí)刻對礦床情況進(jìn)行觀察，掌握礦床結(jié)構(gòu)的劃分，最終確定其最后位置。在這個(gè)過程中就需要工作人員時(shí)刻利用遙感技術(shù)對性礦床情況進(jìn)行觀察，然后借助相關(guān)影像對礦床的變化特征作出全面的了解，通過與成礦勘測結(jié)構(gòu)的融合分析，確定礦床位置，為后續(xù)的礦產(chǎn)挖掘提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。通過以上內(nèi)容的介紹可以發(fā)現(xiàn)，將高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用在找礦中，不但可以提高找礦速度，還可以推動(dòng)我國礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展[3]。

4 遙感地質(zhì)找礦技術(shù)的發(fā)展前景

4.1 高光譜數(shù)據(jù)及微波遙感的應(yīng)用

在對高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)涉及的內(nèi)容和領(lǐng)域非常多，所以可以說高光譜遙感技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的應(yīng)用技術(shù)。它在成像時(shí)可以做到納米級的分辨率，在成像的過程中還可以記錄到很多數(shù)據(jù)，并從中提取一條連續(xù)的光譜曲線，從而真正地做到地物空間信息、輻射信息以及光譜信息的全面同步。由此可以看出其在日后具有很大的發(fā)展空間和使用前景。成像光譜儀最大的特點(diǎn)就是獲取到的數(shù)據(jù)具有波段多的特點(diǎn)，使其產(chǎn)生的空間分辨率極高。高光譜圖像的光譜收取的信息和內(nèi)容非常豐富，每個(gè)波段都有屬于自己的信息變化量，如果將其顯示出的信息建立成一個(gè)巖石光譜信息模型，就可以推出勘測地點(diǎn)礦物非常豐富。微波遙感的成像原理與光學(xué)遙感存在著本質(zhì)上的區(qū)別，在實(shí)際的遙感中會(huì)向勘測地點(diǎn)發(fā)射紅外光束，然后利用天線對反射回來的微波進(jìn)行回收與分析，通過科學(xué)的分析便可以得出物體表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)特征。微波遙感有著很多的優(yōu)勢，如可以做到全天候的使用，同時(shí)借助其較強(qiáng)的穿透性可以實(shí)現(xiàn)不受天氣的影響和限制，也正因?yàn)檫@些優(yōu)勢其才能在提取構(gòu)造信息上得到廣泛的應(yīng)用與推廣。但是目前要想將微波遙感技術(shù)應(yīng)用到天線和斑噪消除上，需要做進(jìn)一步的研究與分析，因?yàn)槠湓谶@些方面并沒表現(xiàn)出很多的優(yōu)勢。

4.2 數(shù)據(jù)的融合

隨著遙感技術(shù)的功能不斷提高，已經(jīng)開始從多個(gè)維度對地面物體目標(biāo)的特征進(jìn)行了展示，還可以在同一地區(qū)建立多源數(shù)據(jù)，這些多源數(shù)據(jù)與單源數(shù)據(jù)相比有著很多的點(diǎn)，如多源數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的互補(bǔ)，可以避免數(shù)據(jù)過于單一和不全的情況發(fā)生。通常情況下單源信息只能反應(yīng)一個(gè)方面的特征和內(nèi)容，這樣造成的結(jié)果就是位置確定不夠準(zhǔn)確，不能對目標(biāo)做出有效的識(shí)別。而多源數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)的互補(bǔ)和融合，推動(dòng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的全面發(fā)展。數(shù)據(jù)融合不但可以剔除掉重復(fù)和沒用的信息，也能減少其的存儲(chǔ)和分析量，這對提高有用信息的分析與整理有著積極作用。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對眾多有用信息的整合與收集，使各個(gè)信息之間可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)與完善。當(dāng)前的數(shù)據(jù)融合主要分為以下兩種，分別是遙感數(shù)據(jù)間的融合、遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)的融合。融合技術(shù)的種類非常多，目前最常見的方式就是四則運(yùn)算或HIS變換，其中還有一些方法要對多源數(shù)據(jù)先進(jìn)行預(yù)處理，之后才能進(jìn)行信息融合，這種方式需要應(yīng)用到代數(shù)運(yùn)算融合以及小波變換融合等。通常情況下蝕變礦物特征光譜曲線吸收谷位會(huì)出現(xiàn)在多光譜數(shù)據(jù)的波段位置，所以可以對蝕變礦物進(jìn)行有效的識(shí)別，但是由于波段較寬，只能對蝕變礦物進(jìn)行有效的分類[4]。雷達(dá)波與可見紅外電磁波相比具有較強(qiáng)的穿透力，能夠?qū)Ρ砻婧蛢?nèi)部的構(gòu)造進(jìn)行充分的展示。由于雷達(dá)圖像正在朝著多元化的方向發(fā)展，所以在獲取信息方面的優(yōu)勢非常大。具體來講，無論是多光譜數(shù)據(jù)還是高光譜數(shù)據(jù)，都可以起到區(qū)分和識(shí)別礦物的作用，因此如果將光學(xué)圖像與雷達(dá)圖像進(jìn)行全面的融合，不僅可以提高圖像的分辨率，還可以準(zhǔn)確的識(shí)別出礦物的類型。從目前的融合情況來看，雖然整個(gè)融合過程中取得了顯著的效果，但是從最終的效果來看還有待提高，其在未來的發(fā)展中還有很大的空間。

