遥感解译技术范例

遥感解译技术范例

-----池祥成

笔者曾于90年代参与四川平武北部地区金矿的遥感地质工作，收集整理了部分遥感解译技术在实际工作中的运用范例和运用知识，本次结合工程地质硕士学习课程，特整理出作为课程作业向老师汇报。

一、机载成像波谱仪及矿物和蚀变填图

美国斯坦福大学研究者曾在内华达州Yeringto区选择试验训练场，因为该区曾详细填图，且露头广泛，垂直热液系统发育，利用Geoscan MKⅡ填图技术再现了原来的绢云母蚀变图，并对Geoscan和GERIS(Geophysical EnV-iroental Research Imaging Spectrometer)这两种商业成像波谱仪作了对比，结果表明前者的光谱分辨率虽没有后者好(分别是24通道和63通道)，但信噪比较高，因而矿物和蚀变填图明显比后者成功；另一些研究者利用实验室中测试的石灰岩和白云岩光谱特征的差异，在该区进行1：2400和1：600白云岩化填图，与地面调查吻合很好；而在内华达弗吉尼亚地区，研究者再次证明Geoscan系统在浅成低温热液蚀变填图方面存在巨大潜力。值得注意的是，日本和美国学者共同研究指出：Geoscan MKⅡ数据和实验室样品的反射比在可见光至红外区的范围内相关性高，但在短波红区却不是这样，这说明在一定范围内，理论研究结果和实际运用存在差异，过分追求各矿物不同波段的精确值似乎没有必要，而波谱形状才是最

重要的结果。

由于空间分辨率高且波段通道多且窄，这些先进的机载传感器为矿物和蚀变填图提供了良好手段，但同时也由于信息量庞大以及波谱问相关系数较高，给数据处理带来较大困难，因此主成分分析以及类似的相关技术便常常作为一种压缩数据维数而又较少地损失信息量的手段得到较广泛应用，但是通过这种再变换的图像，其样式和颜色须借助于相关联的地质图件才能知道其确切含义。

在处理成像波谱仪数据中，二进制编码技术是鉴别光谱的最普遍的技术，其做法是在象元光谱中，用一系列1和0对数据穿列进行编码，光谱值大于平均值以上的所有点赋值为，反之则赋值为0，然后将这些l和0系列与二进制编码的“图书馆”对比，进行图像象元的彩色编码，实现光谱的最佳匹配，使每一彩色编码对应于一定的矿物和蚀变类型。

二、图像处理

图像处理继续朝着改善图像质量的方向发展，而色变空间变换技术便是一个很重要的技术。在植被覆盖的山区，亮度的巨大变化使解译工作较困难，线性滤波用来增强线性体，在RGB通道分别应用均衡化技术时，将显示不同颜色而不利于解译。应用IHs(强度一色调一饱和度)变换以及在IHS空间中对I(强度)通道进行合适的直方图均衡化，则可较好地解决该问题，这样，经再转换的RGB图像由于在亮暗区之间颜包平稳过渡变得容易解译。多源数据复合处理朝着地理信息系统GIS(Geographie Information System)的方向发展，由于遥

感技术应用的三维化趋势，因而普遍采用数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)技术，不仅是卫星图像，在多云有雾区使用雷达进行解译和地质填图时，也常用DEM技术。

多源数据图像处理大致可分为两个方面：也即综合显示法和数理统计法，前者指的是应用图像显示方法将多种信息进行重迭显示，供专业人员进行综合解译分析，后者则是把每一种信息视为一个变量，用数理统计身法对各种资料逆行分析。实际工作中，选择哪种方法取决于计算机软件包具备哪种特色。

以加里福尼亚环境系统研究所ARC／INFO GIS软件应用为例，利用数字化合成孔径雷达图像具有空间分辨率高，因而对构造型式建立有独到之处，而TM图像虽然空间分辨率较低，但经专题图像处理后便可进行一定程度的物质差异性区分，将这两种图像配准拟合所得的新图像就具备了雷达图像和TM图像各自的优点，同时又克服了各自图像本身的缺点。科罗拉多大学的研究者所进行的“多传感器飞行项目‘谓之’地质遥感野外实验GRSFE(Geologil Remote Sensing Field Experiment)”，这些不同的传感器涵盖了可见光，近红外、短波红外、热红外以及微波电磁波谱，其中陆地卫星TM图像被用来进行粘土、碳酸盐和氧化铁制图；机载可见光一红外成像波谱仪AVIRIs资料用来进行方解石、白云石、绢云母、赤铁矿和针铁矿及其混合物的制图；热红外多光谱扫描仪TIMS(Theermal Infrared Multispectral Scanner)则依据其硅含量不同可区分火成岩相和碳酸盐相：机载合成孔径雷达AIRSAR(A irborne Synthetic Aperture Radar)则可进行

