遥感蚀变信息提取步骤(1)
如何利用遥感数据进行测绘数据的提取
如何利用遥感数据进行测绘数据的提取遥感技术是一种通过卫星、飞机和无人机等远距离获取对象信息的技术手段。
利用遥感数据进行测绘数据的提取，可以为地理信息系统、城市规划、环境监测、农业管理等领域提供准确、高效的数据支持。
本文将探讨如何利用遥感数据进行测绘数据的提取。
一、遥感数据的获取与处理1. 遥感数据的获取方式遥感数据的获取方式包括卫星遥感、航空遥感和无人机遥感等。
卫星遥感是通过卫星对地观测，获取大范围的地表信息；航空遥感是利用航空器对特定区域进行遥感观测，数据分辨率较高；无人机遥感则是利用无人机进行遥感观测，可以获取更高分辨率的数据。
2. 遥感数据的处理流程遥感数据处理流程包括预处理、数据影像处理和数据提取等步骤。
预处理主要包括辐射校正、大气校正和地形校正等，以保证数据的准确性。
数据影像处理主要包括图像增强、图像融合和图像分类等，以提取出感兴趣的对象信息。
数据提取是利用图像处理结果，从中提取出需要的测绘数据，如道路、建筑物、水域等。
二、遥感数据在测绘中的应用1. 遥感数据在地图制作中的应用遥感数据在地图制作中可以提供地表物体的准确位置、形状和属性信息。
通过图像分类和对象提取等技术，可以从遥感数据中提取出各类地物信息，如道路、建筑物、水域等，用于地理信息系统和城市规划等领域。
2. 遥感数据在地形测量中的应用遥感数据可以提供地表高程信息，用于地形测量和三维地图制作。
通过遥感图像的几何纠正和数字高程模型的生成，可以获取地表的高程数据，用于地形分析、地质调查和水资源管理等。
3. 遥感数据在农业测量中的应用遥感数据在农业测量中可以提供农作物的生长状态、受灾情况和产量预测等信息。
通过遥感图像的特征提取和分类，可以监测农作物的种植面积、植被指数和土壤湿度等参数，用于农业管理和精准农业。
三、遥感数据提取测绘信息的方法1. 监督分类法监督分类法是常用的遥感数据提取测绘信息的方法之一。
该方法需要预先准备训练样本，并通过机器学习算法训练分类器，然后应用分类器对整个遥感图像进行分类，提取出感兴趣的测绘信息。
遥感蚀变信息提取步骤
4、水体掩膜
方法一：对PC2选取一定的阈值进行分割 后在进行图像二值化，得到水体的掩膜。
方法二： ETM7/ETMl
3、云掩膜
采用TM1高端切割的方式
植被掩膜
水体掩膜
植被、云和 水体综合掩 膜
3.3 蚀变异常信息提 取
（一）羟基遥感异常的提 取
用ETM1、4、5、7波段做掩 模主成分分析，异常主分量 的本征向量应具特点是， TM7和TM4的贡献系数与 TM5的贡献系数符号相反。
202X
二、遥感蚀变信 息提取的国内外 研究现状
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国外
1998 年，Rutz’ Armenta ，J . R. 和Prol. Ledesma， R. M. 研 究了提高TM 图像的热液蚀变矿物 的光谱响应的方法；
2003年，Crosta利 用具有更高分辨率的 ASTER数据对阿根廷 巴塔哥尼亚地区的热 液型金矿床蚀变进行 了研究等。
弱信息色度与饱和度调整（HSI）。
3 基于 ETM+数据 的蚀变信息 提取
在本次基于ETM+数据的蚀变信息提取 的研究,我主要采取主成分分析的方法， 辅助波段比值，掩膜，阈值分割，中值 滤波等手段对研究区的矿化蚀变信息进 行了提取。
3.1 ETM数据检查
通过乘法形成边框二值图像：ETMl×ETM5(0， 1，0，255)。括弧中四个参数的意义是，从 运算后的Min=0，Max≥l；拉伸为边框二值 图像的Min=0，Max=255。
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。
遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现
遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现蚀变岩石是在热液作用影响下，使矿物成分、化学成分、结构、构造等发生变化的岩石。
由于它们经常见于热液矿床的周围，因此被称为蚀变围岩，蚀变围岩是一种重要的找矿标志。
