基于ERDAS的矿产蚀变遥感异常信息提取

1 概述
围岩蚀变是在热液下 ,近矿与热液发生反应而
产生的一系列旧物质为新物质所替代的交代作 [1 ] 用 。地质学家普遍认为 , 尽管有蚀变岩存在不一 定有矿 , 然而大型 、 特大型内生矿床一般均有强烈
[ 收稿日期 ] 2009 - 09 - 08 [ 基金项目 ] 国家科技支撑计划项目 (2008BAK49B02) ; 国家 863 重点项目 (2007AA120306) 。 ) , 男 ,江苏无锡人 ,成都理工大学硕士研究生 ,主要研究方向为遥感技术应用 。 [ 作者简介 ] 杨晏立 (1985 —
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
[摘 要] 从 Landsat 卫星数据中提取蚀变遥感异常信息的方法已经有了相对成熟的理论 ,前人
也已经在 PCI 、 ER Mapper 等软件中完成了预研究 。主要介绍了利用 ERDAS 遥感图像处理软件提 取矿产蚀变异常信息的过程 ,通过掩膜去除多种干扰信息 ( 边框 、 盐碱地 、 云、 植被 、 水体和阴影) , 运用准归一化操作消除传感器增益等带来的影响 , 利用主成分分析法将 TM 遥感数据中羟基 、 铁 染蚀变异常信息所在的成分分离出来 。从而证明 ERDAS 软件同样可以推广于大面积矿产蚀变遥 感异常信息的提取 。 [ 关键词 ] ERDAS ; 蚀变异常 ; 遥感 ; 主成分分析 ; 羟基 ; 铁染 [ 中图分类号 ] TP 751 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 100520310 ( 2009) 0420017204
[3 ] [2 ]
作为研究对象 , 以其于 2000 年 10 月 8 日获取的 146036 景 ( 图 1) 作为研究区域 , 该景数据中心经度
79137° ,中心纬度 34161° , 太阳高度角441971 756° ,
太阳方位角 1501350 891 1° ,平行云量 3 % 。
。TM 多
1 1
1
(11 College of Earth Science , Chengdu 610059 , China ; 21 State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection , Chengdu University of Technology , Chengdu 610059 , China ; 31Beijing Municipal Key Laboratory for Resource Environment and Geo2Graphic Information System , Capital Normal University , Beijing 100037 , China)
波段数据通过 PCA 所获每一主分量常常代表一定
,由于各分量之间相互 “垂直” 互不相
图1 146036 景 741 波段
关 ,所以各主分量的地质意义有其独特性 。因此 , 主成分变换具有分离信息 、 减少相关 、 突出不同地 质特性的作用 。
2 蚀变异常提取波谱前提
在可见光至短波红外光谱区 ( 21325～215μ m) , 主要造岩矿物的主要成分 ( Si 、 Al 、 Mg 、 O) , 其振动基 频在中红外和远红外区 ,波长位于 10 μ m 附近或更 长区域 ,第一倍频也在 5 μ m 附近或更长区域 , 高倍 频谱带强度太弱 ,所以在可见 - 近红外 (VNIR) 区不 产生具有诊断性的谱带 有 Fe
2+ [2 ]
研究区域位于新疆维吾尔自治区和田县 、 西藏 自治区日土县及境外克什米尔三地交界处 ,包括喀 喇昆仑山的局部 , 海拔较高 , 地广人稀 。虽有 219 国道穿过 , 但出于成本和效率的考虑 , 进行常规矿 产勘查的可能性不大 。该地区植被较稀疏 ,利于蚀 变遥感信息的提取 。
4 异常提取过程
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北京联合大学学报 ( 自然科学版)
[2 ]
2009 年 12 月
且较大范围的围岩蚀变
。蚀变异常信息可以通
高 ,所以用 TM 3 高端切割来生成消除盐碱地干扰 的窗口 。在 ERDAS 中给 3 波段附上伪彩色 , 通过 在属性表中改变像元的颜色确定密度分割的阈值 , 并通过 Recode 命令重编码得到用于去除盐碱地的 二值掩膜图像 。 3) 去云 : 云的反射光谱特征表现为 TM 1 的灰 度值相对较高 , 所以可以采用 TM 1 高端切割来生 成消除云干扰的窗口 ,生成掩膜图像的操作同去盐 碱地 ( 如果云少 ,那么在去盐碱地时就可以把云一 起去掉) 。 4) 去植被 : 绿色植被在近红外 ( TM 4 属于近红 外) 形成强反射 , 所以可采用 TM 3Π TM 4 ( 小于结果 的为干扰区) 来生成消除植被干扰的窗口 。用空间 建模工具 Model Maker 建立除法模型来计算 TM 3Π TM 4 , 通过功能定义 ( Function Definition ) 中的条件 选项 ( Conditiona1) 中的 Either 条件判断语句进行条 件判断处理
第 23 卷第 4 期
杨晏立等 : 基于 ERDAS 的矿产蚀变遥感异常信息提取
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411 预处理
“AND” 处理 ,得到去干扰掩膜图像 ( 图 3) 。
