ETM数据矿化蚀变信息提取教程
基于ETM +与ASTER数据的矿化蚀变信息提取方法研究——以满都拉地区为例
２ 数据处理原理与方法
根 据 工 作需 要 ， 收集 的遥 感 数 据 主要 有 Ｅ Ｍ＋ Ｔ
基金项 目： 内蒙古索伦山 一 东乌旗成矿带成矿环境 ， 找矿方向及勘查技术方 向研究 （０４ １Ｋ ０ ） ２０ —一 Ｙ ８
云角 闪二 长花 岗岩 、 岗 闪长斑 岩 及 细粒 钾长 花 岗 花
其波谱分辨率 ， 提取 的手段较为单一 ， 能够表征粘
土 矿化 特 征 的信 息 也 主要 集 中在 第 ５与 第 ７波 段 ，
得到的蚀变信息不具有可分性 ， 往往包含了大量的 伪信息。随着 １９ 年 ｌ 月 Ｔ ｒ 卫星的成功发射 ， ９９ ２ ｅａ ｒ 其获取 的更高分辨率的 Ａ Ｔ Ｒ数据为广大地质工 ＳＥ 作者提供 了更多的选择 ，尤其是它的 ５ Ｓ Ｒ波 个 ＷＩ 段数据使区分不同的粘土矿物成为可能 ， 国内相续
作者简介 ： 李建 国（ ９ ０ ）男 ， １８ 一 感应用研 究。
维普资讯
第３ 期
李建 等： 于Ｅ Ｍ 与ＡＴ Ｒ 国 基 Ｔ ＳＥ 数据的 蚀变 提 婆 矿化 信息 取方 窒
图 １研 究 区 地 质 及构 造 略 图
金 属矿 化蚀 变强 烈 ，矿 化类 型 主要 有 ：褐铁 矿
化、 绿泥石化 、 硅化及碳酸盐化。矿点分布较多 ， 但 已发现的大 中型矿床较少 。主要矿点有铜 、 、 、 金 锰 铬、 镍钴 、 钼等 ， 已知矿点主要分布在研究区中南部
巴特敖包地 区和北部满都拉一带 ， 以奥陶纪 的巴 尤 特敖包序列花岗岩及其 内外接触带居多｝ ９ 】 。出露的
Ｆ ｇ Ｇｅ ｌ ｇ ｃ ｌ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｋ ｔ ｈ ｍ ａ ｆ ｈ ｔ ｄ ｅ ｉ ．１ ｏ ｏ ｉａ ａｎ ｔ ｔ ｒ ｌ ｅ ｃ ｐ ｏ ｅ ｓ ｕ ｙ ａｒ ａ ｕ ｓ ｔ
ETM_遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践
ＥＴＭ＋遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践冯雨林，时建民，杨利军（沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳１１００３３）摘要：通过对辽宁省建平县北部地区遥感影像处理，提取ＯＨ－、Ｆｅ３＋矿化蚀变信息，对照１∶２０万敖汉旗幅地质矿产图，结合成矿理论，经ＧＰＳ野外指引实地异常信息检查，在该区发现两处矿化点．此工作方法找矿效果明显，为今后加快地质找矿工作提供了一条可参考的、行之有效的途径．关键词：ＥＴＭ＋；主成分分析；蚀变异常；建平县；辽宁目前，航天遥感技术的发展为开发应用提供了大量具有实用性的遥感数据．其中，ＥＴＭ＋具有从可见光到热红外的波谱范围，能满足一定矿物、岩石的划分需要．对ＥＴＭ＋的多波段数据采用波段比值法和主成分分析法，提取有针对性的矿化蚀变异常信息，利用ＧＩＳ评价模型把ＥＴＭ＋遥感蚀变异常信息、构造解译信息进行叠加处理，结合成矿理论，可以得到精确的遥感矿化蚀变异常位置，从而起到快速指导找矿的先行作用，提高找矿工作的效率和成功率．本文旨在通过对ＥＴＭ＋遥感数据处理，提取矿化蚀变信息，在ＧＰＳ技术支持下探索快速找矿的试验研究工作，挖掘出新的找矿技术与方法，以减轻野外工作强度，提升调查工作效能，促进找矿工作的重大突破．辽宁省建平县北部地区属于典型的内陆干旱－半干旱气候，植被不发育，岩石裸露较好，岩性及地质构造可解译程度较高，适于遥感解译工作．１遥感信息的提取遥感异常信息的提取是本次试验研究工做的重要组成部分，其结果直接影响矿化异常调查和评价的准确度．因此，在数据处理过程中需要充分考虑水体、云、阴影和植被等干扰因素的祛除．１．１数据的预处理（１）遥感影像的选择根据现有资料，综合考虑遥感影像的空间分辨率、波谱特征等，结合研究区自然状况和植被覆盖度，本次遥感解译工作选用２０００年９月１３日的Ｌａｎｄｓａｔ－７ＥＴＭ＋数据，轨道号为１２１－０３１．（２）遥感影像的波段组合不同地物具有不同的电磁波谱特征．ＥＴＭ＋不同的波谱数据，记录和反映地物的能力不同．波段组合的原则是：所选用波段能较好地反映地质信息，波段之间的相关系数最小，方差最大，并且合成的色彩适合人眼的识别．根据各个波段所反映地物的特性，经过反复试验，最终选用ＴＭ７、ＴＭ５、ＴＭ３组合，进行构造信息解译．（３）遥感影像的几何校正工作中以地形图作为参考底图，进行遥感影像的几何校正．投影方式为高斯－克吕格投影，参考椭球体为克拉索夫．采用二次多项式进行坐标变换，选取９～１２个地表控制点（ＧＣＰ）．重采样方式为立方卷积，这样既保持了图像的连续性，又保留了高频信息．ＧＣＰ精度小于１个像素．（４）遥感影像的增强将校正好的图像进行直方图拉伸，使不同地物的反差增大，然后进行低通滤波，以消除高频噪声．１．２构造信息的提取根据影像特点和地质成矿理论，提取的构造信息主要有断裂构造和环形构造．（１）断裂构造解译在遥感图像上，断裂构造具有平直或略有弯曲的线性影像特征，一般较易识别．不同地貌单元直线型分收稿日期：２００７－０３－２０；修回日期：２００７－０６－０５．李兰英编辑．文章编号：１６７１－１９４７（２００８）０１－００６９－０４中图分类号：Ｐ６２７；Ｐ６１２文献标识码：Ａ地质与资源ＧＥＯＬＯＧＹＡＮＤＲＥＳＯＵＲＣＥＳ第１７卷第１期２００８年３月Ｖｏｌ．１７Ｎｏ．１Ｍａｒ．２００８图１蚀变异常信息与部分构造解释Ｆｉｇ．１Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆａｌｔｅｒｉｎｇａｎｏｍａｌｙａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ界、直线型河流、颜色和色调直线型的分界、山脊和沟谷突然直线型拐弯、湖泊和地下水出露点呈线状排列等均是断裂构造的解译标志［１］．试验研究区内部分断裂构造解译情况如图１所示．（２）环形构造解译遥感影像上，环形构造主要表现为圆形、椭圆形、浑圆形、半圆形、弧形及多边形等，有的通过色调、地形、水系等形式反映出来．环形构造的色调表现为色斑或套环，地貌则表现为放射状或环状水系［２］．试验研究区内部分环形构造解译情况如图１所示．１．３矿化蚀变信息的提取（１）干扰信息的祛除干扰的祛除应根据地物在不同波段下不同的波谱特征而选择不同的处理方法．主要选用不同的数学方法，将可能形成干扰的非目标地物经数学处理归入干扰窗，经掩膜运算祛除非目标物，尽可能的减少干扰物（云、阴影、水体、植被等）对异常提取所产生的影响．如对阴影的消除，选用ＴＭ７／ＴＭ１＜Ｎ作为判据，Ｎ取０．７５，即将ＴＭ７／ＴＭ１＜０．７５的像素作为干扰因素划入干扰窗，消除阴影的影响．（２）遥感矿化蚀变信息的提取对于上述去干扰图像，采用主成分分析方法，来提取蚀变异常信息．富含ＯＨ－或ＣＯ３２－的绿泥石、白云母、方解石、高岭石、明矾石等常见蚀变矿物，在ＥＴＭ５波段存在反射峰，在ＥＴＭ７波段则存在吸收谷；同样，含有Ｆｅ３＋的褐铁矿等矿物在ＥＴＭ３波段存在反射峰，在ＥＴＭ４存在吸收谷，这是提取羟基蚀变和铁染异常的光谱理论基础．通过主成分分析，把原来多波段图像中的有用信息集中到数目尽可能少的新组分图像中，而且新组分图像互不相关．利用ＴＭ１、ＴＭ４、ＴＭ５、ＴＭ７等４个波段进行主成分分析（ＰＣＡ），对代表羟基化物主分量的判断准则是：构成该主分量的本征向量，其ＴＭ５系数应与ＴＭ７及ＴＭ４的系数符号相反，ＴＭ１一般与ＴＭ５系数符号相同．