浅谈RS在矿产勘查中的应用

浅谈遥感技术在矿产勘查中的应用
矿产勘查是遥感技术的传统应用领域。

20世纪70年代以来，随着多光谱数据的出现及数字图像处理技术的发展，遥感技术在超前评价成矿区带含矿潜力、揭示成矿区带延伸范围、区域成矿规律研究及蚀变带填图中显示出了极大的技术优势。

20世纪80年代以来，由于成像光谱技术的出现及GIS技术的发展，矿产勘查中的遥感技术应用方法取得了突破性进展，定量编制造岩（蚀变）矿物分布图及以GIS为基础的勘查区多源地学数据管理、分析与综合在矿产勘查与评价中发挥了较大的作用。

1 矿产勘查中的遥感技术应用策略
当前，地表及浅层矿产资源开采殆尽，矿产勘查工作以寻找隐、盲矿和难识别矿床为主，其难度越来越大，而遥感技术以其固有的宏观、连续、真实且具有一定穿透力等特点在减少地质找矿难度方面已起到很好的作用。

随着信息获取和处理技术的不断进步和完善，遥感地质找矿取得了长足的发展。

矿产勘查中的遥感技术应用有如下几种技术策略：
1.1 根据遥感影像色调、形态异常，直接圈定优先勘查靶区
各种遥感影像上，可以发现一些不同于地层色调和形态的“特殊”影像体，往往由原生矿体露头、氧化矿露头及铁帽、围岩蚀变和矿床分散晕等形成。

因此，遥感影像上这些特殊影像体的识别是遥感直接找矿的一个重要环节。

各种金属矿体露头，特别是富含硫化物的矿体的露头，经风化淋滤后形成的氧化物或含氧岩类矿物，呈现出与周围岩石迥然不同的色彩，在高分辨率图像上可直接识别。

围岩蚀变是许多矿床的重要成矿标志，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。

目前应用较广泛的是根据MSS、TM、ETM等多光谱数据自动提取矿化蚀变信息，常用的方法主要有比值变换法、主成分分析法、光谱角填图法、对应分析法、Gram—schmidt投影方法、混合象元分解法及PH技术。

虽然遥感找矿异常信息提取技术仍处于起步阶段，但已显示出其在找矿领域的巨大应用潜力。

通过图像处理来提取矿化蚀变信息在国内外都已有许多成功地应用范例。

例如上世纪80年代早期，美国宇航局（NASA）用机载多光谱数据评价了亚利桑那州南部的斑岩铜矿床，用比值彩色台成图像识别出了青磐岩化、钾化、泥化和绿泥石化等蚀变带，并用监督分类图像圈出了蚀变岩的分布范围。

美国地调局利用陆地卫星数据处理，填绘了与矿化有关的褐铁矿化异常分布，1991年Crosta和Loughin利用Landsat M图像数据较成功地圈定了巴西等半干旱地区铁染和泥化现象；Robert．W．M等（1996）在新墨西哥南部Blue Greek盆
地内热液蚀变填图使用TM图像数据成功地圈定了黏土、云母含羟基矿物的矿化蚀变区。

国内这方面的工作开始于上世纪90年代，近年来提取遥感影像矿化异常信息已逐渐在找矿工作得到推广与应用，并取得了一定的成果。

如胡德永等（1994）提出的“微量信息处理”；刘成等（2003）利用混合像元线性分解模型提取了卧龙泉地区粘土蚀变信息。

由于TM波段较宽，只能识别蚀变矿物组合，而不能识别单种矿物，而识别这些单个矿物对于蚀变分带填图来说很重要。

上世纪90年代以来用开始试验利用高光谱数据识别蚀变岩。

美国地质调查所（USGS）在戈尔德菲尔德矿区采集A VIRIS高光谱数据，经过混合像元分解处理。

生成伊利石、高岭石和明矾石丰度图像。

图像上对蚀变矿物分布有较好的显示，其详细程度优于TM数据处理过的结果。

矿化蚀变信息的提取对圈定成矿区具有十分重要的意义。

人们还在不断地探索新的方法以其利用遥感图像这一数据源进行矿化弱信息的提取，人工神经网络、小波变换以及分形理论正在逐步应用于这一领域。

1.2 建立遥感找矿模型
矿床模型是对矿床赋存的地质环境、矿床产出的时空规律、矿床特征等矿床本质特征的高度概括，涵盖了矿产形成和保全的全部地质因素，显示现今地质科学对矿床学的研究程度，也显示了将矿床资料理论化的观念认识水平。