利用围岩蚀变现象作为找矿标志已有数百年历史，发现的大型金属、非金属矿床更是不胜枚举：北美、俄罗斯的大部分斑岩铜矿、我国的铜官山铜矿、犹他州的大铝矿、西澳大利亚的大型金矿、墨西哥的大铂矿、美国许多白钨矿、世界大多数锡矿、哈萨克斯坦的刚玉矿等，都属于以围岩蚀变作为找矿标志发现的矿床。
国内外遥感工作者，都在不断地设计、研制和总结对这种遥感信息的提取和识别技术。
矿化蚀变信息是找矿的一个重要标志，而这些对找矿有指导意义的矿化蚀变信息常常受其它地物信息的干扰，和受遥感图像的波谱分辨率和空间分辨率的制约，往往表现的很微弱。
因此，国内外学者也在不断尝试各种技术方法提取这种矿化蚀变弱信息。
本文总结了遥感蚀变信息提取的各类方法，及其在ENVI软件中的实现。
•原理遥感技术主要是建立在物体反射和发射电磁波的原理之上。
而地物波谱特性通常都是用地物反射辐射电磁波来描述。
由于地物反射发射电磁波的特性不同，其反射波谱曲线形态也有千差万别。
如植物的反射波谱曲线上，在绿光波段表现由于其叶绿素的存在表现为有一强反射峰，而在短波红外波段由于叶冠组织的相互作用表现为强反射峰，在红光波段则表现为强吸收谷。
遥感地质应用中，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其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。
光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。
•方法及实现依据矿化蚀变岩与围岩的波谱特征的差异，可采用图像增强处理方法获取矿化蚀变信息增强的图像变量，从而最终实现提取矿化蚀变信息的目的。
一般图像增强突出蚀变信息有以下几种方法。
(1)蚀变干扰信息剔除遥感数据包含地表的信息，遥感在地质方面的应用就是提取用户需要的信息，提取矿化蚀变信息的过程是计算影像中所有像素信息统计归类分析的过程，蚀变异常信息的提取对遥感图像的质量要求较高，因此首先要对遥感数据进行严格的筛选，干扰噪声小的数据，一般要求遥感数据的时相是植被发育较弱、冰雪覆盖少的季节，同时该时相的云覆盖量较少。
教程-ENVI遥感地质蚀变异常信息提取过程(全)
“基础地质学”创新性实验遥感地质蚀变异常信息提取实验“基础地质学”国家级教学实验示范中心二〇二二年四月二十八日目录1实验目的 (3)2实验内容 (3)2.1熟悉遥感影像的辐射定标的方法与流程 (3)2.2掌握遥感影像的波段合成、投影转换、影像裁剪的方法 (3)2.3掌握ETM+遥感影像的Flaash大气校正、掩膜的应用方法 (3)2.4掌握ETM+遥感影像羟基和铁染异常信息提取的方法与流程 (3)2.5掌握ENVI与Surfer软件协同制图的方法。
(3)3实验要求 (3)4实验条件 (4)4.1软件平台：ENVI4.6、Surfer9 (4)4.2遥感数据源：金川地区Landsat7 ETM+遥感影像 (4)5实验原理 (4)5.1蚀变异常提取的地质依据 (4)5.2蚀变异常提取的物理依据 (4)5.2.1利用主成分分析方法提取矿化蚀变信息 (5)5.2.2铁染蚀变异常分析 (5)5.2.3含羟基类矿物和含CO32-矿物蚀变异常分析 (6)6实验步骤 (7)6.1金川地区ETM+遥感影像辐射定标 (7)6.2金川地区ETM+遥感影像不同波段的合成 (9)6.3定义金川地区ETM+遥感影像的地理坐标 (10)6.4对金川地区ETM+遥感影像的地理坐标进行投影转换 (12)6.5对金川地区ETM+遥感影像进行裁剪 (15)6.6对金川地区ETM+遥感影像进行FLAASH大气校正 (17)6.6.1数据转换 (17)6.6.2编辑头文件信息 (18)6.6.3进行FLAASH大气校正 (19)6.7简易去除ETM+遥感影像的干扰信息 (23)6.7.1建立ROI（感兴趣区） (23)6.7.2建立掩膜 (24)6.7.3应用掩膜 (25)6.7.4掩膜的反选 (27)6.7.5掩膜反选后的应用 (28)6.8主成分分析 (29)6.9提取蚀变异常信息 (32)6.10用Surfer软件修饰铁染蚀变异常信息 (34)6.11总结 (40)7课后练习及作业 (41)1 实验目的通过学习基于地学软件的矿化蚀变异常信息提取的流程，了解利用主成分分析方法提取矿化蚀变异常信息提取的原理，掌握ENVI4.6以及Surfer9软件的基本使用方法。
ETM数据矿化蚀变信息提取教程
