遥感找矿技术方法.docx

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遥感找矿技术方法

技术方法：

以现代成矿理论为指导，以遥感物理模型为支撑，辅以多源、多尺度的遥感数据，在现代成矿理论指导下，总结分析区域成矿地质特征，研究区域成矿背景和成/控矿要素，针对工作区不同成矿类型初步建立遥感找矿模型，在典型矿物波谱测试的基础上，通过遥感地质解译、矿化蚀变信息提取、筛选与分级，获取与区域成/控矿作用有关的岩石、地层、构造、矿产等信息，通过适当的野外验证工作和多元地学信息的综合分析，初步查明区域成、控矿地质条件和矿化（蚀变）类型，开展矿产资源遥感综合评价，提供一批矿致异常和找矿线索，为后续矿产资源勘查提供一批找矿远景区和找矿靶区，同时也为后续地质调查提供基础数据。

工作流程图

工作过程中，根据项目目的任务，合理选择遥感数据，通过影像纠正、彩色合成与彩色空间变换、图像增强处理（比值、主成分分析等）、数据融合以及遥感信息多层次筛选技术、信息综合分析等方法，进行信息提取；在地面波谱测试的基础上进行多层次遥感解译及异常提取；通过综合分析和野外实地检查验证，进一步提高信息提取工作的精度；通过异常查证及异常综合评价，完成遥感找矿预测；通过质量控制和中间成果的检查，促进项目成果表现形式的规范化、标准化。

一、遥感图像处理与制作

影像图制作参照遥感影像平面图制作规范（GB15968-1995）执行。

（1）、影像彩色合成方案

根据遥感图像各波段的特征与应用目的及工作区实际特点，以均值相近、方差最大、相关系数最小为原则设计最佳彩色合成方案，对合成的图像进行直方图拉伸、增强以保证影像图上信息的丰富程度。

ASTER数据波段组合方案采用RGB：

231，ETM采用RGB：

741或743，WorldView-2数据波段组合方案拟采用RGB：

532或851。

这样的波段组合方式更符合人眼习惯，将更加有利于岩性构造的识别解译。

（2）、卫星数据纠正和配准

遥感图像的几何性能受多种因素控制，如传感器、承载传感器的各种平台运动状态，地球表面特征等，这些因素造成了遥感图像的各种几何畸变。

而本次项目的工作区位于高山区，地形起伏较大，卫星遥感影像获取采用的中心投影方式会在地形起伏的情况下产生地形畸变。

由上述畸变引起的像元发生位置错动，不能真实地反映地物之间的位置关系，必须进行高精度的正射校正后才能应用于实际生产工作中。

正射校正采用有理多项式函数（RationalPolynomialCoefficients（RPC）Model）+高精度DEM+GCP控制点进行。

高精度DEM由1:

5万地形图生成；GCP其精度要求为20-30cm，一般每景数据10-30个。

纠正控制点尽量选在地物标志清晰明显处，点位分布尽量均匀。

排除误差较大的点，使整体误差最优。

针对WorldView-2数据的正射校正采用ENVI4.7提供的OrthorectifyWorldViewwithGroundcontrol处理模块进行。

（3）、遥感影像融合

图像融合技术能够有效提高多光谱数据的空间分辨率，同时还最大可能地保持其光谱信息。

从而提高了遥感影像判读的可靠性，提高影像的解译能力，使岩性构造识别更为准确。

对影像融合采用ERDAS的HCS融合方法进行处理。

需要指出的是，尽管融合技术能保持多光谱信息，但工作过程中研究地表岩石和矿物的波谱信息时，不采用通过融合处理后的多光谱波段数据，而是采用原始的多光谱数据以确保数据的准确。