4.3 3S的結(jié)合

所謂3s實(shí)際上是RS、GIS、GPS的簡稱。GPS在整個(gè)過程中主要起到定位的作用，當(dāng)位置確定后可以用相關(guān)技術(shù)對具體坐標(biāo)進(jìn)行管理。要想對這些海量的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，要擁有龐大的空間，其次還要擁有足夠強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，目前要想盡量控制找礦成本，最好的方法就是使用遙感技術(shù)，最大的優(yōu)勢是可以用最小的成本換取最大的回報(bào)，因此必須要推動(dòng)RS與GIS的結(jié)合，兩者在結(jié)合后其優(yōu)勢才能完全的展示出來，因?yàn)镚IS可以將相關(guān)區(qū)域的探索情況用影響的方式展示出來。另外，在3S技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，遙感數(shù)據(jù)的解釋速度得到了極大的提升，使得相關(guān)技術(shù)人員正在將3S與VS、CS等技術(shù)開展全面的融合，希望通過這種方式來推動(dòng)遙感技術(shù)的全面發(fā)展[4]。

4.4 圖像接收、處理及信息提取技術(shù)的發(fā)展完善

傳感器會(huì)將接收到的地面光譜信息發(fā)生到接收站，然后通過計(jì)算機(jī)的處理將相關(guān)信息用圖像的方式展示出來，在這個(gè)過程中還會(huì)準(zhǔn)確地識(shí)別出遙感信息。但是隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，再加上信息量的不斷增大，要想從大量的遙感數(shù)據(jù)中提取出找礦信息是一件非常困難的事情，因此必須要推動(dòng)傳感器的發(fā)展和圖像處理技術(shù)水平。要想在信息中提出更多找礦信息，需要做以下工作：

（1）全面推動(dòng)高分辨率傳感器的發(fā)展，只有這樣才能使其接受到更多微弱地質(zhì)信息；

（2）不斷提高信息處理方法和速度，避免由于信號原因和信息處理不到位的原因造成圖像模糊和失真的現(xiàn)象發(fā)生；

（3）在選擇參與信息提取的波段時(shí)，要嚴(yán)格按照波段理論對信息進(jìn)行提取，由于礦物的不同，在吸收各波段時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出很大的差別。在利用地表植物找礦時(shí)，需要使用更加精密的配套設(shè)施和設(shè)備，如較為先進(jìn)的物質(zhì)分析儀器和分析技術(shù)[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，通過以上的介紹可以發(fā)現(xiàn)，將遙感技術(shù)應(yīng)用在地質(zhì)結(jié)構(gòu)與找礦中具有非常重要的作用，不僅可以提高找礦速度，還可以對礦物的結(jié)構(gòu)和形成規(guī)律有一個(gè)全面的了解，這對推動(dòng)我國地質(zhì)勘探工作的發(fā)展有著積極地作用，可以有效避免人員進(jìn)入到危險(xiǎn)地帶進(jìn)行勘探作業(yè)，確保相關(guān)技術(shù)人員的生命安全。