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
遥感特征提取物具体步骤
1遥感影像通过亮度值或像元值的高低差异（反映地物的光谱信息）及空间变化（反映地物的空间信息）来表示不同地物的差异，这是区分不同影像地物的物理基础。
目前影像都是基于数字，影像信息的提取方法的发展历程可分为如图1所示，目前这四类方法共存。
图1 影像信息提取发展阶段非监督分类步骤监督分类步骤2三大分类方法的对比利用传统的遥感影像分类方法, 如监督分类或非监督分类, 易造成分类精度降低, 空间数据大量冗余以及资源的浪费,面向对象的分类方法正是为了处理这些问题而出现, 面向对象的分类方法是一种智能化的自动影像分析方法，它的分析单元不再是单个像素，而是由若干个像素组成的像素群，即目标对象。
面向对象的方法利用遥感影像结构信息和光谱信息, 并建立这些特征之间的层次关系的基础上, 对影像进行分类。
面向对象分类方法的关键在于图像分割, 而图像分割方法多种多样, 如何选择科学合理的图像分割方法十分重要，实验证明多尺度图像分割方法综合了图像的光谱!形状!结构!纹理!相关布局等信息, 是目前较为理想的图像分割方法。
（采用面向对象分类的方法，可使用专业遥感图像分类软件eCognition4.0）3面向对象的分类方法面向对象的技术流程图3Envi_ENVI FX简介全名叫“面向对象空间特征提取模块—Feature Extraction”，基于影像空间以及影像光谱特征，即面向对象，从高分辨率全色或者多光谱数据中提取信息，该模块可以提取各种特征地物如车辆、建筑、道路、桥、河流、湖泊以及田地等。
该模块可以在操作过程中随时预览影像分割效果。
该项技术对于高光谱数据有很好的处理效果，对全色数据一样适用。
对于高分辨率全色数据，这种基于目标的提取方法能更好的提取各种具有特征类型的地物。
一个目标物体是一个关于大小、光谱以及纹理（亮度、颜色等）的感兴趣区域。
应用于：1】从影像中尤其是大幅影像中查找和提取特征2】添加新的矢量层到地理数据库3】输出用于分析的分类影像4】替代手工数字化过程ENVI FX的操作可分为两个部分：发现对象（Find Object）和特征提取（Extract features），如图所示FX操作流程示意图（红色字体为可选项）具体实现步骤：1）准备工作：有选择的对数据做一些预处理工作空间分辨率的调整-如果您的数据空间分辨率非常高，覆盖范围非常大，而提取的特征地物面积较大（如云、大片林地等）。
遥感解译与蚀变信息提取特征
第三节遥感解译与蚀变信息提取特征本次工作使用的ETM数据景号为131032，采集日期为2000年8月28日。
影像图采用ETM遥感图像编制，比例尺为1∶5万。
遥感影像图选择了ETM图像的7、4、3三个波段分别赋予红、绿、蓝三色并经过了线性拉伸制成的假彩色合成图像。
本测区地貌属XXX高原西部，西临XXXX沙漠，区内为低山区，山体走向呈近东西向，水系发育，多呈南北向，地形切割较深，均为干沟，植被多以草本为主，稀少。
解译效果较好，部分地段被第四纪松散堆积物的覆盖，对地层单位、侵入岩形态、构造形态等解译标志有一定的影响。
总体来讲，解译结果可以满足1∶5万矿产地质调查工作的精度要求。
一、主要地质体的遥感解译标志工作中辅以对图像进行边缘增强、反差增强、取反等处理，以突出解译标志，并与原图引进行对比，对形成的不同图像进行对比取得了较好解译效果。
1．地层解译标志测区地层部分主要分布于XXXX幅，其它三幅沿侵入岩带两侧亦有少量出露，解译标志见表3-3-1 。
地层解译标志一览表2．侵入岩解译标志测区大部分地段出露为石炭纪—三叠纪侵入岩和脉岩，总体呈东西向带状横亘于XXX 三幅之内，XXX幅仅有少量出露，解译标志见表3-3-2 。
主要侵入岩解译标志一览表3．构造解译标志测区位于XXXXX，构造活动极为发育，主要构造形迹表现为褶皱、韧性变形带和断裂，但褶皱构造影像不清，而韧性变形带和断裂构造表现非常清晰，其中韧性变形带以北东、北西向为主，断层以东西向断裂为主，次为北西向，解译标志见表3-3-3 。
构造解译标志一览表二、遥感蚀变异常提取蚀变遥感异常提取目的是遥感图像上信息含量相对较少的有关矿化和蚀变的信息，采用的数据是ETM数据，经过了预处理，信息提取方法采用以主成分分析为主、光谱角和比值法为辅进行异常信息的提取。