用ＴＭ１、ＴＭ３、ＴＭ４、ＴＭ５等４个波段进行地质与资源２００８年７０表１ＴＭ１、ＴＭ４、ＴＭ５、ＴＭ７主成分变换本征向量矩阵Ｔａｂｌｅ１ＥｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｆｏｒＬａｎｄｓａｔＥＴＭ＋ｂａｎｄ１，４，５ａｎｄ７组分ＴＭ１ＴＭ４ＴＭ５ＴＭ７ｐｃ１０．２３８５７００２８３８５９４８６０．１６３２５４２９３５０２９８１３０．６６６４４００４５７４１６１５５０．６８７２３３６１５７６７３６２８ｐｃ２－０．０７９７９４９７９４２９２５９５２０．９４０４１９８２１００６３１１８０．１１６９７０１４５０９１７１５９－０．３０９１２９９１８７６１６１７８ｐｃ３－０．８４１０４８８４０９４５３７３８－０．１７８８３３９８５５８２２１１７０．４９０５９９３４８１０３８７７－０．１４１３０６５１９２５９６３８ｐｃ４－０．４７８９０９１２４９４７７９２４０．２３８６９８５５７８３４１０１５－０．５４９０７９１６５７２１２８４５０．６４２０１３３３１８７１２９２７主成分分析，对代表铁染物主分量的判断准则是：构成该主分量的本征向量，其ＴＭ３系数应与ＴＭ１及ＴＭ４的系数符号相反，ＴＭ３一般与ＴＭ５系数符号相同［３］．将上述掩膜处理的图像做ＴＭ１、３、４、５、７波段的主成分分析，得到波段间的本征向量矩阵，如表１、２所示．表２ＴＭ１、ＴＭ３、ＴＭ４、ＴＭ５主成分变换本征向量矩阵Ｔａｂｌｅ２ＥｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｆｏｒＬａｎｄｓａｔＥＴＭ＋ｂａｎｄ１，３，４ａｎｄ５组分ＴＭ１ＴＭ３ＴＭ４ＴＭ５ｐｃ１０．２６６８２８６０７８１１６２１７０．６２６８９３１１０９１９５３９４０．２０３７３７０９６１２７９０６５０．６７５１１８６０４７９５５８１ｐｃ２－０．１９９９５１８３５５６３６０５２－０．２９８２１２１５０９１４７７０３０．９２９０８６４５１５６０８３１６０．０８８８０９５８２９７１８６２１ｐｃ３０．３５３１６１１６１７６０３３３０．５０５７４２４６７７００５５４９０．３０７５８７９２４４２６４０４４－０．７２４４９３９０５３８１７５７４ｐｃ４０．８７４１２７５３７２２３３４１２－０．４７３０５９７３２２０８７２２３０．０２６０６２０４０１０６８２２９３－０．１０６９４０６７７４６１５２１４根据上述判断准则，羟基蚀变应该包含于ＴＭ１、ＴＭ４、ＴＭ５、ＴＭ７之ｐｃ４上，铁染异常应该包含在ＴＭ１、ＴＭ３、ＴＭ４和ＴＭ５之ｐｃ４上．根据概率密度分布曲线的数学含意，可以把统计均值理解为主分量分析结果的区域背景值，利用Ｘ＋ｋσ来划分异常等级，其中Ｘ表示均值，σ表示标准离差．对于羟基异常，ｋ一般取２～３；铁染异常，ｋ一般取１．５～２．５．据此，对ｐｃ４进行阈值分割，得到分级异常信息图像．１．４遥感异常信息的综合分析此分析目的是将提取出的构造信息和蚀变信息相结合，进行综合研究分析，以圈定成矿远景区．从蚀变信息与构造信息的叠加分析图（图１）可以看出，蚀变信息的分布与区内的构造格架大体一致，铁染信息多分布在断裂构造和环形构造较为发育的地区，羟基大多数在冲沟内，部分在植被区．２野外查证及调查成果２．１野外查证根据遥感矿化蚀变异常与解译构造叠加情况，参考１９７４年本地区地质矿产调查报告相关矿产分布特点，将遥感找矿试验研究工作区分别设计在目前的金矿成矿区、铜铅矿化区和无矿区（目前无矿化记录）３个地区中．针对筛选出的近４０个遥感矿化蚀变异常（ＯＨ－、Ｆｅ３＋）点，利用ＧＰＳ定位仪指引，开展遥感矿化蚀变异常点的实地查证工作．２．２调查成果通过对异常点的实地调查，在构造破碎带中发现２条石英脉（宽度０．５～２．０ｍ，长度大于２０ｍ）．样品经岩石化学成分测试分析，得出结论是，本次查证工作新发现含铜钼矿化点１处，含锌铅矿化点１处．遥感矿化蚀变异常特点总结如下：（１）羟基异常信息多数反映在冲沟部位，小部分反映地面植被信息，以松林和农作物区为代表．对于部分羟基指示植被的问题，其原因可能是植被作为干扰因素没有完全消除的结果．（２）铁染异常信息多反映矿化地质体特征，如表３所示．（３）金矿化带的展布与矿化蚀变信息（铁染）、环形构造相吻合．３结论（１）本次试验工作表明遥感在地质找矿工作中具冯雨林等：ＥＴＭ＋遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践第１期７１表３遥感矿化蚀变异常调查成果一览表Ｔａｂｌｅ３Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅａｌｔｅｒｉｎｇａｎｏｍａｌｙｂｙｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇ异常信息名称数量主要地物特征代表物矿化性找矿准确率羟基（ＯＨ－）１５冲沟和植被冲积物（含水基团）、农作物——铁染（Ｆｅ３＋）２３地质体褐红色砂岩——球泡流纹岩——石英脉（２条）含锌铅矿化点（１处）１８．７５％蚀变岩（１处）含铜钼矿化点（１处）有一定的指导性和优越性，特别是在地质工作程度较低或存在景观障碍的区域；（２）铁染信息的指示作用较强，而提取羟基异常信息的理论方法还有待于进一步深入研究．（３）遥感技术找矿还需与其他学科进行结合，优势互补，可以获得多快好省的找矿效果．参考文献：［１］陈华慧．遥感地质学［Ｍ］．北京：地质出版社，１９８４．１７７—１８４．［２］陈华慧．遥感地质学［Ｍ］．北京：地质出版社，１９８４．１８４—１８６．［３］张玉君，曾朝铭，陈薇．ＥＴＭ＋（ＴＭ）蚀变遥感异常提取方法研究与应用———方法选择和技术流程［Ｊ］．国土资源遥感，２００３，（２）：４４—４９．ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮＯＦＴＨＥＭＩＮＥＲＡＬＩＺＡＴＩＯＮＡＮＤＡＬＴＥＲＡＴＩＯＮＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＦＲＯＭＥＴＭ＋ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＩＭＡＧＥ：ＴｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｉｎｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＦＥＮＧＹｕ－ｌｉｎ，ＳＨＩＪｉａｎ－ｍｉｎ，ＹＡＮＧＬｉ－ｊｕｎ（ＳｈｅｎｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒｔｈｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎａｒｅａｉｎＪｉａｎｐｉｎｇＣｏｕｎｔｙ，ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｌｔｅｒａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＯＨ－ａｎｄＦｅ３＋ｉｓｅｘｔｒａｃｔｅｄ．Ｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｎｄｍｉｎｅｒａｌｍａｐｉｎａｓｃａｌｅｏｆ１∶２０００００ｉｎｔｈｅａｒｅａ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｔｈｅｏｒｙ，ｗｉｔｈｆｉｅｌｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｔｅｒａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｙＧＰＳ，ｔｗｏｓｐｏｔｓｏｆａｌｔｅｒｉｎｇａｎｏｍａｌｙａｒｅｆｉｎａｌｌｙｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｓｒｅｍａｒｋａｂｌｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｎｓｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｍｉｎｅｒａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＴＭ＋；ＰＣＡ；ａｌｔｅｒａｔｉｏｎａｎｏｍａｌｙ；ＪｉａｎｐｉｎｇＣｏｕｎｔｙ，ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ作者简介：冯雨林（１９８０—），男，硕士，２００５年毕业于吉林大学遥感与地理信息系统专业，现于沈阳地质矿产研究所勘查技术室，主要从事遥感技术工作，通信地址沈阳市北陵大街２５号，邮政编码１１００３３．地质与资源２００８年７２。
干旱区ETM遥感图像蚀变异常信息提取方法研究
干旱区ETM遥感图像蚀变异常信息提取方法研究吐热尼古丽·阿木提;张晓【期刊名称】《地质论评》【年(卷),期】2009(055)004【摘要】Mineralized rock alteration anomaly is an important indication of ore forming. It plays an important role in the ore-finding using remote sensing as a main parameter of fast-evaluating and predicting the mineral resources. On the basis of analyzing spectral features used to recognizing the target objects of ETM image data, this paper introduces a method of extracting the alterative anomalies information, which combined wavelet adaptive threshold enhancing with the principal component analysis integrating MATLAB developing flat and remote sensing image processing software as ERDAS IMAGINE 8. 6. Its effect of alterative abnormal information extracting is compared to the traditional methods that are based on the selective band principal component extraction and the combination of principal component and ratio band respectively. The results show that the coincidence rate between the known deposits and the ore (mineralized) spots and remote sensing alteration anomalies extracted using the method in this paper is 80 percent. At the same time, a new mineralized spot and many periphery clues of ore-finding. This result is quite satisfactory. Moreover, it is of the features such as rapid, effective and economic etc. , and the much more superiority than the traditionalmethods.%含矿热液蚀变带是成矿作用发生的重要标志之一,它作为矿产资源快速评价和定位预测的一个主要参数,在遥感地质找矿中具有重要意义.本文在分析干旱区ETM遥感影像地物识别所依据的光谱特征的基础上,提出一种基于小波自适应增强及主分量分析相结合的蚀变遥感异常信息提取方法,结合MATLAB编程软件和ERDAS 8.6遥感图像处理软件进行蚀变信息提取试验,并分别与传统的基于波段选择的主成分提取法以及基于主成分分析和比值增强相结合的提取法进行对比分析和效果查证.实验结果表明,研究区内利用小波自适应增强与主分量分析相结合提取的遥感异常与已知矿床、矿(化)点的吻合率达到80%.新发现矿化点一处和外围找矿线索多处,能取得较为满意的提取效果,具有快速、高效、经济的特点,较之传统方法具有很大的优越性.【总页数】9页(P536-544)【作者】吐热尼古丽·阿木提;张晓【作者单位】新疆师范大学地理科学与旅游学院,乌鲁木齐,830054;新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐,830046【正文语种】中文【中图分类】P5【相关文献】1.ETM+数据在甘肃省肃北县黑刺沟一带蚀变遥感异常信息提取中的应用 [J], 张国荣;芦青山;费一清2.基于ETM+与ASTER数据的矿化蚀变信息提取方法研究——以满都拉地区为例[J], 李建国;毛德宝3.内蒙古朱拉扎嘎金矿ETM+数据提取蚀变异常方法研究 [J], 丛丽娟;胡凤翔;杨俊才;苏新旭;张丽莉;高秀花4.利用ETM数据进行矿化蚀变信息提取的方法研究——以柴北缘地区为例 [J], 王亚红;王永;王辉;尹卫军5.干旱区TM图像蚀变信息提取方法研究 [J], 张楠楠;张晓帆;周可法;郭全军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
03-矿化蚀变信息提取
理异
常
1. 岩矿石波谱特征
矿物反射波谱特征主要决定于矿物化学成份。
可见光范围的波谱特征，取决于矿物中过渡 金属离子(Fe2+、 Fe 3+等)的种类和含量，而
中红外波段特征谱带则取决于矿物中的阴离
子基团((OH)-、CO32-和SO42- )。
离子或基 特征吸收波段中心μm 团
0.43μm，0.45μm，
0.51μm，0.55μm，
Fe2+
1.0-1.1μm， 1.8μm-
1.9μm
0.4μm
0.45μm
Fe3+
0.49μm
0.70μm 吸收较强0.87μm
1.4 (OH-) 2.2
2.3
H2O
1.4 1.9
1.35
2.55
对应的ETM波 段
异常提取 依据
典型矿物及 分子式
明矾石Alunite: Al4[Si4O10](OH)8.
四、遥感矿化异常蚀变信息流程
