Landsat_8OLI 數據在遙感找礦預測中的應用

李智斌，劉澤宇

（1.甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050；2.中科智能識別產業技術研究院有限公司，天津 300457）

遙感綜合成礦預測是以遙感地質解譯和礦化蝕變信息的提取作為基礎，充分分析區域成礦地質背景與成礦條件，結合研究區相關的地質、物探及化探成果資料，采用現代成礦理論圈定找礦遠景區的一種行之有效的找礦預測新方法。

該方法首先要全面收集研究區內相關地質、物探、化探、遙感數據和圖件以及部分礦床地質、成礦預測等資料，以OLI 數據為基礎，運用計算機圖像數據處理技術，進行基礎圖像處理，利用已有地質、礦產、物化探成果資料研究分析，建立研究區主要成礦帶巖石、地層、構造、礦化蝕變的主要解譯標志；然后針對性選取波段進行遙感礦化蝕變信息提取，并進行分級與篩選，編繪遙感蝕變信息提取圖，結合區域地質背景、成礦條件、物化探成果、遙感解譯成果，進行多源信息的綜合剖析，總結找礦規律，建立找礦模式，確定找礦靶區及成礦預測區，為進一步找礦等工作提供科學的依據。

OLI 數據的遙感圖像對于各類地質體的顯示較為清楚，遙感解譯效果相對較好，因而，本文選取甘肅省夏河縣塔哇-尕加莫貢瑪地區為研究區，采用了時相為2013 年10 月11 日云量和積雪覆蓋度相對較低的美國Landsat-8 衛星OLI 數據（數據來源于中國科學院地理空間數據云）進行成礦預測研究。

1 遙感地質解譯

遙感地質解譯是通過對遙感數據進行預處理和圖像增強處理，對輸出的圖像結合野外地質調查進行遙感影像單元的劃分，從而解譯識別出巖性單元及地質構造。

制作圖像前先對影像進行預處理，依據多光譜第八波段對三個可見光波段進行輻射精校正，并進行必要的圖像增強，輸出為成色調連續、清晰、色彩飽和的高質量影像圖片，供解譯使用。本次研究所使用的遙感圖像為經B752+8融合的OLI數據1:5萬假彩色合成衛片。主要用于區域地層、巖石、構造等解譯和判讀，編制遙感解譯圖。衛片中標注的經緯度等與1:5 萬航測地形圖的標注基本吻合。

遙感影像單元是以某種色彩組合或圖像結構、構造為特征的可分影像標志體，其邊界清晰，具有一定規模。遙感解譯運用目視解譯、人機交互式解譯、計算機自動（半自動）識別方法進行，采用初步解譯、詳細解譯和最終解譯三級解譯方式客觀真實地提取地層、巖體、構造和成礦有關的地質信息。

遙感地質調查成果顯示，在甘南地區遙感影像資料對線狀構造解譯程度較好，對地層的解譯程度一般，只能解譯到系級巖石地層單位。環狀構造是由中生代侵入巖體或是斷裂構造引起的環形構造，經驗證多由中酸性侵入巖引起。

2 蝕變信息提取

遙感異常提取的全部工作通過人機對話在計算機平臺上完成，主要使用的軟件有ENVI5.1、Mapgis 等，本次研究采用應用最為廣泛的特征向量主成分分析法，對預處理后的圖像進行PCA 分析，根據判定準則選擇蘊含礦化蝕變信息的有效成分并對其進行分級篩選，編制遙感蝕變信息提取圖。

2.1 數據預處理

在遙感異常提取前需對原始數據進行一些圖像預處理，通過輻射定標和FLAASH 大氣校正消除大氣散射等影響，獲取真實的地表反射率，對影像進行裁剪去除研究區范圍外的多余數據，得到最終研究區影像數據（圖1）。

圖1 甘肅省塔哇-尕加莫貢瑪地區遙感影像圖

此時的影像數據中依然包含雪、植被、水體、陰影等干擾因素，對于蝕變礦物信息提取存在極大的干擾，需要分別建立水體和植被的掩膜，去除這些非地質因素。本次研究分別采用了歸一化植被指數和歸一化差異水體指數來提取植被和水體，并通過Band Math 功能將其合并生成綜合掩膜，可以有效的減少對蝕變信息提取的干擾。

2.2 礦化蝕變信息提取

本次工作同樣選取crosta 法進行研究，借助強大的遙感圖像處理軟件ENVI 可以方便而且快速的進行礦化蝕變信息提取。該方法分別通過OLI2、OLI4、OLI5、OLI6 和OLI2、OLI5、OLI6、OLI7 的波段組合來進行主成分分析，處理后的某個新的成分可能集中了鐵染和羥基蝕變信息，通過一定的判斷準則選擇出含有異常的新成分。