羟基蚀变遥感异常提取选取ETM数据的1、4、5、7波段组合进行主成分分析，铁染蚀变遥感异常信息提取选取ETM数据的1、3、4、5波段组合进行主成分分析。
基于crosta方法的遥感矿物蚀变信息提取操作文档
专题四：基于crosta方法的遥感矿物蚀变信息提取1、专题概述蚀变岩石是在热液作用影响下，使矿物成分、化学成分、结构、构造等发生变化的岩石。
由于它们经常见于热液矿床的周围，因此被称为蚀变围岩，蚀变围岩是一种重要的找矿标志。
遥感地质应用中，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其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。
光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。
遥感蚀变异常信息提取的方法有多种，其中主成分分析法提取蚀变信息是相对最为广泛的。
主成分分析（PCA：Principal Component Analysis）是基于信号二阶统计特性的分析方法，由于所获各主成分之间不相关，主成分之间信息没有重复或冗余。
多光谱遥感数据通过PCA所获每一主成分常常代表一定的地质意义，且互不重复，即各主成分的地质意义有其独特性。
但是由于蚀变矿物形成的影像特征在遥感图像上往往表现得很微弱或不明显，甚至“淹没”在主体色调中。
以TM数据为例，通过Crosta方法说明其准则，通过TM1、TM3、TM4、TM5和TM1、TM4、TM5、TM7的波段组合分别进行主成分分析提取铁染蚀变和羟基蚀变信息。
由TM1、TM3、TM4、TM5做PCA处理，处理后的某个新的成分可能集中了铁染蚀变信息。
对代表铁染蚀变的主成分的判断准则是：TM3的系数应与TM1、TM4的系数相反。
由TM1、TM4、TM5、TM7作为输入波段进行主成分分析。
对代表羟基和碳酸根离子主成分的判断准则是：TM5系数应与TM7、TM4的系数符号相反，TM1一般与TM5系数符号相同。
依有关地物的波谱特征，羟基和碳酸根离子信息包含于符合这判断准则的主成分。
铁染蚀变和羟基蚀变存在于绝大多数成矿岩体中，提取这两种蚀变信息基本可以确定研究区成矿岩石的分布情况。
原理及其他方法参考博文：《遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现》/s/blog_764b1e9d0100so8i.html参考文献：《干旱区TM图像蚀变信息提取方法研究》、《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》2、处理流程介绍主要包括：图像预处理、PCA分析、选择有效成分、异常切割、蚀变信息处理等步骤（图1）。
教程-ENVI遥感地质蚀变异常信息提取过程(全)
“基础地质学”创新性实验遥感地质蚀变异常信息提取实验“基础地质学”国家级教学实验示范中心二〇二二年四月二十八日目录1实验目的 (3)2实验内容 (3)2.1熟悉遥感影像的辐射定标的方法与流程 (3)2.2掌握遥感影像的波段合成、投影转换、影像裁剪的方法 (3)2.3掌握ETM+遥感影像的Flaash大气校正、掩膜的应用方法 (3)2.4掌握ETM+遥感影像羟基和铁染异常信息提取的方法与流程 (3)2.5掌握ENVI与Surfer软件协同制图的方法。
(3)3实验要求 (3)4实验条件 (4)4.1软件平台：ENVI4.6、Surfer9 (4)4.2遥感数据源：金川地区Landsat7 ETM+遥感影像 (4)5实验原理 (4)5.1蚀变异常提取的地质依据 (4)5.2蚀变异常提取的物理依据 (4)5.2.1利用主成分分析方法提取矿化蚀变信息 (5)5.2.2铁染蚀变异常分析 (5)5.2.3含羟基类矿物和含CO32-矿物蚀变异常分析 (6)6实验步骤 (7)6.1金川地区ETM+遥感影像辐射定标 (7)6.2金川地区ETM+遥感影像不同波段的合成 (9)6.3定义金川地区ETM+遥感影像的地理坐标 (10)6.4对金川地区ETM+遥感影像的地理坐标进行投影转换 (12)6.5对金川地区ETM+遥感影像进行裁剪 (15)6.6对金川地区ETM+遥感影像进行FLAASH大气校正 (17)6.6.1数据转换 (17)6.6.2编辑头文件信息 (18)6.6.3进行FLAASH大气校正 (19)6.7简易去除ETM+遥感影像的干扰信息 (23)6.7.1建立ROI（感兴趣区） (23)6.7.2建立掩膜 (24)6.7.3应用掩膜 (25)6.7.4掩膜的反选 (27)6.7.5掩膜反选后的应用 (28)6.8主成分分析 (29)6.9提取蚀变异常信息 (32)6.10用Surfer软件修饰铁染蚀变异常信息 (34)6.11总结 (40)7课后练习及作业 (41)1 实验目的通过学习基于地学软件的矿化蚀变异常信息提取的流程，了解利用主成分分析方法提取矿化蚀变异常信息提取的原理，掌握ENVI4.6以及Surfer9软件的基本使用方法。
遥感蚀变信息提取(遥感与矿产资源勘查)
数字图像处理方法：掩膜技术（MASK）、主成分变换（PCA）以
及弱信息色度与饱和度调整（HSI）。
2012-12-19
18
三、蚀变信息提取的方法
3.4、光谱角法
光谱角法(SAM)将光谱数据视为多维空间的矢量，利用解析方法计算 像元光谱与光谱数据库光谱或像元训练光谱之间矢量的夹角，根据夹角 的大小来确定光谱间的相似程度，以达到识别地物的目的。 该方法基于整个谱形特征的相似概率的大小，能有效避免因岩石矿 物光谱漂移或光谱变异而造成的单个光谱特征的不匹配，并能充分综合
常用于增强不同岩石、土壤之间的差别。比值法在增强岩石波谱特
性的微小差别时，还会消除或减弱地形信息和亮度的差别。
三、蚀变信息提取的方法
3.1、波段比值法
1）、提取铁染
TM3/TM1 TM3/TM4 TM5/TM4
2012-12-19
11
三、蚀变信息提取的方法
3.1、波段比值法
2）、提取羟基 TM5/TM7
利用弱的波谱
2012-12-19
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四、蚀变异常信息提取
4.1、铁染异常提取
比值法 TM3/TM1、TM3/TM4、TM5/TM4
遥感数据的信息提取
常与滨海平原、大的沉积裙、褶皱翼部、 掀斜构造的倾斜面共存
火山锥、小型侵入体、残留的孤山、穹窿和短轴 背斜 环状构造（破火山口、陨石坑、圆形或椭圆形侵 入体等
南方石灰岩发育地区 断裂构造 河流入海或入湖口 入海口或河岸平原上 多沙河流的出口处或宽阔的间歇河滩上 平原区河曲、曲流、古河道、牛轭湖
平 原 型 水 系
地貌形态标志 地貌形态取决于一定的岩性和构造等地质基础，同 时也决定于一定的气候、水文等自然地理条件。不同地 貌形态是不同岩性、构造在不同内外动力作用下的结果 。例如，岩石的抗蚀能力通常由地貌形态反映出来。长 期受到侵蚀剥蚀的不同岩石，由于其组成物质的物理化 学性质不同，而具有不同的抗蚀能力。抗蚀性强的岩石 ，组成陡坡和陡崖；抗蚀能力弱的岩石形成缓坡和低地 。地貌形态除与岩性有关外，也与构造、产状、地质发 育历史、自然环境有关。利用地貌形态解译地质体可以 从宏观地貌形态和微观地貌形态两方面进行分析。前者 包括山地的形态、地形的相对高差、山体的规模大小和 组合格局（形式）；后者包括山顶形态、山坡形态和冲 沟形态等。
§3 卫星像片的信息提取
第五章 遥感数据的信息提取
本章提要（…） §1 信息提取的原理和方法 主要介绍了 §2 航空像片的信息提取 遥感数据的信息 §3 卫星像片的信息提取 提取的原理和方 法,其中以航空像 §4 遥感影像地图 片和陆地卫星像 片的信息提取为 主,同时介绍了新 型的影像地图的 概念。
§1 信息提取的原理和方法
平原区水系类型
山区水系类型
（2）水系分析 水系的分析包括水系的密度和均匀性分析。 水系密度的大小与岩性有关，一般泥岩、页岩、 粘土岩、粉砂岩发育地区，发育高密度水系，反 应岩石透水性不良；砂岩、石英砂岩或岩石裂隙 发育区，常形成低密度水系，且水系长而稀疏。 水系均匀性分析包括水系的对称性和方向性分析 。水系均匀，表示岩石抗风化能力和裂隙发育程 度都比较相近。水系的对称性，反映区域地形或 大片成层岩层向一侧倾斜。水系的方向性，主要 反映区域山系走向、岩层走向及构造走向。
基岩裸露区蚀变岩遥感信息的提取方法