（4）、图像镶嵌

通过采用灰度匹配、接边选择、色调调整和接缝羽化等处理，完成图像拼接，保证镶嵌图像的几何关系和色调的一致性。

鉴于WorldView-2数据以分块方式分发，故在使用之前，必须对其分块数据进行拼接处理。

WorldView-2的分块数据信息存放在*.til文件内，该文件描述了组成整景的分块数据的数量、各分块数据的名称及分块数据之间的位置关系，采用ENVI提供的TiledWorldViewProduct功能模块对WordView-2分块数据进行无缝拼接处理。

（5）、图像增强

进行图像增强处理的目的是为了突出图像中的有用信息，扩大不同影像特征之间的差别，以便提高对图像的解译和分析能力。

图像增强处理有多种不同的方法，主要采用波谱特征增强和空间特征增强。

（6）、整饰与注记

将地图的数学基础（比例尺、坐标注记、公里格网、经纬网等）、图廓线整饰、地理要素（道路、居民地、河流、湖泊、山脉等）、人文要素（行政区划等），按照相关制图图式要求叠加到图像上。

同时进行必要的整饰，如标注路线、添加图例等。

二、地面波谱测试

波谱测试的主要目的是通过地表岩石和矿物的波谱测量，根据各种矿物和岩石在电磁波谱上显示不同的诊断性光谱特征，从而识别不同矿物成分，建立工作区岩石波谱库。

经过与卫星遥感波谱数据的对比、匹配及拟合，利用计算机在遥感影像图上进行岩石类型识别与异常信息提取。

（1）、典型矿物波谱测试方案

1）波谱测量按照不同工作区类型部署在野外验证或查证路线上。

波谱测量除了要控制全区所有的编图单元外，重点要加密布置在主要的成控矿岩石和矿化蚀变带及典型矿点等地物上，以达到控制成控矿要素的目的。

2）每个波谱采样点必须进行GPS定位，记录坐标数据，拍摄野外环境照片；

3）依据岩性变化情况布设波谱采样点，适当调整。

需要采集波谱的测试样品包括典型岩性的岩石、破碎带岩石、接触带岩石、蚀变岩等与矿化有关的岩石；

4）波谱采集采用野外现场测试和室内测试相结合方案，故典型岩石样品需作为岩矿鉴定样品或标本收集保留，以便验证光谱测试结果的准确性。

样品标本规格为3×6×9cm，样品采集后需编号并填写标本样品登记与标签；

5）测量波谱时，还需详细记录包括仪器技术指标、标准参考板参数、环境参数（天气条件如、地形和地貌的描述如坡度坡向、观测时间、目标物所处的经纬度等）；

6）考虑到后续波谱测试结果需与卫星光谱数据反演的地面反射率进行对比分析，选择样品应具有一定代表性，能够基本表征单元像素内地物波谱；

7）波谱采集需与卫星影像获取时的观测条件尽量一致。

包括卫星过境时间、观测时大气条件、光照条件等。

另外描述观测目标性质的辅助参数也是至关重要的，如矿物的学名、矿物成分等。

只有具备了详尽的野外描述的光谱数据才能为以后的进一步处理和分析所用，不然就失去了所测数据和其他数据的可比性。

（2）、地物波谱测试观测要求

1）白板要求表面均匀洁净，经过标定，有合格的标定报告；

2）每个样品测试新鲜面、风化面和裂隙面（常含有填充物），如测面上矿物变化大，则进行多点测量；

3）测量人员应着暗色衣物，人员和光谱仪探头均不应对标本的光照条件造成影像；

4）测量前，需先打开仪器进行预热，预热时间大约为15分钟。

预热的目的是使仪器内部温度与待测目标的环境温度向接近，以减少温差噪声；

5）必须保证目标物充满仪器探头的整个视场范围；

6）探头垂直向下，高度适中，确保视域应完全位于白板内。

探头距白板与地物距离应保持基本一致。

（3）、波谱测试数据的分析与处理

1）数据分析

对野外获取的波谱数据进行处理，分析研究工作区内岩石、矿物和矿石矿波谱特征，归纳总结所测试的波谱特征、查明波谱差异性及其成因，并填写相应表格。

2）地面光谱定标

参考岩矿测试结果及中国科学院空间技术中心编制的《中国地球资源光谱信息资料汇编》中的标准矿物波谱库，利用整个波谱曲线进行矿物匹配识别,查明工作区内沉积岩和矿化蚀变带的波谱特征、不同岩性中波谱差异性及其成因。