构造填图。这样，依据不同目的可进行不同图像的拟合，为寻找找矿靶区而建立的矿床模式提供新的地质信息。具体步骤如下：

1、由ARC／INFO地理信息系统和陆地分析系统LAS(Land Analysis System)图像处理软件产生的数字高程模型DEM作为定位的地质参考的底图；

2、选择控制点作为不同图像匹配的基础；

3、依不同目的，选择不同图像进行拟合。

与ARC／INFO GIS软件相比，TYDAC技术公司研制的SPANS(Spatial Analysis System)软件在处理多源数据中则具有数理统计的特色。该软件最初在DOS系统上实现，后又移植至OS／2和AIX系统，它的分析及形成模式的能力等同于或超过复杂的计算机或工作站。

在新斯科舍省应用该软件进行多源数据复合处理，将多元素一一归并形成新变量，该变量是以巳知金矿点作随机变量来预测金矿化的一种预测值，回归各地球化学变量得一加权和，该加权和即可较好预测某个盆地是否有金矿，但该法只适用于所采用的汇水盆地范围，如果采用一种贝叶斯统计量组合图件模式的模拟条件概率法，则可较好解决问题，这种方法中最简单的是二进制的图面模式，比多元回归分析简单，且因其本身具大的属性文件的性质，数据集具有自相关的空间关系，较好地克服遗漏数据的问题。

三、地植物遥感

植被密集覆盖区使用遥感技术效果不好的原因是对植物光谱与

重金属含量的关系缺乏知识，以及树冠反射比的细微变化要求扫描器具备较高的空间和光谱分辨率，因此，在植被密集覆盖区利用地植物遥感进行找矿，也是从这两个方向上尝试突破，其工作可分为如下几个方面：

1 、利用个人波谱仪(Personal SpectrometerⅡ)，对长期生长于金属高含量的土壤中的松树，沿金属含量的梯度线测量树冠，找出波谱和金属地球化学之间的关系。

2 、加拿大和美国学者从叶绿素0.67um吸收带入手，利用数字特征的抽取，通过对叶绿素吸收带的深度和宽度直接测量，以及为分析矿物波谱而提出的吸收波段特征化方法，被证明是金属应力有效的“指示剂”，此外，这些参数值一般大于植被“红移”值，因此更有利于野外和机载波谱仪的检测和制图。

3 、岩石、土壤和森林三者有着紧密关系，据此，空间和光谱分辨率较低的陆地卫星TM也可应用于地植物遥感领域，找出地球化学异常和植被波谱异常之间的关像波谱仪HIRIS(High ResolutiOn Imaging spectrometer)等则为地植物遥感提供强有力手段，这两种成像波谱仪的工作波段范围为400一2500nm，前者具224个波段，后者具192个波段。这样它可为森林生态系统的生理状况和光谱特性提供更详细的细节。值得注意的是，有些学者指出植被的“红移”和“兰移”现象不仅和地球化学因素有关，还和树冠的几何结构变化有关。一般而言，叶绿素(Chlorophyl)被破坏占优时，产生”兰移”，而叶绿体(chloroplast)损伤占优时，产生“红移”，因此在大面积探

测前，需鉴别是什么因素产生波谱的变化。

四、遥感技术解译优势

遥感技术解译更加重视基底构造，确定线性特征与基底构造的关系，并将这些线性特征与深部资料(如等厚线图、地质剖面图及地震构造资料等)联系起来，其二，数字高程模型DEM技术的引入和多源数据综合处理水平的提高，使解译工作朝着立体化的方向发展，其三，以构造知识为知道，通过解译力图建立具体体区域的构造样式。提取构造信息是遥感技术的一个优势，对具体区线性体含义的清晰认识十分重要。加拿大阿比提地区Mobrum矿山的研究者们考虑到贱金属矿化与同火山和后火山构造有关，对线性体按地理范围、表面表现形式及优选方位进行分类：凡在1：5万图像上清晰可见的线性体则谓之“区域线性体”，1：1.5万图像上清晰可见的线性体谓之“局部线性体”；一般波段组合图像上清晰可见的线性体谓之“一级线性体”，阴影图像(可交互式改变照明方向的软件技术)上清晰可见的线性体谓之二级线性体，前者代表构造体或地区地质特征，后者则代表表面细微地质特征或地下重要地质特征；这样，两两组合可将线性体分为四类，若再考虑优选方位，则又可将线性体分为若干类。