基岩裸露区蚀变岩遥感信息的提取方法Ο张 玉 君(国土资源部航空物探遥感中心,北京 100083)杨 建 民(中国地质科学院矿床地质研究所,北京 100037)摘 要 笔者利用与金属矿化相关的蚀变岩的TM 多波段图像像元亮度值曲线的双峰特性(TM 3和TM 5为高值),以柳沟峡地区为样区,进行了提取蚀变岩遥感信息的方法研究,改进了Crosta 信息提取方法,认为用TM 1+TM 2、TM 4/TM 3、TM 5、TM 7组合进行主分量分析所获得的蚀变岩遥感异常图效果最佳。
将该方法用于北祁连山西段,疏勒河以东9000km 2区域内蚀变岩遥感信息提取,其结果是:在103处已知矿产地中的86处有蚀变岩遥感异常信息显示,符合率达83.5%,进而预测了找矿靶区115处。
关键词 蚀变岩遥感信息 蚀变岩遥感异常 主分量分析 改进型Crosta 法1 前言据文献〔1-3〕可知,在可见光—近红外光谱区(0.325μm ～2.5μm ),主要造岩矿物中各主要化学成分(S i 、A l 、M g 和O )并不产生具有鉴定意义的反射谱带;在岩石反射谱带中占据主导地位的是岩石中为数不多的次要矿物(含铁矿物及蚀变矿物)中的Fe 2+、Fe 3+、O H -、CO 2-3等离子或离子基团,它们形成了反射谱的特征吸收谷,具体是:Fe 2+的吸收谷分布在1.1μm ～2.4μm 光谱范围内,因矿物不同晶格结构而异。
Fe 2+的存在,使矿物在TM 7反射率降低的可能性最大。
Fe 3+在0.85μm ～0.94μm 谱段有较强的吸收,在0.45μm 和0.55μm 波长处也有吸收。
含有Fe 3+矿物的岩石,可使其在TM 4、TM 1及TM 2图像上亮度值降低,而使其在TM 3图像上相对呈高值。
O H -的吸收谱带主要有三个:1.4μm 、2.2μm ～2.3μm 及2.3μm ～2.4μm 。
由于其在2.2μm ～2.3μm 附近存在强吸收谷,使TM 7产生低值,故而TM 5有相对高值。
矿化蚀变遥感信息提取方法及装置[发明专利]
![矿化蚀变遥感信息提取方法及装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/87206fba690203d8ce2f0066f5335a8102d266aa.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810779003.8(22)申请日 2018.07.16(71)申请人 中国地质科学院矿产资源研究所地址 100037 北京市西城区百万庄大街26号(72)发明人 姚佛军 杨建民 耿新霞 吴胜华 (74)专利代理机构 北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司 11129代理人 高丽萍(51)Int.Cl.G06K 9/00(2006.01)G06K 9/46(2006.01)(54)发明名称矿化蚀变遥感信息提取方法及装置(57)摘要本发明提供一种矿化蚀变遥感信息提取方法和装置，该方法包括：第一步骤，获取遥感图像数据并利用掩膜技术处理形成基础数据；第二步骤，将基础数据在选定区域内进行直方图计算处理确定建模数据，再采用主成分分析法对建模数据进行异常信息提取，并依次利用正态分布和多元线性回归法分别进行异常信息的切割和校验；第三步骤，根据异常信息提取的本征向量算法获得满足校验的本征向量并将其作为提取参数来空间扩展映射至大范围内的新异常信息提取中，再进行新异常信息的切割处理并输出。
该方法能够实现不同景观区的跨越式蚀变遥感异常提取的工作有利于更快更准的优选找矿靶区，对于矿产侦查工作可以起到节省时间、节约人力物力的作用。
权利要求书2页 说明书17页 附图3页CN 109063606 A 2018.12.21C N 109063606A1.一种矿化蚀变遥感信息提取方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步骤，获取遥感图像数据并利用掩膜技术处理形成基础数据；第二步骤，将基础数据在选定区域内进行直方图计算处理确定建模数据，再采用主成分分析法对建模数据进行异常信息提取，并依次利用正态分布和多元线性回归法分别进行异常信息的切割和校验；第三步骤，根据异常信息提取的本征向量算法获得满足所述校验的本征向量并将其作为提取参数来空间扩展映射至大范围内的新异常信息提取中，再进行新异常信息的切割处理并输出。
ETM_遥感影像铁化蚀变信息的提取方法
the basis for prediction .