3）波谱反演

利用已知岩石或矿化蚀变带的波谱特征,在高分辨率遥感影像图上查明工作区内沉积岩、变质岩和矿化蚀变带等的分布规律，构建编图单元，并进行矿化蚀变带的提取。

三、遥感解译

（1）、解译原则

1）遥感解译以经过信息增强后卫星数据的最佳彩色波段组合的全像素遥感影像图为基础，参考其它段组合遥感影像，采用以人机交互解译为主，波谱反演为辅的手段，进行全像素岩性层、岩性组合及构造解译。

建立影像单元、编图单元。

2）解译采用从矿产地质研究程度较高、地质资料丰富和影像地物特征明显的地区开始，从区域性宏观解译逐渐向局部性微观问题研究过渡，从直观地质信息提取向微弱信息提取过渡，从定性地质信息提取向定量信息提取过渡，循序渐进，反复解译，逐步深化，提高区域矿产地质认识。

（2）、解译方法

1）构造—岩性解译

构造信息（包括断裂、节理带、面理带等）在遥感图像上经常以控制当地岩性、岩相、地形地貌、水系发育特点的间接方式显示出来，并在遥感影像上表现为不同的色调、形态、地貌等，因此遥感影像线性构造解译主要从色调、形态、地貌发育等方面着手。

岩性解译的方法主要有两种：

定量分析法和对比分析解译法。

定量分析法又可称为波谱反演法，它通过对影像数据中各类岩性段所具有的不同波谱值进行数据统计，并夸大相邻岩石间特征谱段的差异性，再根据结果将其识别并提取出来。

主要可分为三种方式:

a）统计色调、影纹近似的不同岩性段的数据变化规律,与已知岩性的影像数据结果对比；b）对统计的图像数据与野外实测的地物波谱对比；c）以不同时代地层岩性段为基本判别单元，作监督或密度分割等数理统计。

对比分析解译法

从已知地层岩石的影像特征研究开始，结合野外路线、地质调查剖面、岩石波谱测量等资料，总结分析各种地质体的影像特征，建立解译标志，采用横向追踪和纵向对比的方法，由已知剖面向两侧逐层对比解译。

2）成/控矿要素解译

成/控矿要素解译是在岩性构造解译和野外工作的基础上，通过多元地质因子的综合分析，在现代矿床理论的指导下，分别提取矿源层信息、与成矿有关的岩体信息、蚀变信息、导控矿构造信息、矿（化）体/点信息等，为后续遥感找矿预测找矿远景区及找矿靶区提供信息和服务。

a）矿源层信息提取

对于矿源层信息，着重提取解译与成矿作用有关的岩性构造信息，对于火山岩区和变质岩区尽可能深化其成矿地质背景。

具体内容包括：

根据典型岩矿波谱数据库，提取与含矿岩系、控矿构造、蚀变矿物、热源、矿床改造、区域剥蚀深度，以及赋存沉积、层控矿产的岩石地层单元的影像特征、岩石组合、矿化特征、蚀变特征及空间分布特征等；对于侵入岩体地区，通过分析岩性、岩相、断裂与裂隙等对矿液运移和富集的控制作用及与侵入作用有关的岩浆后期热液蚀变、矿化特征等；变质岩区则应查明变质类型、变质程度，研究各类变质岩内的含矿层、含矿建造及矿产在变质岩中的分布规律，以及变质带、含矿建造等的分布，变质相对矿床和矿化的控制作用等。