大尺度矿化集中区遥感地质找矿研究
1：5万层次
1：50万层次 1：25万层次
1：2.5万层次 1：1万层次
1：10万层次
小尺度大区域成矿区带遥感地质找矿研究
（1）图像数据输入
（2）提取掩膜区（MASK区）
（3）圈定待分析的岩性对象
主要成矿元素异 常与元素综合异
常信息提取
重力、航磁异常信 线性、环形构造解译，
息提取
蚀变信息提取
建立地质概念模型 建立证据权模型，选择证据因子
成矿预测、条件独立性检验 后验概率图
区资源预测与评价 技术流程图
矿化蚀变遥感信息提取常用方法
比值变换法（Band Ratio） 主成分分析法（PCA—principal components analysis）
基于ETM^+和ASTER数据的矿化蚀变信息提取
２ 研究方法
２ ． １ 图像处理
为 了区分 出不 同种 类的蚀 变矿物 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用 比值彩 色
１ 研究数据源
研 究 数 据 源 包括 Ｅ Ｔ Ｍ 和 Ａ Ｓ Ｔ Ｅ Ｒ 影 像 数 据 ，研
合成 法 ，丰 富的彩 色信 息更有 利 于遥 感蚀 变异常 信 息
的 目视 判 读 。将 比 值 Ｅ Ｔ Ｍ ５ ／ ７ 、Ｅ Ｔ Ｍ ３ ／ １ 、Ｅ Ｔ Ｍ ３ ／ ４
据和 Ｅ Ｔ Ｍ＋ 数据相结合是用于提取找矿信息的有效手段。
相 比Ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ Ｅ Ｔ Ｍ 数 据 ，Ａ Ｓ Ｔ Ｅ Ｒ 数 据 的 显 著 特 点之 一是其 在短 波红外 范 围的波段 数据 更 多，单波段 波 长 间隔更 窄，以及 在热 红外设 置 多波段 ，在识 别和
ｖ０ １ ． １ １ ． Ｎｏ． ４
基于 Ｅ Ｔ Ｍ＋ 和 ＡＳ Ｔ Ｅ Ｒ 数据 的矿化蚀变信息提 取
张船红 ，何 政伟
６ １ ０ ０ ５ ９； ３ ． 地质 灾 害防治 与地 质环境 保护 国家 重点 实验 室 ，四川 成 都 ６ １ ０ ０ ５ ９） 摘 （ １ ． 四川建 筑职 业技 术学 院 测 量工程 研究 所 ，四川 德 阳 ６ １ ８ ０ ０ ０； ２ ． 成都 理工 大学 地球科 学学 院 ，四川 成都
研 究具有重要 的理论 和现 实意 义。本文在 Ｇ Ｉ Ｓ 技 术 支
持 下 ，采用 Ｅ Ｔ Ｍ 和Ａ Ｓ Ｔ Ｅ Ｒ遥感影像数据 ，分析 了典 型蚀 变矿物在所 选择 多光谱数据各 波段 中的波谱 特征 ， 了解数 据 源的基本特 性 ，最终采 用主成 分分析 、比值
法提 取 了矿 化蚀 变信 息，并对 ２种数 据提 取 结果进行 了空 间叠加 分析 ，从 而得 到基 于不 同数据 源、不 同蚀
ETM +图像锰矿化蚀变信息提取与找矿预测
第 １期
邓吉秋 ， ： Ｅ Ｍ 等 Ｔ 图像锰矿化蚀 变信息提取与找矿预测
・１ ３ ・ ０
２ ２ 图像预 处 理 ． 本文 在 总结 张玉 君等 关 于 图像 预处 理 方法 的基 础上 ， 出图 １ 示 的 图像 预 处理 流程 。 得 所
表ｌ 示出根据锰 矿类 型统计 的已知锰矿 （ ） 床
信息。
利 用遥 感技术 探测 锰矿 在 国 内外 已有 不少研 究 和应用 卫 ， 要 集 中在 利 用 雷 达 遥 感 或运 用 一 些 ｊ主
基本的遥感图像处理方法提取锰矿信息， 但通过提
取锰 矿化蚀 变信 息寻 找锰 矿 的方法 尚不 多见 。鉴 于
２ 锰矿化蚀变信 息提取 方法
２ １ 方法 选取 的依 据 ．
中 、 型锰矿 区 ｌ 小 ２处 ， 主要 锰 矿 有 建 水 白显 锰 矿 和 砚 山斗 南锰 矿 。
和 Ｔ ４波 段 为 强 吸 收 ， Ｔ Ｍ 在 Ｍ５波 段 则 为 强 反 射 。
因此， 可利用 比值 、 阈值分割、 主成分分析和光谱角 分 类等 方法 从 Ｔ Ｅ Ｍ Ｍ／ Ｔ 图像 中提 取 矿化 蚀变 异 常
占全 国锰 矿总储 量 的 ３ ． ％ 。其 中 大型 锰矿 ２个 ， １３ 即 大新下 雷和靖 西 湖润锰 矿 。 滇 东南 地 区锰 矿 主 要 产 于细 碎 屑 中 的氧 化锰 、 碳 酸锰矿 床 ， 富含微 粒黄 铁矿 ， 近地 表有 发育 程度 不 等 的氧化 矿 石 ， 主要 为 软锰 矿 一硬 锰 矿 型 。该 区有
（ 中南大学地学与环境工程学院， 长沙 ４０ ８ ） １０ ３
摘要 ： 锰矿床浅层 常含大量 羟基 、 三价铁离子 的现象使锰矿化异常在一定程度上可 由羟基 、 铁染异常表征 。由此提
基于ETM的遥感矿化蚀变信息提取研究综述
弱， 是一种弱 信息 。信 息提取 就是采用 复杂 的数学方法 ，
与遥感应用 紧密相 关的遥 感信息 处理理论和 技术也
利用 优秀软件 ， 借助于 先进 的仪器设备 主要是计 算机 ， 对 有 了实质性 的进展 。在遥感信 息模型研 究方面 ，己有 热 图像进行增 强处理 ， 以突出这种弱信息 ， 便于人 眼的识别 。 扩散 系数遥感 信息模 型。在遥感 数据处 理软件 方面 ，国
随着 空间遥感技术 和信息处理 技术 的迅猛 发展 ，遥 蚀变弱 信息 ；甘 甫生等 （０ ２ ２０ ）对 矿物 特征光 谱进行 了 感 与常规地 质 、地 球物理 、地 球化学 相结合 的综合 找矿 分析和总结 ， 建立 了基于特征谱带的高光谱遥感矿物谱 方法成为 现代 找矿技术 的主流 。虽然遥感 找矿异 常信息 系识 别方法 ；２０ 年 ， ０３ 张维 宸等 利用神 经 网络法对 河北 ０３ 提取技术仍处于起步阶段 ，但已显示出其在找矿领域的 省涞 源地 区 ＴＭ 数 据进 行 了矿 化 蚀变 信息 提取 ；２ ０ 巨大应用 潜力 。从各类遥 感数据源快 速有效地 提取 专题 年 ， 刘成等 利用 混合像 元线 陛分解 模 型提取 了 卧龙泉地
化蚀变 信息 。对 于 内生 金属矿 床来讲 ，遥感地 质信息提 图像 的异常信 息提取提 供 了理 论依据 。根据遥 感 图像数
取 中一 个重要 的部分就 是岩石蚀变 信息 的提 取 。岩石蚀 据的异常识别 ， 到近矿 围岩蚀变信息或矿化高 丰度值 可得
变信息提取 的成功 与否 ， 直接 关系到遥感 找矿 的可信 度 。 探 测深 部矿产 却 已显得 力不从心 。为 了防止遥感 找矿技 术被边缘化 ， 在遥感 找矿 中加强对 矿化蚀变 信息 的提取 ， 进 一步 挖潜及 探索遥 感找 矿新途 径 已成 当务之 急 。 异常 区信息 。遥 感 图像 蚀变信息 的提取 已经成为遥 感找 遥感探 测的是地 表物质 的光 谱信息 ，不 同的矿床 的 地表光谱 特征 是完全不相 同的 ，这在遥 感影像上 存在着 较明显 的差异 。因此 ， 只要有一 定面积 的蚀变岩石 出露 ， 而随着地 表显露 和浅部埋 藏矿 床的减少 ，利用遥 感技术 矿 的一个重 要方法 。
ETM+数据在矿化蚀变信息提取及成矿预测中的应用——以渝东南彭水地区为例
２ 研究区概 况 ．
本文研 究区位 于渝 东南 ，青海 高原与长江 中下
游 的过渡段 ，北邻长江 ，南邦 云贵高 原。行政 区划
大 部 分 范 围地 处 重 庆 市 彭 水 县 。湘 渝 高 速 公 路 、乌