Keywords : ETM+ ； PCA ； Ratio Technique ； Iron Alteration
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。
2本区etm图像比值彩色合成的颜色效果不仅较准确地反映了矿物蚀变异常的空间分布特点而且还抑制了大面积分布的第四系受氧化铁污染的影响稀疏草地的分布对提取矿化蚀变异常的影响不大并将特定的颜色显示出来且显示的矿化蚀变信息分布与地表实际情况基本一致
ETM+
遥
感
ETM+ 遥感影像铁化蚀变信息的提取方法
影 像
铁
化蚀变异常显示效果较为理想，并结合一些遥感图像地质解译，更有利于应用遥感矿化蚀变异常划分找矿远景区，为进一步综
合找矿预测提供了依据。
关键词: ETM+；比值法；铁化蚀变
中图分类号：TP753
文献标识码：A
文章编号：1671-4792-(2009)3-0109-03
Abstract : The study of alteration information generally use ETM + remote sensing data , through the
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国外
• 1989 年，Crosta 利用Landsat TM 图像数据成功地 圈定了巴西Minais Gerais 半干旱地区铁染和泥化 现象； • 1998 年，Rutz’ Armenta ，J . R. 和Prol. Ledesma， R. M. 研究了提高TM 图像的热液蚀变 矿物的光谱响应的方法； • 2003年，Crosta利用具有更高分辨率的ASTER数据 对阿根廷巴塔哥尼亚地区的热液型金矿床蚀变进 行了研究等。
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混合像元分解法
• 一个像素只包含了一种地物的信息，这种像素叫做 纯像素（pure pixel）。然而在遥感图像中，通常 一个像素包含了多种地物的信息，这种像素称为混 合像元（mixed pixel）。根据每个像素中某种地物 所占百分比对像素进行分解，这一过程叫混合像元 的分解（Mixed Pixel Decomposition）。 • 混合像元的分解的模型包括：线性模型，概率模型 ，几何光学模型，随即几何模型，模糊模型等。将 混合像元分解模型用于蚀变信息提取的目的是通过 计算每个像元中各典型地物(如植被)的丰度，除去 植被等干扰信息，为后续提取矿化蚀变信息提供可 靠的基础数据。
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• 常见矿物：①含铁矿物，铁矿物以次生氧化物为主，部 分作为热液蚀变带的原生矿物，如常见的褐铁矿、针铁 矿、赤铁矿、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—2.3μ m（相当于ETM+7波段）附近有较强的吸收谱 带，使得这类含羟基和水的矿物及其所组成的岩石（蚀 变岩）在ETM+7波段产生低值，而在ETM+5波段有相对的 高值； • ③含碳酸根（CO32-）的矿物，如方解石、白云石、菱 铁矿、石膏等，在1.8—2.5μ m和2.55μ m附近为较强吸 收谱带。
• 在本次基于ETM+数据的蚀变信息提取的研究,我主 要采取主成分分析的方法，辅助波段比值，掩膜， 阈值分割，中值滤波等手段对研究区的矿化蚀变信 息进行了提取。
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3.1 ETM数据检查
• 通过乘法形成边框二值图像：ETMl×ETM5(0，1， 0，255)。括弧中四个参数的意义是，从运算后的 Min=0，Max≥l；拉伸为边框二值图像的Min=0， Max=255。 • 目的：去除 ETM各波段东西两头数据不齐的像素 （ETMl起始列数最左,ETM5终止列数最右 ）使之 不参与PCA处理。
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ETM+遥感数据基本参数及各波段主要应用领域
波段序号 波段 波长范围/μm 地面分 辨率/m 主要应用领域
1
蓝色
0.45~0.52
30
对水体有透射能力，能够反映潜水水下特征，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、可取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。 在叶绿素吸收带内，识别土壤边界和地质界线。 测定生物量和作物长势，区分不同类型的岩石，区分云、 地面冰和雪。 水的吸收率很高，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 探测地球表面不同物质的自身热辐射的主要波段，可用 于地热制图，热惯量制图。 用于地质制图，特别是热液蚀变岩制图
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主成分分析法
• 主成分分析法（PCA—principal components analysis ）（又称K-L变换）是现在广泛采用的提取岩石蚀变信 息的方法。这种方法是对图像数据的集中和压缩，对于 ETM+图像，通常PC1、PC2、PC3就包含了95％以上的信 息，而后面的主成分几乎多数是噪音。 • 由于所获各主分量之间不相关，故各主分量之间信息没 有重复或冗余。蚀变异常信息的提取正是利用了主成分 分析的这一基本性质。ETM+多波段数据通过PCA所获每 一主分量常常代表一定的地质意义，且互不重复，即各 主分量的地质意义有其独特性。
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三、蚀变信息提取的一般流程
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遥感蚀变信息提取指示找矿的地质依据