利用遥感技术在大面积内寻找矿化集中区，将图像上的色、线、环、影纹图案与矿田构造的基本要素（成矿岩体、控矿断裂、围岩蚀变）相结合，提取矿床遥感地质信息，寻找区域找矿标志，并用矿床模式的概念来识别矿床赋存的遥感影特征，建立矿床遥感模型，逐渐成为20世纪90年代以来遥感找矿学的研究热点之一。

这也势必能为影像——矿床的分析开拓新的思路，把矿床遥感地质研究推进到一个新的层次。

1.3 多元地学信息综合成矿预测
当前，易于寻找的露天矿床及近表矿床已愈来愈少，找矿向隐伏矿及难以识别的矿床转移，找矿难度加大，成矿地质条件及成矿模式十分复杂，单因素的模式难以反映成矿的规律，仅用某一种方法找矿成功率很低，需要各种技术方法协同，互相验证与补充，利用多元信息综合分析才能适应找矿难度日益提高的形势。

20世纪80年代以来，遥感找矿工作者开始以GIS技术为基础，对大量不同来源、不同内容的图像或非图像子量进行综合处理，把原来的地学理论和逻辑思维转换成三维的直观和形象化的、时间和空间模型，把原来的定性概念转化为定量的观念和分析方法，进行多元地学信息综合成矿。

地物化资料与遥感资料的综合研究提高了地质解译与综合分析的效果与效率，已成为寻找巨型、大型矿床最为有效的找矿方法，也是当前世界的找矿趋势。

1.4 利用遥感资料的宏观性，追索重要成矿区带延伸范围
矿区带延伸范围成矿区带一般代表比较大型的构造带或岩浆活动带，其延伸范围一般都是以区域构造的追索而圈定。

成矿区带延伸范围的确定对于部署找矿工作意义重大。

常规地质工作中，大的成矿带在野外无法观察到，地下的盲矿也看不到，但遥感数据分析便于从宏观上把握区域构造特征，使大型构造带的分布能一目了然地显示出来，适应追索、确定重要成矿区带延伸范围的需要。

地质工作者可以从全球构造的整体出发，既可作全球性的成矿分析，又可作局部性的成矿研究。

如在太平洋成矿带的划分、对比、追索中遥感起到了很大的作用。

2 应用前景分析
应用遥感技术预测矿床的找矿靶区，是当前国内外矿产勘查方法探索者普遍关注的问题，特别是对于常规方法难以工作发现的隐伏矿床，遥感地质方法更显其优势，且日益显示其经济效益，经过多年的探索和实践，遥感地质找矿在理论、技术和方法等方面产生了质的飞跃。

20世纪90年代以来，高光谱、高分辨成像技术及相关数据处理技术取得了较大的发展，在矿产勘查方面显示出了巨大的应用潜力。

卫星图像空间分辨率的提高、成像光谱技术对识别岩石类型的促进、以及点式卫星遥感器的立体成像能力等方面的进展使得卫星定量填图变得有效而实用。

卫星成像专家正在开发的新技术——定量构造填图法有可能用卫星来取代野外工作。

更能满足矿产勘查的实际需求。

2.1 高空间分辨率图像将得到广泛应用
随着遥感技术的不断发展，米级分辨率的卫星相继出现。

美国Spaceimage 公司于1999年9月发射高分辨率商用卫星IKONOS。

卫星上装有柯达公司制造的数字相机。

相机的扫描宽度11km，可采集1m 分辨率的全色影像和4m分辨率的多波段（红、绿、蓝、近红外）影像。

美国的对地观测公司（Earth Watch）于2001年10月18日发射Quick Bird（快鸟）遥感卫星，其全色影像的空间分辨率达到0.61m，是目前世界上分辨率最高的商业遥感影像。