通过 Generic Binary 方式 ( 二进制方式) ,输入后 缀名为 “. FST” 的单波段数据 , 输出选择 BSQ 格式 , 行、 列参数通过后缀为 “HRF. FST” 的头文件获得 ( 5965 行Π 6967 列) 。
蚀变 异 常 信 息 的 提 取 过 程 选 择 ERDAS
IMAGINE 912 遥感图像处理软件作为操作平台 , 提
。岩石中的次要成分 ( 含 等离子或离子基团的蚀
、 Fe
3+
、 OH 、 CO
-
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变矿物) , 可形成岩石谱带中的优势地位 。也就是 说 ,在可见及近红外区中 , 天然矿物和岩石最常见 的光谱特征是由这样或那样形式存在的铁产生的 , 或是由水 ,OH 基团或 CO3 基团产生的 ,形成了具 有诊断意义的反射谱 ,如绿泥石 、 绢云母 、 高岭石等 粘土类矿物大多含有羟基 (OH ) 。
1bit 。 2) 去盐碱地 : 盐碱地在 TM 3 的灰度值相对较 413 准归一化
图3 去干扰掩膜图像
目的是改进不同景图像处理结果的可比性及 色调一致性 , 包括大气经纬辐射校正 , 太阳高度角 校正 , 日地距离校正 , 大气层上照度校正及增益校 [2 ] 正 。视反射率换算系数
K = Gk ×
过遥感影像反映出来 , 遥感获得的是地表信息 , 只 要有一定面积的蚀变岩石出露 , 就可能被遥感检 测 ,也就是说即或矿体隐伏 , 只要有足够面积的强 蚀变岩出露也是有可能用遥感发现的 。目前 ,利用 遥感图像提取矿产蚀变异常的方法有比值增强法 、 光谱角法 、 彩色空间变换法 、 克洛斯塔 ( Crosta ) 法 、 主成分分析法等 。 主成分分析法是在统计特征基础上的多维正 交线性变换 , 是基于变量间的相互关系 , 在信息总 量守恒的前提下 , 利用线性变换来实现去相关性 , 使得各主成分之间信息没有重复或冗余 的地质意义
2+
物而不同 ,Fe 使矿物在 TM 7 波段上反射率降低 3+ 的可能性最大 ; Fe 在 0185 ～ 0194 μ m ( TM 4 ) 波段 有较强的吸收 , 在 0145 μ m 和 0155 μ m 波长处也有 吸收 ,在 TM 1 、 TM 2 、 TM 4 图像上含有 Fe 矿物的 岩石亮度降低 ,TM 3 上亮度增高 。
412 去干扰
由于受到各种地物信息 ( 主要是盐碱地 、 植被 、 云、 水体和阴影) 的影响 ,可能产生一些假异常的信 息 。所以在提取异常之前 ,必须尽可能的去除一些 干扰信息 。 1) 去边框 : 在一景 TM 遥感图像上 TM 1 在最 左 ,TM 5 在最右 ,所以用 TM 1 3 TM 5 形成边框二值 图像 。在 Operators 中定义乘法 ,输出类型为 unsignd
2009 年 12 月 第 23 卷第 4 期总 78 期
北京联合大学学报 ( 自然科学版) Journal of Beijing Union University (Natural Sciences)
Dec. 2009 Vol. 23 No. 4 Sum No. 78
基于 ERDAS 的矿产蚀变遥感异常信息提取
Abstract : There is correspondingly mature theory extracting information of mineral alteration anomalies from the satellite image of Landsat . The pre2research has been achieved by the software PCI , ER Mapper etc. This paper mainly introduces the process of how to extract the information of mineral alteration anomalies by use of the remote sensing image processing software ERDAS. A variety of interferences (frame , salina soil , cloud , vegetation , water substance and shadow) are removed by mask. The influences which are caused by sensor gain etc are eliminated by quasi2 normalized operation. The principal components analysis separates the part which contains the information of mineral alteration anomalies from the TM image. Consequently , the ERDAS software could also be generalized to extract the information of mineral alteration anomalies from remote sensing image extensively. Key words : ERDAS ;alteration anomalies ;remote sensing ;principal components analysis ;hydroxyl ;iron2stained