b）与成矿有关的岩体信息提取

在岩性解译的基础上，通过多元信息综合判断，筛选出与成矿有关或有利成矿的侵入体，在解译及后续野外实地验证阶段都需详细记录描述其规模、空间分布、剥蚀深度、内外接触带的矿化蚀变特征，以及隐伏岩体、岩株的空间分布、蚀变特征等。

c）蚀变信息提取

主要提取识别与区域岩浆作用有关的岩浆期后热液蚀变、矿化特征等，包括褐铁矿化、钾长石化、钠长石化、绢云母化、绿泥石化、泥化、硅化等蚀变信息。

d）导、控矿构造信息提取

在线性环形构造解译的基础上，通过多元因素的叠加分析，提取与成矿、控矿、容矿作用有关的线性体、火山机构、环形构造等，记录其产状、规模等，并分析其运动学特征，容矿—控矿规律，断裂、裂隙等对矿液运移和富集的控制等。

e）矿（化）体/点信息提取

在岩性构造解译和野外工作时，详细记录矿体/点、矿化地质体或矿化蚀变带等的分布范围、规模、产状、分布特点，以及第四系矿产的赋存条件、分布范围等。

四、遥感异常提取与筛选

遥感异常是指从遥感数据中提取的、可能与成矿围岩蚀变矿物有关的一种量化遥感找矿信息。

遥感异常提取主要包括数据预处理、干扰去除、异常提取、异常的后处理、异常分级、异常筛选等工作。

（1）、提取异常后处理

1）岩性异常等的去除

根据区域岩性的光谱特征及其与已知蚀变异常的区别，利用比值法、阈值法等方法对干扰因子进行去除。

2）异常的分级

为突出异常强度的变化信息，应利用统计方法对异常强度进行分级，即采用均值加n倍标准差的方法确定，从高到低分为3或4级，获得分级异常图。

包括高（一级异常）、中（二级异常）、低（三级异常）三级。

一级异常划分阈值使用典型矿床或矿区的遥感异常边界值，二级异常使用矿点或含矿围岩蚀变带的边界值，三级异常使用地层或岩体蚀变带、含矿地质体的边界值。

调查区内至少80%的已知矿（化）点上出现遥感异常视为合格。

3）异常的滤波处理

由于图像上的任意一点（像元）的计算结果只与计算公式有关，图像上常常会出现某一类比较均匀的图斑上分布孤立异常点的现象，致使图面看起来较乱，也使异常图失去了可读性。

需要采用滤波的方法，去掉图中过于孤立的异常像元，或将孤立像元归并到包围它们或与它们相邻的较连续分布的那些异常中去。

其基本的做法是，给每一类异常规定一个应保留的最小连片像元数，凡小于此数的连片像元和单个的孤立像元，都应去除，或者归并到包围它们或与其相邻的较大的连片异常中去。

本项目中均采用3×3滤波法。

（2）、异常筛选

尽管蚀变岩石与非蚀变岩石之间的光谱特征差异十分显著，然而由于出露地表的蚀变岩只是地表岩石中极为少见的一个特殊部分，其遥感信息数量在遥感图像信息中所占的比例极其有限（通常约为千分之几），加之这些信息常常受到数量众多、结构极其复杂的环境因素和混合像元等的光谱影响，因而经常会使遥感异常提取变得十分复杂。