由于其分辨率高、覆盖周期短，故米级分辨率的卫星图像一经问世即受到青睐，在军事和民用方面均有重要用途。

在矿产勘查方面，高分辨率影像将发挥如下的作用：（1）与传统的低分辨率影像相比，高分辨率遥感影像对地物的几何结构和纹理信息显示更加明显，使得提取控制矿床的线性构造、环形构造成为可能；
（2）与DEM结合，有助于加强对微地貌的研究；
（3）高分辨率影像的多波段（红、绿、蓝）数据可以组合成近似地面真实色彩的图像，有利于遥感地质工作者直接在影像上发现铁帽、古人采矿遗迹等找矿标志。

2.2 成像光谱技术的应用
成像光谱技术是遥感技术发展的前沿技术之一，它是在可见光、近红外及短
波红外遥感技术基础上，集图像、光谱于一体的具有高光谱分辨率的纳米遥感技术。

成像光谱技术兴起于20世纪80年代，于90年代得到了迅速发展。

1999年发射的Terra卫星上有中等分辨率成像光谱辐射计（MODIS），工作波长范围400—1440nm，36个波段，空间分辨率为0.025——1km；2000年发射的美国NASA 新千年计划（NMP）的第一颗卫星地球观测1号卫星（EO——1）上载有推扫式成像光谱传感器Hyperion，光谱分辨率10nm，覆盖范围400——2500nm，空间分辨率30米；海军地球图观察者计划（NEMO）卫星上载有海岸带成像光谱仪（COIS），波长范围400——2500nm，共有210个波段，光谱分辨率10nm，空间分辨率30m。

地质体岩石、矿物识别和地质找矿勘查是成像光谱技术最能发挥优势的应用领域。

根据矿物标型波谱特征应用成像光谱技术，有可能直接识别矿物及其组合类型，特别是识别与成矿作用密切相关的蚀变矿物，圈定热液矿化蚀变带，分析蚀变矿物组合，定量或半定量估计相对蚀变强度和蚀变矿物含量，探测一些蚀变矿物和造岩矿物的成分及结构变异特征，分析蚀变带的空间分带、成矿成岩作用的温压条件、热动力过程和热液运移的时空演化，检测植被中毒和油气微渗漏引起的地植物异常，追索矿化热液蚀变中心，有利于找矿靶区的圈定。

在地质勘查和矿产（金、铜等金属矿床，油气，钾盐等）资源评价以及一些基础地质研究中都能发挥重要作用。

成像光谱技术的发展和广泛应用可能使地质找矿，乃至地质找矿理论研究方法都发生重大变化。

2.3 星载成像雷达将发挥重要作用
成像雷达技术是微波波段的主动遥感技术，早在20世纪80年代由于具有穿透性和全天候特点而被看好。

微波遥感探测地物表面的粗糙度和介电特性信息，随着电磁波波长的增加，其穿透覆盖物的能力也增加，在一定程度上可以获得深部的隐伏信息。

对地质勘探形成严重障碍土壤、植被、冰雪等已可以被克服。

不同土壤类型和表面岩石之间的边界能够用微波直接观察出来。

比如在埃及东部沙漠和阿拉伯半岛沙漠覆盖区基岩构造、岩性和古河道解译，充分说明了多频段、多探视角、多极化星载成像雷达的地质应用潜力。

阿拉伯半岛沙漠覆盖区地质应用结果表明，L频段雷达信号在干沙和植被稀少的自然环境下，对沙具有较强的穿透力，对该区的古河道编图极有意义。

IX频段数据对埃及东部隐伏基岩中的线性风蚀地形检测效果最佳。

随着更多雷达卫星的发射成功，雷达遥感影像空间分辨率的提高，成像雷达数据将对勘查产生积极影响。

3 结论
随着计算机技术的不断发展，遥感技术也在逐步的更新和发展，这为我们在地质勘探找矿过程中提供了很大的帮助，但是遥感技术是一门多学科的技术，它包含了很多的因素，这样就会容易受到很多因素的影响。

因此，在应用遥感技术
的过程中应该注意的各种因素和在找矿过程中的各种因素对遥感影响的影响，在遇到问题的时候要结合资料快速的进行排查，快速有效的利用到遥感技术。

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