常等信 息为进行 区域矿 产资源调查和成矿 预测提供 依据 。遥感微弱矿化信 息— —遥感异 常，作为一个 参量在地质找矿 工作中具有重要作用 ，它系一种从 宽带多波段遥感 图像数据 中量化提取 的、 由含基 团 或变价金属元 素矿 物集合体引起 的、地表岩 石土壤 遥感光谱变 异地 带。 在 引起遥 感异常岩石 的矿物 晶体化 学结构 中， 多含有 以铁 （ ｅ ） Ｆ 为主 的变价 元素杂质 或含有 以羟 基 （Ｈ） ０ 一为主的基 团结构组分 ，遥感异常可分为羟基 异常与铁染异 常。通 常 围岩蚀变会 生成含铁 的金属 矿物 和含 Ｏ － ０ 的蚀变矿 物 ，其在相 应 的遥 感 Ｈ 或ｃ 影像上呈现 出特定色 调 。利用遥感数据及地 球化学 等勘探数据 相结合对蚀 变信息进行提取 ，将 其作为
能反映岩石 中铁离子叠加吸收光谱 ，为褐 铁矿 、铁帽特 征识别谱带 但 因大气 影响图像分辨 率较差 。 对水体有一定 的穿透能力，可用于水下地 形、环境污
，
染
、
植 被 识 别 ，佃 受 大 气 影 响 图 像 质量 相对 较 差 。
０ 基蚀变信息和铁染蚀变信息，之后结合相应化学元素综合异常固定出成矿预测远景区６ ， 处
并 划分 为三级 ：一级 成矿 远景 区３ ，二 级成矿 远 景 区１ｔ，三 级成矿 远景 区２ 。 处 Ｊ ］ ： 处 关键 词 ：矿 化蚀 变 ； Ｅ Ｍ 成矿 预 测 ： Ｐ Ａ Ｔ； Ｃ 【 中图分 类号 】 ：Ｐ ２７ ３ 文献标 示码 ：Ｂ 文章编 号 ：
矿化蚀变信息提取的TM_ETM_遥感影像模式_张廷斌
矿化蚀变信息提取的TM /ETM +遥感影像模式张廷斌①,②,唐菊兴③,黄丁发①(①西南交通大学土木工程学院,成都610031;②成都理工大学地球科学学院,成都610059;③中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037)收稿日期:2008-06-10 修订日期:2008-07-24基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAB01A01);四川省教育厅自然科学青年项目(08ZB085);成都理工大学青年科学基金项目(2008Q J10)。
作者简介:张廷斌(1978年～),男,山东沂水人,讲师,西南交通大学在读博士研究生,主要从事3S 技术教学与研究工作。
E -m ail :zhangtb @cdut .edu .cn摘要:在遥感找矿中,矿化蚀变信息的提取是重要的工作内容之一。
以TM /ET M +为数据源进行矿化蚀变信息的提取,经历了一个由简单到综合的发展历程。
为更好地开展蚀变信息的提取工作,本文在总结前人研究的基础上,将各种蚀变信息的提取方法归结为两个模式,即“经验模式”和“准定量模式”,并对两种模式下的各种方法结合实例进行了介绍,最后对两种模式的关系作了初步的探讨。
关键词:蚀变信息;提取;TM ;ET M +;遥感;模式中图分类号:T P75 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2009)102-0047-051 引 言矿化蚀变信息是重要的找矿标志,最常见的蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、褐铁矿化、黄铁矿化、云英岩化、矽卡岩化、白云岩化及碳酸盐化等。
由于蚀变岩和非蚀变岩在矿物成分和结构上的差异,形成了遥感影像上的光谱差异,用遥感技术提取蚀变信息是遥感找矿的方法之一。
三十多年来,国内外学者尝试了许多方法,取得了丰硕的成果。
本文在研究前人工作的基础上,总结了TM /ETM +遥感影像蚀变信息的提取模式。
2 蚀变信息提取模式概述早在1977年Row an 等[1]采用MSS4/5、MSS5/6和MSS5/7比值合成图像对次生粘土、氧化硅及褐铁矿区特征的热液蚀变区进行识别填图;H unt 等[2](1978年)利用羟基在可见光到近红外的波谱响应特征来确定特定的矿物以圈定蚀变岩石;Ambrams (1984年)利用TM 图像波段比值+主成份变换方法排除了植被覆盖干扰提取了蚀变信息;C roksta 等[3](1989年)提出选择主成份分析;Lo ug hlin [4]指出,有目的地仅对一定的波段组合进行主成份分析可将特定的信息聚集到单一的主成份中;Robert W .M 等[5](1996年)在新墨西哥南部Blue G reek 盆地内热液蚀变填图使用TM 图像数据成功地圈定了粘土、云母含羟基矿物的矿化蚀变区;Timothy K M 等(2002年)利用TM 5/TM7、TM5/TM 1、(TM 5/TM4)×(TM 3/TM 4)进行假彩色合成,在阿拉伯—努比亚地盾的干旱气候下提取金矿化蚀变信息。
利用ETM数据进行矿化蚀变信息提取方法研究
利用ETM数据进行矿化蚀变信息提取方法研究1——以内蒙古打忽拉地区为例陈亮，刘文灿，郑新奇中国地质大学（北京）土地科学技术系，北京（100083）E-mail：chinesesimon2002@摘要：随着遥感技术的快速发展，数字找矿已经成为新的发展趋势。
本文利用ETM数据以内蒙古打忽拉地区为例进行了矿化蚀变信息提取的方法研究。
对矿化蚀变信息提取方法的选择主要基于以下两方面：①研究区各种蚀变信息和与之相反的各干扰信息的光谱特征；②选择矿化蚀变信息提取的最优波段组合。
通过分析研究区成矿条件和蚀变矿物光谱特征，采用“图像掩膜+波段比值+主成分分析+密度分割”的方法提取出矿化蚀变信息，并对提取出的成果进行了评价，为该区成矿预测提供了一定依据。
关键词：矿化蚀变，信息提取，遥感图像处理，主成分分析，ENVI1 前言随着遥感技术的快速发展，遥感与常规地质相结合的找矿方法已经成为了现代找矿技术的主流。
近20年代来，国内外遥感地质工作者为开发利用这一技术进行了大量卓有成效的试验研究。
国外对矿化蚀变信息的提取开始早于国内，早在1976年，戈茨就提出了从短红外波段的1.6µm到2.21µm之间两波谱带反射率的比值( 1.6µm/ 2.2µm)可以提供蚀变岩石和未蚀变岩石最大的分辨率。
国内这方面的研究工作主要开始于90年代。
1991年，赵元洪等提出了波段比值的主成分复合法。
1994年，何国金、胡德永等提出了“微量信息处理”方法。
1997年，马建文提出了“TM掩模+主成分变换+分类识别提取矿化弱信息法”。
1999年，张远飞等利用“多元数据分析+比值+主成份变换+掩膜+分类(分割)”的方法在新张、内蒙古及江西、云南成功的提取了金矿化蚀变信息[1]。
实际上，矿化蚀变遥感信息提取技术的关键在于解决好以下三个问题：①研究区的矿化蚀变类型，以及各种矿化蚀变信息在遥感图像上的光谱特征；②研究非蚀变岩、植被和土壤等各种背景及干扰地物在遥感图像上的光谱特征；③根据成矿地质分析、波谱特征分析和多元数据分析选择提取矿化蚀变信息的最优波段组合。
基于ASTER数据与ETM数据矿化蚀变信息提取——以内蒙古苏吉营盘地区为例
进行 找矿 已取得很好 的效果 。
Ａ Ｔ Ｒ Ｔ （Ｍ Ｓ Ｅ 和Ｅ Ｍ Ｔ ）数据的波段对 比如表３ 。
液 型金矿 床蚀变进行 了研 究等 。１９ 年 ，马建 文提 ９７ 出了Ｔ 掩 模＋ Ｍ 主成 分变 换 ＋ 分类 识 别提 取 矿化 弱 信
息方法 ；１ ９ 年 ， 张远 飞等利用 “ ９９ ‘ 多元 数据 分析＋ 比值 ＋ 主成份变 换＋ 掩膜 十 分类 （ 割） 分 ”的方 法在 新 疆 、 内蒙 古及 江西 、云 南成 功 的提 取 了金矿 化 蚀 变 信 息 ；２ ０ 年 ，毛 晓长 、刘 文 灿 等利 用Ｅ Ｍ 和 ０５ Ｔ＋
波 长 范 围 （ ｍ） ｎ
５ ０６ ０ ２－Ｏ
６３０ ～６９ ０
空 间分 辨 率 （ ｍ）
每 景 范 围 （ ｍ￣ ｍ） ｋ ｋ
１ ５
３ Ｎ