• 近矿围岩蚀变是矿化的一个主要特征，是找矿的一个 直接标志 。近矿围岩蚀变主要是不同类型的热液与周 围岩石相互作用的产物，是成矿物质逐步富集成矿过 程中留下的印迹。热液流体在运移过程中由于温度等 物理、化学条件以及围岩组分差异，形成不同的蚀变 矿物，按照围岩组分可以分为三类：中酸性岩的蚀变( 云英岩化、绢云母化、钠长石化、钾长石化)、基性超 基性岩的蚀变(蛇纹石化、绿泥石化、青盘岩化、碳酸 盐化)、石灰岩及其他碳酸盐类的蚀变(矽卡岩化、硅 化、重晶石化、白云岩化)。
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国内
• 1997年，马建文提出了TM 掩模+主成分变换+分类识别 提取矿化弱信息方法； • 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)”的方法在新疆、内蒙古及江 西、云南成功的提取了金矿化蚀变信息 ； • 2005年，毛晓长、刘文灿等利用ETM + 和ASTER数据在 安徽铜陵凤凰山矿田进行了蚀变信息提取 ； • 2007年，张玉君等提出 “去干扰异常主分量门限化技 术”。 • 2010年，荆林海等提出“多元数据分析+比值+K-T变换 +分类(分割)”的提取矿化弱信息方法。
• 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。
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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 光谱角填图法 对应分析法 混合像元分解法 MPH技术
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MPH技术
• MPH技术(Mask PCA and HSI)是排除临边效应影响 和提取矿化弱信息的一种数字图像处理技术。该 技术有机地组合了三种传统的数字图像处理方法 ：掩膜技术（MASK）、主成分变换（PCA）以及弱 信息色度与饱和度调整（HSI）。
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3 基于ETM+数据的蚀变信息提取
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3.2掩膜生成
1、阴影区 采用(ETM7/ETMl)<N的象素划入干扰窗，N值一般 在0.8左右。 2、植被掩膜 植被的去除采用了传统的比值植被指数（RVI） 的方法（DNNIR/DNR），即ETM+4/ETM+3，此处取 灰度值大于等于1的为植被覆盖区
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光谱角填图法
• 光谱角度填图法(SAM－Spectral Angle Mapper) 将光谱数据视为多维空间的矢量，利用解析方法计 算像元光谱与光谱数据库光谱或像元训练光谱之间 矢量的夹角，根据夹角的大小来确定光谱间的相似 程度，以达到识别地物的目的。 • 该方法基于整个谱形特征的相似概率的大小，能有 效避免因岩石矿物光谱漂移或光谱变异而造成的单 个光谱特征的不匹配，并能充分综合利用弱的波谱 信息。
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比值变换法
• 波段比值法（Band Ratio）是根据代数运算的原理 ，当波段间差值相近但斜率不同时，利用反射波段 与吸收波段的比值处理增强各种岩性之间的波谱差 异，抑制地形的影响，并显示出动态的范围。因而 ，以矿物的特征光谱为基础，选用适当的波段比值 进行彩色合成，可增强弱信息。 • 识别热液蚀变常用的波段比值有：ETM+3/ 1，用于 识别褐铁矿；ETM+5/ 7，识别含羟基矿物，水合硫 酸盐和碳酸盐；ETM+7/ 4，区分云母、石膏与明矾 石；ETM+3/ 4，识别植被和区分褐铁矿化岩石。
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3 ETM+影像波谱特征
• ETM + 是NASA (美国国家航空和宇宙航行局)于 1999年4 月15 日成功发射的美国陆地卫星 LandSat 7 携带的对地观测传感器，是一台8波段 的多光谱扫描辐射计，工作于可见光、近红外、 短波红外和热红外波段。 • LandSat 7 平台轨道是近极地圆形太阳同步轨道 ，轨道高度705 km， 倾角98.22°，穿越赤道时 间为上午10 点，扫描带宽185 km，地面重复访 问周期为16天。
2 3 4
绿色 红色 近红外
0.52~0.6 0.63~0.69 0.76~0.9
30 30 30
5
短波红外
1.55~1.75
30
6 7
热红外 短波红外
10.4~12.5 2.08~2.35
60 30
PAN
全色波段
0.50~0.9
15
用于数据融合提高其他各波段空间分辨率
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• ETM+1：位于铁离子由晶体场和电荷转移所产生的吸收波段，因 而，可用于增强铁离子信息。 • ETM+3：位于含铁离子矿物的高反射波段，因而，被广泛应用于 增强铁染信息。 • 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（2.2μ m 附近）及碳酸盐 化蚀变矿物吸收谷（2.35μ m），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。
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对应分析法
• 对应分析(Correspondence Analysis)(R-Q型因子分析法) 是在R型和Q型因子的基础上发展起来的，又称R-Q型因子 分析，是由法国巴黎科学院统计研究室Benzeci教授于 1970年首次提出的。 • 对应分析提供以下信息： • （1）变量（波段）间的关系：在主成分空间，邻近的一 些变量（波段）点，表示这些变量（波段）紧密相关。 • （2）样品间的关系：在主成分空间，邻近的样品具有相 似的光谱特征，属于同一种地物类型。 • （3）变量（波段）与样品间的关系：同一类型的样品点 将为邻近的变量（波段）点所表征。