用叠加于硬拷贝图件或图像的传统解译方法与显示于彩色监视器上被处理的图像解译其线性体特征的方法相比，后者具明显的优势。挪威statoil研究中心在I2S／S600遥感系统上实现了线性体新的提取和分析方法，新的程序组件使得利用一鼠标器就可将线性构造特征直接显示在显示视器上，其主要特色是：

1、保持图像全分辨率不变；

2、不显著干扰解译过程而能在IVAS系统上使用不同处理功能，以增强在解译过程中所感兴趣的图像部分；

3、不同类型的特征(包括数据集)能进行彩色编码；

4、被解译的线性体能容易地与“屏幕”上其它数据资料集相对比；

5、图形文件或从其它数据集所解译的线性体能用不同颜色迭加显示以进行目视比较；

6、所解译的构造要素容易被修正，并与其它图形数据文件复合。

五、重视遥感技术的运用

与先进国家相比，我们遥感地质工作主要表现在如下差距：

1、机载系统的商业化以及多光谱、窄通道的发展趋势，不仅在矿物和蚀变填图取得较好效果，同时也预示遥感技术从星载系统所擅长的区域填图及矿产预测转向实际的矿床勘探成为可能;

2.、微机图像处理的广泛使用以及各大公司竟相推出软件包相互争夺市场，其背景是微机技术的迅猛发展，使其功能达到或超过小型机和工件站；

3、图像打印技术、制版和计算机自动成图技术的粗糙或落后，使我们最终成果的展效果欠佳，从中也反映我们技术部门的某环节与遥感技术发展不相协调，关系尚待理顺。

鉴于当今遥感拔术发展现状以及冶金遥感地质的实际情况，我们建议采取战略上“拿来主义、承前启后”，战术上“以我为主，带动

其它”的方针。

“拿来”，既包括跟踪先进国的学术动态，也包括技术的引入，这是因为在可预见的将来某些基础研究领域我们尚难突破。冶金遥感与地质找矿结合是一个科研问题，也是一个管理问题，基层地质队为地质找矿做了大量实际工作，但从事科学研究的条件较差，科研院校具较雄厚的技术力量，但由于客观原因无法深入去做较多的基础工作，而科研院校与基层地质队有着天然的血缘关系，只要走出圈子，和先进的科研院校采取学习交流、合资、合作的方式，才可能“承前启后”，在“拿来"技术的同时，在更高的层次上超越二者。

近年来，多源数据复合处理技术发展很快。因为许多地质、地球物理、地球化学及测绘资料的处理问题都可转化为图像处理问题，但另一方面，遥感拔术这门学科一些人尚不完全接受，因而这种做法如果掌握不好尺度，会淡化遥感主题而适得其反,使人们对遥感技术本身产生误解，坚持“以我为主”，就是要更好地在提取遥感图像信息方面下功夫，从我们的工怍情况看，遥感信息大有潜力可挖，在此基础上：

1、均衡地发展多源数据综合处理技术，以此带动地质、地球化学、地球物理等资料最终服务于遥感。

2、技术上的要求自然会带动对微机图像图形处理系统引入的需求，以此进一步推广遥感技术，可将基层单位大量的制图工作转为计算机自动成图，大大提高工作效率。

利用传统地质手段解决地质问题是，若效果不理想，则常归因子

各种客观原因，但若是因为利用遥感于段而得到类似的效果，人们却常对遥感方法本身产生非议，这就要求我们应针对具体问题认真开展科学研究．同时也不要超越遥感手段目前所能达到的应用程度，采取既大胆又谨慎的态度，这是所要强调的一个方面，另一个方面，传统的地质找矿法有其固有规范。但遥感找矿有其特殊性。不能简单地说是传统找矿规范已不适合于新技术的发展，或说新技术本身不规范，我们建议这应视为两个平行的找矿方法，如果用传统的规范来评判遥感地质找矿法，会扼杀遥感技矿法本身短周期快速找矿的优越性。这个问题的解决还有赖于科技人员的进一步努力和领导层的最终决策。

总之，遥感技术应用找矿的优越性无可置疑，应当大力运用。