３ Ｂ
７０８０ ８～ ６
７８ ～８６ ０ Ｏ
４ ５
６ Ｓ Ｉ Ｗ Ｒ ７
１ ０ ～１ ０ Ｏ ７０ ６ ２１ ５ ２ ８ ４～ １５
３１２ ． ．环形构造解译 研 究 区环 形构 造 发 育 ，主 要 呈环 形 色 彩 、纹 理 图案、地貌上呈环 状或不规则环状 隆起及 凹陷 。
也有 少量Ｆ 。 ｅ 的铁氧化矿 物 ，它 们在Ｅ Ｍ Ｉ Ｔ ＋ Ｔ ＋ 和Ｅ Ｍ ４ 波段有 强吸收带 ；②含羟基 基 团和含水 的矿物 ，如
２１ ５￣２ ２５ ８ ２ ３０ ２２３ ～２２８ ５ ５ ６０ｘ ６０
８
９
２９～３５ ２ ５ ２ ６
２ ０～２ ０ ３６ ４３
１ ０
ｌ１
８２～４５ １ ５ ８ ７
８ ４７５ ８２ ～８ ５
庞西垌地区ETM~+数据蚀变信息提取
为 找矿 的重 要 依 据 （ 晓君 等 ，０ ０） 在遥 感 图像 龙 ２１ 。 中 ， 石蚀 变表 现 为一 种较 弱 的色调 异 常 ， 要经 过 岩 需
提供 参考。 关 键 词 ： ； 变 信 息 ； 成 分 分 析 ； 段 比值 ； 西 垌 地 区 ； 桂 ＥＭ 蚀 Ｆ 主 波 庞 粤
中 图分 类 号 ：７５ ７；Ｐ ７ Ｐ １． Ｔ ２ ４ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４— ６ ６ ２ １ ） １— ０ ０— ４ １７ ３ ３ （０ ２ Ｏ ０ ６ ０
发育 良好 。研 究 区 出 露 地 层 主要 有 寒 武 纪 黄 洞 口
的 改变 。这 些 改变 导致 蚀变 岩 的反射 光谱 与正常 围
岩 的反 射光 谱存 在 差 异 而 形 成 特 定 的 光 谱 波段 ， 作
组 、 留 纪 连 滩 组 、 盆 纪 杨 溪 组 、 虎 头 组 、 都 志 泥 老 信
（ ）北东 向断层 组 。本组 断 层 主要 分 布 于研 究 １
息 提取 与分 析 ， 对 Ｅ Ｍ 针 Ｔ 数 据 与 蚀 变 矿 物 相 关 的
波谱 信 息 ， 采取 主 成分 分析 、 波段 比值 、 阈值 分割 、 中 值 滤波 的方 法 提取 蚀 变 异 常信 息 ， 合 研 究 区构 造 综
地 质 构 造 不 仅 是控 矿 因素 ， 且 在 成 矿作 用 中 而 占主 导地 位 ， 围岩蚀 变 受 断裂构 造 控制 ， 研究 构造 成 矿 对 找矿 具 有 重 要 的 指 导 意 义 （ 向美 琳 等 ，０ ０ 。 ２ １ ） 笔 者利 用 Ｅ Ｍ 数据 对庞 西 垌地 区进行 矿 化 蚀变 信 Ｔ
ETM+遥感影像矿化蚀变信息的提取与找矿实践
中图 分 类 号 ：６ ７ Ｐ １ Ｐ ２ ；６２
Ｅ Ｍ＋ 感 影 像 矿化 蚀 变信 息 的提 取 与 找矿 实践 Ｔ 遥
冯 雨林 ， 时建 民 ， 利 军 杨
（ 阳地 质矿 产研 究所 ， 宁 沈 阳 １０ ３ ） 沈 辽 １０ ３
摘 要 ： 通过 对辽 宁省建平县北部地 区遥感影像处 理 ， 提取 Ｏ ． ｅ矿化蚀 变信 息 ， 照 １ ０万敖汉旗幅地质矿产 图 ， Ｈ Ｆ 对 ： ２ 结合成矿理论 ， Ｇ Ｓ野外指引实地异常信 息检查 ， 经 Ｐ 在该 区发现两处矿化 点． 此工作方 法找矿效果 明显 ， 为今后 加快 地 质找矿工作提供 了一条可参考的 、 行之有效 的途 径． 关键词 ：Ｔ ； Ｅ Ｍ＋ 主成分分析 ； 蚀变异常 ； 建平县 ； 辽宁
根据 影 像特点 和地 质成 矿理 论 ，提取 的构 造信 息 主要 有断 裂构 造 和环形 构造 ． （） １断裂构 造解 译
阴影和植被等干扰因素的祛除．
１ 数据 的预 处理 ． １ ，
（） １ 遥感 影像 的选 择
根据现有资料 ， 综合考虑遥感影像的空间分辨率 、
收稿 日期 ：０ ７ ０ — ０ 修 回 日期 ：０ ７ ０ — ５李 兰英 编辑． ２０— ３２ ； ２０—６ ０． 物具有不 同的电磁 波谱 特征． Ｔ 不 同 Ｅ Ｍ＋ 的波谱 数 据 ，记 录 和 反 映地物 的能 力不 同． 段组 合 波
的原 则 是 ： 选 用 波段 能较 好 地 反 映地 质 信 息 ， 段 所 波 之 间 的相关 系 数 最 小 ， 差 最 大 ， 且 合 成 的色 彩 适 方 并 合 人 眼 的识 别 ． 根据 各个 波 段 所 反 映地 物 的特 性 ， 经 过 反 复 试 验 ， 终 选 用 Ｔ 、Ｍ５ Ｔ 最 Ｍ７ Ｔ 、Ｍ３组 合 ， 行 构 进 造 信 息解 译 ． （） ３ 遥感 影像 的几 何校 正 工作 中以地形 图作为参 考底 图 ，进行 遥感 影 像 的 几 何校 正 ． 影方 式 为 高斯 一克 吕格 投影 ，参 考椭 球 投 体 为克拉 索 夫 ． 用二 次多 项式 进行 坐 标 变换 ， 取 ９ 采 选
广西花山地区ETM +影像数据中矿化和蚀变信息的提取方法
关键词
Ｅ Ｍ 遥感数据 矿化蚀变信息 Ｔ
单波段
改进 型 Ｃｏ ａ ｒｓ 法 ｔ
广西花山
自从 Ｌｎｓｔ ａｄａ４增设 两个 短 波红 外波 段 （ Ｍ５和 Ｔ Ｔ ７波段 ） Ｍ 以来 ， 提 取 具 找 矿 标 志 意 义 的热 液 蚀 为
２ 应 用 实 例
２ １ 地 质背 景 ．
触 的 围岩有 寒武 系浅 变质砂 页 岩和 泥盆 系砂岩 及灰
ｒ பைடு நூலகம்７１
石
。
２ ２ 围岩蚀 变 ．
花 山岩体 主体 为 中粒 角 闪石黑 云母 花 岗岩 ， 同
位素年龄为 １０Ｍ ， 山期侵入体。其北部侵入 ６ ａ为燕 于 寒武 系变 质岩 和 泥 盆 系砂 页 岩 中 ， 部 仅 与 泥 盆 南
现
Ｆ ｂ ｕ ｒ． ０ ２ ｅ ｒ ａｙ ２ １
代
矿
业
Ｍ０ＲＤＥ ＮＩ Ｎ ＭＩ ＮＧ
总 第 ５４期 １ ２ １ 年 ２月 第 ２期 ０２
广 西花 山地 区 Ｅ Ｍ Ｔ 影像 数 据 中矿化 和 蚀 变信 息 的提 取 方 法
熊生云 ， 吴 虹 李宗仁 李新程 ， 秦润君 李 敏 ， ， ’ ＇ 。
纪 接触 ， 围岩蚀变 强 烈 ， 主要 有 角 岩 化 、 理 岩 化 和 大
矽 卡岩 化 。
１ 原 理 与 方 法
矿物 中 的铁 蚀 变 矿 物 是 由 Ｆ 、 Ｈ一 生 的 ， ｅ Ｏ 产 与铀 矿有 关 的赤 铁 矿 的 Ｆ 特 征 吸收 波 段 中 的 波 ｅ 长分 别 为 ０ ８ ．５和 ０９ ｍ。此 外在 中心 波长 ０ ４ 、 ．４ ．５ ０５ ｘ 波段 亦 有 吸 收 ， ．５／ ｍ 相对 Ｅ Ｍ 波 段 而 言 ， Ｔ １波 段 （ ．５～ ．２ ｍ） ０４ ０ ５ 应该 是包 含 中心 波 长 而不 是 处
ETM_遥感影像铁化蚀变信息的提取方法
0引言蚀变信息提取，传统的方法大多基于对遥感图像的地质解译，结合地质、物化探资料进行综合分析，对成矿靶区进行预测[1]。
目前，航天遥感技术的发展为开发应用提供了大量具有实用性的遥感数据。
其中，ETM+具有从可见光到热红外的波谱范围，能满足一定矿物、岩石的划分需要[2]，取得了不少成果。
利用遥感影像上的蚀变特征，再结合成矿理论可作为成矿预测的主要依据。
内蒙古巴彦淖尔地区第四系覆盖面积大，矿化蚀变信息较强,基岩裸露多,植被覆盖较少,很适合利用遥感技术方法来探测该地区的矿化信息。
本文旨在通过对ETM+遥感数据处理，利用主成分分析法和波段比值法提取铁化蚀变信息，从而得出较为理想的找矿技术与方法，以减轻野外工作强度，提升调查工作效能，促进找矿工作的重大突破。
由于成矿热液作用，绝大部分内生矿床都有黄铁矿化、绢云母化、碳酸岩化等蚀变现象，而且蚀变范围比矿床要大得多，这就为蚀变信息提取创造了条件[3]。