在遥感异常提取过程中，需要将异常信息放在其它影像、地质信息、地理信息图件上，尽可能逐个剔除非蚀变异常，并通过野外现场工作，最终筛选遥感异常。

凡筛选后的遥感异常，均需要做出相关解释，说明其与不同蚀变类型和矿化作用的关系。

通常采用的筛选方法主要有以下几种。

1）成矿地质背景筛选法

通过遥感异常与传统遥感方法所确定的“线、带、环、色、块”异常区的相互比选，相互验证者优先推荐进行野外检查。

利用遥感地质解译的结果，将成矿有利层位、有利的控矿构造与经过初步筛选的遥感异常结合起来，无疑会进一步缩小野外检查工作的目标区，提高遥感异常的利用水平。

2）光谱特征对比法

利用岩石的光谱特征识别遥感异常的真假，有两种手段。

一种是“以真判真”，即利用已知的地质资料，在遥感影像图上采集已知矿（化）区典型蚀变岩石的遥感光谱曲线，与未知区的遥感光谱曲线进行比较，发现其不同之处，利用比值方法对该矿化类型的遥感异常进行甄别，剔除“伪”异常；另一种方法是“以假剔假”，即利用已知的假异常，采集其典型地段的光谱曲线，与区内已知真异常的光谱曲线进行比较，发现二者的区别之处，利用比值方法对假异常进行剔除。

3）遥感异常对比筛选选法

通过两种或两种以上方法提取出的同一种异常的相互验证，可以判断一个异常的优劣，进行遥感异常的筛选。

4）光谱角筛选法

目的是以已知矿床异常为参考，选取具相似波谱特征的HAA或FCA，对HAA、FCA进一步优化。

研究过程中，以典型矿区或矿体为感兴趣区，统计各波段在训练区的均值，作为参考谱；通过SAM功能，获得在给定立体角内与参考谱相似的异常，通过对向量角的调节，以最大限度地显示典型矿区或矿体为目的，对羟基遥感异常或铁染遥感异常进行了筛选，缩小了某一类遥感异常的分布范围，进一步指明了某一矿化类型的可能分布区域，从而实现对具相似波谱特征的遥感异常的分类，区分不同矿种类型。

五、野外调查

实地调查的主要内容包括岩矿波谱测试、不同类型解译区的解译成果验证、遥感异常的查证以及遥感找矿预测成果查证等。

（1）、岩矿波谱测试

波谱测试与分析是开展遥感定量矿物填图、建立成矿蚀变矿物组合模型与遥感找矿模型的重要的基础与依据，对于促进遥感技术在资源勘查中的深入应用具有重要意义。

波谱测试分为野外波谱测量与室内波谱测量两种工作方式。

野外测试的光谱代表性强，但数据信噪比低，而室内光谱与此相反。

工作中，应综合二者优势，合理部署，最大程度各自的优势。

（2）、解译成果验证

检查不明或多解地质体属性，验证地质体属性及界线定位的准确程度，补充完善解译标志。

检查编图单元的岩性特点、组合特征、边界属性以及单元建立划分的准确性，验证编图单元的定性、定位是否准确和符合实际，解译标志是否正确。

对具体查证的结果应及时记录和评价，对矿产地质遥感解译草图上的错误或不足之处应在现场修改、补充。

实地核查有疑问的信息、补充遗漏的信息、修改错误信息，

（3）、遥感异常查证

实地核查各级遥感异常划分阈值的正确性，验证遥感异常的可靠性和准确性，现场调整遥感异常划分阈值，查明异常形成的类型与原因，修正和完善遥感异常提取成果。

（4）、找矿预测成果查证

现场核实已圈定遥感找矿远景区、找矿靶区的成矿地质条件，对拟定的各级遥感找矿靶区开展野外核查和验证工作。

六、遥感找矿模型建立

遥感找矿模型是以地质方法为基础，通过对典型矿床生、储、盖、藏、运等多因素的综合分析，结合矿床的遥感特征，建立集成矿－控矿构造、蚀变带、矿床储存条件、区域剥蚀深度于一体的典型矿床遥感找矿模型。

七、综合研究与找矿预测

综合研究与找矿预测以区域典型矿床遥感找矿模型为基础，以GIS技术为支撑，在多源数据、多尺度遥感地质解译工作的基础上，以遥感异常信息为主导，结合地质矿产、物化探异常及重砂异常信息等各种单学科信息作有序关联，通过研究相关信息之间的组合分布规律，总结成矿信息的组合特征；通过野外实地调查，综合评价区内遥感异常和区域成矿条件综合分析，开展找矿预测，最终圈定找矿靶区。