由OLI2、OLI4、OLI5、OLI6 等4 個波段進行主成份變換（PCA）提取褐鐵礦化、赤鐵礦化、黃鐵礦化等了鐵染蝕變信息，判斷準則是：OLI4 的系數應與OLI2、OLI5 的系數相反[1]（表1），表中PC4 符合該判斷準則，故選擇PC4 作為異常信息增強圖像。

表1 PCA[2，4，5，6]主成分特征向量表

由OLI2、OLI5、OLI6、OLI7 等4 個波段進行主成分分析提取包括高嶺土化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等的羥基蝕變信息[2]，判斷準則是：OLI6 系數與OLI7、OLI5 的系數符號相反，OLI2 一般與OLI6 系數符號相同（表2）[3]，表中PC4 符合該判斷準則，故選擇PC4 作為異常信息增強圖像。

表2 PCA[2，5，6，7]主成分特征向量表

2.3 遙感異常等級劃分

本次研究通過門限法對提取的礦化蝕變信息進行分級從而劃分礦化蝕變信息的等級，即以X+Kδ 確定異常下限，X 為背景值，δ 為標準差，選定不同的K 值進行閾值分割，羥基蝕變異常信息的K 值采用2、2.5、3，鐵染異常信息采用1.5、2、2.5，依次來劃分出三級至一級蝕變異常。采用5×5 中值的濾波處理去除孤立點，得到研究區蝕變異常圖，在計算機篩選處理后成圖基礎上進行遙感異常圈定，圈定中結合地質資料人為分析，對于由第四系干擾等因素所形成的假異常進行舍棄，然后結合區域成礦地質背景及構造條件、物化探成果進行遙感異常的圈定。

通過蝕變信息提取，調查區見多處異常信息異常主要位于次級斷裂兩側，異常軸線走向順延構造走向，局部呈致密斑塊狀，異常密度較大。在研究區內共圈定出遙感異常6 處，羥基異常與鐵染異常位置重現性一般，總體羥基異常較多，鐵染異常相對集中但整體較弱。

3 遙感找礦預測

遙感成礦預測理論的研究始于上世紀，涌現出了許多具有代表性的理論成果，本次研究主要依據多源信息成礦預測理論，結合了相似類比、求異及地質條件組合控礦理論，運用MapGis將地質、遙感、物化探等多種方法所獲得的信息在空間位置上進行疊加，綜合多源數據進行成礦預測[4]。

通過對區域典型礦床成礦規律和找礦模型的研究，確定研究區內主要的遙感找礦標志為遙感影像反映的線、環及線環交截部位，羥基、鐵染異常與線、環構造疊加較好部位，是遙感找礦預測的主要靶區。參照主要成礦帶和典型礦床的礦化蝕變信息進行解譯識別，結合前人地質、礦產等研究成果，圈定出具有進一步找礦價值的找礦靶區1 處，為希倉隆哇找礦靶區。

該靶區位于位于塔哇幅西部希倉隆哇一帶，存在于YG-12號遙感異常的中東部（圖2），遙感異常主要是羥基異常，鐵染異常極少。此外，在遙感影像上可清楚地看出，靶區內存在有兩處明顯的線性構造，為北北西向和北西西的斷裂，在主斷裂周邊，次級斷裂極其發育，且存在一個環狀構造，可能存在隱伏的侵入巖體。

圖2 希倉隆哇找礦靶區遙感影像圖

經實地查證，遙感異常主要與熱液蝕變作用有關，異常區內斷裂發育，目前該區已發現希倉隆哇金礦點，對應1:5 萬水系沉積物測量AS25 綜合異常，AS25 綜合異常元素組合復雜，以中、低溫元素異常為主，主元素為Au，特征元素組合為Ag、As、Hg；Au39 元素異常Au 最大值為1402.00ng/g，超過了1 克/噸，是尋找中低溫熱液型金礦床的有利位置。

4 結論

本次工作在對研究區遙感數據進行預處理和圖像增強處理后開展了遙感地質解譯，采用“主成分分析”方法提取鐵染和羥基燭變信息，最后依據多源信息成礦預測理論進行遙感成礦預測，圈定了具有進一步找礦價值的找礦靶區一處，與已知礦產和新發現的礦化線索套合較好。因而，以遙感地質解譯和礦化燭變信息的提取作為基礎，通過多源信息綜合剖析的遙感綜合成礦[4]預測在找礦預測中可以起到良好的先導作用。