遥感技术是通过目标物的电磁辐射信息和发射信息来探测目标的，因此电磁辐射的基本原理就成为遥感技术的理论基础[4]。
大量的岩石波谱测试资料表明，在可见光———红外光谱带中，含铁离子的赤铁矿和褐铁矿化在0.5um处有个低反射区，在0.65um是高反射区。
1遥感信息的提取1.1数据的预处理为有效地对图像上代表性地类样区进行波谱分析和找ETM+遥感影像铁化蚀变信息的提取方法Extraction Methods of The Iron Minerallaztion and Alteration Information from ETM+Remote Sensing Image车永飞1李满根1刘林清1张更信2赵世龙2Che Yongfei Li Mangen Liu Linqing Zhang Gengxin Zhao Shilong（1.东华理工大学，江西抚州344000；2.核工业地质局208大队,内蒙古包头014010）(1.East China Institute of Technology,Jiangxi Fuzhou344000;2.Geologic Party No.208,CNNC,Inner Mongolia Baotou014010)摘要:蚀变信息的研究一般利用ETM+遥感数据，通过数字图像来处理的。
基于ASTER和ETM_数据的遥感蚀变信息提取_以内蒙古塔日根敖包地区为例
第38卷 增刊2008年11月 吉林大学学报(地球科学版)Journal of J ilin University (Earth Science Editi on ) Vol 138 Sup 1Nov 12008基于ASTER 和ET M +数据的遥感蚀变信息提取———以内蒙古塔日根敖包地区为例杨佳佳,姜琦刚,赵 静,陈凤臻吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林长春 130026 摘要:利用ET M +数据目视解译矿区构造,基于ASTER 数据,采用主成分分析(PCA )和波段比值结合的方法进行蚀变信息提取,并把提取结果和解译构造联系起来,分析对比,反复试验。
研究结果表明:ET M +数据和ASTER 数据结合的方法在提取矿化蚀变中有一定的可行性,并在内蒙古塔日根敖包地区进行蚀变信息提取实验,证明信息可靠,结果可用。
关键词:矿化蚀变;ASTER;ET M +;PC A 中图分类号:P627 文献标识码:A作者简介:杨佳佳(1984—),男,山西人,硕士研究生,主要从事遥感与地质应用方面的研究,E 2mail:haixianxiaomei@ 。
Rem oted 2sen si n g M i n era li za ti on I nforma ti on Extracted Ba sed on ET M +and ASTER Da t a:A Ca se Study i n Tar i genaobao,I nner M ongoli aY ANG J ia 2jia,J I A NG Q i 2gang,ZHAO J ing,CHEN Feng 2zhenCollege of GeoExploration of Science and Technology,J ilin U niversity,Changchun 130026,ChinaAbstract:After inter p ret the structures in m ining area by using ET M +data,Based on the ASTER data,ex 2tracted m ineralizati on inf or mati on by using the p rinci pal component analysis (PCA )methods and the rati o of the band methods,link the experi m ental results and tect onic inte r p re tati on,comparative and analysis and try again .The results show that:the method of extracting m ine ralizati on inf or mati on by combining ET M +date and ASTER data has a good effect .Then make a m ineralizati on inf or mati on extracti on experi m ent in Tarigenaobao area in I n 2nerMong olia .It is p r oved reliable,and can be widely used .Key words:M ineralizati on inf or mati on;ASTER;ET M +;PCA0 引 言遥感技术作为找矿的一个重要技术手段,被广泛应用于岩性识别、地质构造解译、矿化蚀变信息提取等方面。
遥感蚀变信息提取步骤
根据研究需要，对经过大气校正和几何校正等预处理之 后的图像切割以选择研究区。
第二十页，共40页
• 1.3 遥感图像的波段选择
• 常常利用彩色合成的方法对多光谱图像进行处理，以 得到彩色图像。由于不同波段反映的地质现象不同， 选择最佳波段组合进行彩色合成显得尤为重要。
第二十一页，共40页
• ETM+4：拉大了植被与含铁离子矿物信息之间的区别。同时该波段 处于水体的强吸收区，对区分土壤湿度及寻找地下水、识别与水有 关的地质构造、地貌、土壤岩石类型等均有利。
• ETM+5：蚀变矿物在该波段具有高反射的特点，因此该波段对于蚀变矿 物的判定具有重要意义。
• ETM+7：包含了粘土化蚀变矿物吸收谷（2.2μm 附近）及碳酸盐化蚀 变矿物吸收谷（2.35μm），对岩石、特定矿物反映敏感，有利于 区分主要岩石类型、岩石的水热蚀变、探测与交代岩石有关的粘 土矿物等。
• 选择 ETM+合成图像组合波段的一般原则是：
• 1.各波段的标准差要尽可能的大。 • 2.各波段的相关系数要尽可能的小。
• 3.各波段的均值大小不能相差太悬殊。
• 综合文献中的组合方式常选取ETM+741最为最佳波段组
合，该组合可以反映较多的地物信息。
第二十二页，共40页
2 研究区遥感蚀变异常信息提取方法研究 • 比值变换法 • 主成分分析法
矿、黄钾铁矾等含大量Fe3+，也有少量Fe2+的铁氧化矿物， 它们在ETM+1和ETM+4波段有强吸收带；
• ②含羟基基团和含水的矿物，如高岭石、绿泥石、绿帘石、蒙
脱石、明矾石及云母类等次生蚀变矿物，在2.2—2.3μm（相 当于ETM+7波段）附近有较强的吸收谱带，使得这类含羟基
ETM+铁矿化蚀变信息定量提取方法的应用——以西昆仑塔什库尔干-明铁盖一带为例
ETM+铁矿化蚀变信息定量提取方法的应用——以西昆仑塔
什库尔干-明铁盖一带为例
陈利燕
【期刊名称】《湖北农业科学》
【年(卷),期】2010(49)6
【摘要】通过对ETM+不同波段光谱特征进行分析,采用波段比值和主成分分析综合法,确定研究区铁蚀变指数.利用遥感蚀变异常下限值的定量模型,提取区域内的铁化蚀变信息.结合地质背景下有关构造特征、含矿建造、岩浆活动、矿化蚀变等示矿要素,圈定出两个成矿靶区,为研究区的蚀变信息定量提取和成矿区的预测提取提供了新的思路.
【总页数】3页(P1468-1470)
【作者】陈利燕
【作者单位】中国科学院广州地球化学研究所,广州,510640;黄冈师范学院计算机科学与技术学院,湖北,黄冈,438000
【正文语种】中文
【中图分类】P627
【相关文献】
1.遥感蚀变信息定量提取方法在成矿预测中的应用——以西昆仑塔什库尔干地区为例 [J], 王彪;陈利燕;王核;任广利;吴玉峰;黄朝阳;付王伟
2.ETM图像数据中矿化蚀变信息的提取——以西昆仑塔什库尔干地区为例 [J], 王
晓鹏;谢志清;伍跃中
3.基于ETM+与ASTER数据的矿化蚀变信息提取方法研究——以满都拉地区为例[J], 李建国;毛德宝
4.矿床模型综合地质信息在稀有金属矿定量预测中的应用——以西昆仑大红柳滩为例 [J], 徐仕琪;涂其军
5.ETM+数据在矿化蚀变信息提取及成矿预测中的应用——以渝东南彭水地区为例[J], 唐尧; 张杨; 王英林
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中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
影像某点 Z profie 图
继续设置输出文件（大气校正）的路径及名称，由头文件可得到 Scene Center Location（中心位置）经纬度。传感器类型（Sensor Type），传感器确定，那么 Sensor Altitude 和 Pixel Size 也就随之确定，Ground Elevation 是研究区的平均海 拔高度（可查阅资料或者度娘），Flight Data 和 Flight Time 可由头文件获取。 Altmospheric Model（大气模型），模块提供热带、中纬度夏季、中纬度冬季、极 地夏季、极地冬季和美国标准大气模型，研究者根据数据获取时间和研究区经纬 度选择相应的大气模型。
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
图（4）-3 再进行高级设置，点击 Advanced Settings 按钮，如图（4）-4，参数默认（有 些资料 Modtran Resolution 选择 5cm-1）。点击 OK，最后点击 Apply，进行大气 校正。
图（4）-4
中国地质大学
图（1）-1
（2）辐射定标，选择主菜单-> Basic Tools -> Preprocessing -> Calibration Utilities -> Landsat Calibration，选择含有六个波段的数据，即包括波段 1,2,3,4,5,7 的数据。
图（2）-1
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
出现 ENVI Landsat Calibration 对话框，Calibration Type 选择 Radiance,设置 文件输出名（辐射定标）和输出路径。其他的参数由软件直接向 ETM 数据头文 件中获取，不需要用户自行设置。点击 OK
（3）将辐射定标结果转化为 BIL 格式，这是进行大气校正（FLAASH）的 前提，大气校正只识别 BIL 格式数据。
对水体有透射能力，能够反映浅水水下特征，可区分土壤和植被、 编制森林类型图、区分人造地物类型 探测健康植被绿色反射率、可区分植被类型和评估作物长势，区 分人造地物类型，对水体有一定透射能力 这个波段为红色区，在叶绿素吸收带内，在可见光中这个波段是 识别土壤边界和地质界线的最有利的光谱区 测定生物量和作物长势，区分植被类型，绘制水体边界、探测水 中生物的含量和土壤湿度
图（4）-1 若波段的转化因子不同则选择第一项，分别为不同波段设置因子。若相同， 则选择第二项，并设置 Scale Factor 。常见的设置有两种：1 和 10，由于本人知 识较浅，也不知何时设置为 1 何时设置为 10，但有一个判断标准与大家分享。 首先随意设置（1 或者 10），继续后面操作，得到大气校正的结果，查看 z 剖面 曲线， 若为几千内则为正常，会出现少数上万及小于 0 的数，如下图。地物反 射率范围 0~1，但大气校正将影像值扩大了 10000 倍（可以从大气校正高级设置 对话框（图（4）-4），Output Reflectance Scale Factor 的默认参数设置看出），
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吴浩
2013,9,11
ETM 数据矿化蚀变异常信息提取步骤
ETM 数据特点
美国陆地卫星 7 号 Landsat 7 星发射于 1999 年 4 月 15 日，采用增强型主题 制图仪 ETM，星上设置绝对定标，提高了对地观测分辨率和定位质量，调整了 辐射测量精度、范围和灵敏度，是目前应用比较成熟、比较稳定、具有全球覆盖 性的遥感数据之一。ETM 资料包含 8 个波段，1-5 波段和 7 波段地面分辨率为 30m，6 波段地面分辨率为 60m，8 波段地面分辨率为 15m，每景 ETM 覆盖面积 为 31110 km2（183 km×170 km），重复周期为 16 天。
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（5）归一化处理，由于大气校正将影像值扩大了 10000 倍，因此需要进行 归一化处理将值控制在 0~1 之间。
选择主菜单-> Basic Tools -> Band Math，在对话框中输入转换公式 b1/10000.0 （注意 10000 与 10000.0 的区别，前者是整型，后者是浮点型，很多人都会忽视 这个问题，若为 10000 则输出结果会进行四舍五入，只要么是 0 要么是 1）。下 面是点（3554,883）大气校正与归一化处理的对比。
（1）水体掩膜生成
单波段法主要是依据水体在近红外波段是强吸收体，而干燥土壤建筑物和植 被等在近红外波段为强反射体的特点，常选用近红外波段影像，通过阈值法提取 水体信息；多波段法是依据水体在各波段的反射光谱特征，通过分析并挖掘多波 段的优势，建立各种算法来提取水体信息。
杨 存 建 等 发 现 在 TM 图 像 上 ， 只 有 水 体 影 像 才 具 有 ( TM2+TM4) ＞ ( TM5+TM3) 的特征，据此即可从 TM 图像上将水体信息提取出来；Mcfeeters 提出了采用绿光波段反射率( G) 和近红外波段反射率( NIR) 构成归一化差异水 体指数( NDWI) 法，其中 NDWI =( G－NIR) /( G+NIR) 该方法可以有效地抑制 植被建筑物等地物信息，突出水体信息［8－10］，虽可较好地提取一般水体信息， 但提取的水体信息中仍夹杂有非水体的信息；在此基础上，徐涵秋和曹荣龙等通 过更换波段，提出了改进的归一化差异水体指数( MNDWI)和修订型归一化差异 水体指数( RNDWI)法 其方法可减弱土壤建筑物和阴影的影响 丁凤利用 ETM1， 4，5，7 波段图像数据构建了提取水体信息的新型水体指数( NWI) ，认为该方 法能部分消除由太阳高度角地形阴影和大气条件带来的影响，可获得较高的提取 精度。
点击 OK，得到水体信息增强影像（如图（1）-3）。注意，运用任何提取水 体信息的公式对影像进行处理，不外乎利用水体在不同波段的强反射、强吸收特 性对水体信息做增强处理，高值意味着水体信息。我们需要设置合适的阈值，对 水体信息做进一步的提取。
图（1）-3
图（1）-4
选择主菜单-> Basic Tools -> Band Math，出现 Band Math 公式编辑框，
这里选择徐涵秋提出的归一化差异水体指数( MNDWI)进行水体信息的提 取。M N DW I = ( G r een - M I R ) / ( G r een + M I R ) ，G r een 、M I R 分别对 应 ETM 数据的 2、5 波段。
选择主菜单-> Basic Tools -> Band Math，出现 Band Math 公式编辑框，输入 MNDWI 公式，点击 Add to List，如图（1）-1。
击 Spatial Subset ，有 Image、Map、File、ROI/EVF 四种裁剪方式，由于已知研
பைடு நூலகம்究区的经纬度，这里选择裁剪方式 Map。如图（6）-1：
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图（6）-1
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可以点击 图标，进行直角坐标与地理坐标的转化输入。设置好研究区的
30
水的吸收率很高，区分不同类型的岩石，区分云、地面冰和雪
探测地球表面不同物质的自身热辐射的主要波段，可用于地热制 60
图，热惯量制图
30
用于地质制图，特别是热液蚀变岩制图。
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一 影像预处理
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1 辐射定标
（ 1 ） 打 开 ETM 影 像 ， 选 择 主 菜 单 ->File -> Open External File -> Landsat->GeoTIFF with Metadata，选择 MET 文件，可以看到 ENVI 自动进行了 波段合成。
选择主菜单-> Help-> Star ENVI Help，选择对话框左边 Index 按钮，点击 Altmospheric Model Setting，查询对应的大气模型。如下表：
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吴浩
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大气模型选择表 1 Aerosol Model（气溶胶模型），可供选择的气溶胶模型有无气溶胶、城市气 溶胶、乡村气溶胶、海洋气溶和对流层气溶胶模型，当能见度大于 40Km 时，气 溶胶类型选择对反演没有太多影响，可根据研究区所在地进行选择。其他设置由 系统默认，如图（4）-2
图（3）-1 选择主菜单-> Basic Tools ->Convert Data(BSQ、BIL、BIP)，选择辐射定标结 果，点击 OK 出现 Convert File Parameters 对话框，Output Interleave 选择 BIL 格 式，设置输出路径点击 OK。 （4）大气校正（FLAASH），选择主菜单-> Basic Tools -> Preprocessing -> Calibration Utilities -> FLAASH。出现大气校正对话框，如（4）-2 所示，输入辐 射定标 BIL 数据，会出现（4）-1 对话框。
范围，一直点击 OK，完成研究区的裁剪。 到此，影像的预处理已经完成。有人会问，要不要做几何校正，其实是没有
必要的，几何校正既有卫星、传感器等内部因素造成也由大气，光照条件，研究 区环境等外部因素造成。用户是很难获取这部分的实际资料的，在购买数据之前 厂家已经做好了几何校正。
二 生成掩膜
对矿化蚀变异常信息进行提取，毫无疑问，我们的研究对象应该是岩石、矿 物等地质数据。那么水体、植被、阴影、冰雪、云层等则为干扰信息，要剔除这 些干扰信息，就需要将他们从影像中提取出来，然后将他们在影像中的值设置为 0，这样就不会参与蚀变异常信息提取运算，上述过程我们称之为掩膜。通常水 体、植被的干扰较大，因此只对这两个因子做掩膜。