TM/ETM +影像矿化蚀变信息提取

发布网友发布时间：2022-05-17 12:04

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热心网友时间：2023-10-21 03:03

多波段遥感数据找矿信息提取的一个重要内容是提取蚀变信息，因为矿化蚀变信息是最重要的找矿标志。围岩蚀变是热液与原岩相互作用的产物，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，蚀变类型与相关矿种的关系见表 9-2。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 ( 图版 13) 。以下将主要介绍 TM/ETM + 影像矿化蚀变信息的提取方法。

表 9-2 主要围岩蚀变类型与矿化种类的关系

( 一) TM/ETM + 影像中可识别的蚀变矿物

20 世纪 70 年代，Hunt 和他领导的实验室成员对 300 个粒状矿物的测定结果显示，在可见光—近红外光谱区 ( 0. 325 ～ 2. 15 μm) ，主要造岩矿物中各主要化学成分 ( Si，Al，Mg 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 +}，OH^－，CO^{2 －}等离子或离子基团，它们形成了反射谱的特征吸收谷。蚀变岩石因含有这些离子 ( 或离子基团) 而在 TM/ETM +相应波段产生特征光谱。遥感影像上矿化蚀变信息的提取就是利用这些典型地物 ( 矿物) 的光谱特征( 曲线) ，根据地物在不同波段上的反射、吸收特征，在已有地质资料的基础上，通过遥感影像的信息增强技术，反复比较试验而总结出来的一种找矿方法。

在 TM/ETM + 影像上可识别的蚀变矿物有三类:①铁的氧化物、氢氧化物和硫酸盐，包括褐铁矿、赤铁矿、针铁矿和黄钾铁矾等。其中黄铁矿化经风化作用往往形成褐铁矿化，即 “铁帽”，而 Fe^{3 +}在0. 76 ～ 0. 90 μm 波段上 ( 即 TM4) 具明显的吸收谷( 图 9-4) 。②羟基矿物，包括黏土矿物和云母，它们在 TM7 存在强烈吸收谷。③水合硫酸盐矿物 ( 石膏和明矾石) 和碳酸盐矿物 ( 方解石和白云石等) 。

图 9-4 含 Fe^{3 +}矿物波谱曲线图

( 二) 对矿化蚀变信息提取的影像处理方法

1. 彩色合成法

彩色合成法是最常用的提取矿化蚀变信息图像处理方法。铁的氧化物、氢氧化物和硫酸盐蚀变矿物的岩石在真彩合成 ( TM3，2，1) 图像上呈暗红色或暗紫红色; 褐铁矿在TM5，4，2 或 TM5，4，3 合成图像上为褐红色; 含羟基、水合硫酸盐、碳酸盐类蚀变矿物的岩石在 TM4，3，2 合成图像上为*，TM5，7，1 合成图像上为红色或青色。

2. 波段比值法

波段比值处理是将一个光谱波段中的灰度值与另一个波段图像中对应像元灰度值相除，比值的结果反映了地物波谱曲线变化的斜率，从而增强了地物波谱特征的微小差异。波段比值法是一种较常用的提取矿化蚀变信息的图像处理技术。

识别热液蚀变常用的波段比值有: TM3/TM1 用于识别褐铁矿; TM5/TM4 用于区分有植被和无植被覆盖的土壤和岩石，区分云母及黄钾铁矾、明矾石及石膏、方解石及黏土这三类矿物，识别褐铁矿化; TM5/TM7 识别含羟基矿物、水合硫酸盐和碳酸盐; TM7/TM4区分云母、石膏与明矾石; TM3/TM4 识别植被和区分褐铁矿化岩石。

3. 主成分分析法

主成分分析也称为 K-L 变换，它是在对多波段图像进行特征统计基础上的*正交线性变换。其本质是对多光谱空间的坐标系按一定规律进行旋转，从而达到去除相关、进行特征提取和数据压缩的目的。主成分分析法也是遥感蚀变信息提取中应用较早的方法之一，且到目前为止其应用也比较广泛，并日渐成熟。通常进行主成分分析是把一幅图像的所有波段一起处理，但也可以基于地物的光谱特征把所有波段先进行分组，然后进行主成分分析，这样可将特定的蚀变信息聚集到单一的主成分中。

4. 综合提取法

蚀变信息相对于遥感影像丰富的信息而言是一种弱信息，且常被背景信息所掩盖，通常在蚀变信息的提取过程中，单纯用一种或几种方法很难取得满意的效果。综合提取法就是各种蚀变信息提取方法的综合应用，一般是在 TM 原始波段、比值波段和主成分分析后的主分量中进行的二次波段比值或二次主成分分析。这种方法有机地综合了原始波段、比值波段和主分量波段的信息，可以定向提取感兴趣的信息，同时压抑或去除掉干扰信息。在实践中，这种方法应用较多，国内许多学者也取得了一些值得借鉴的经验。如张玉君等( 1998) 利用 TM1 + TM2，TM4 /TM3，TM5，TM7 波段组合代替 TM1，TM4，TM5，TM7组合进行主成分分析，提取羟基蚀变信息; 赵元洪 ( 1991) 和刘志杰 ( 1998) 利用 TM5/TM7 和 TM4 / TM3 进行主成分分析，在提取羟基蚀变的同时压抑了植被信息，均取得了良好的效果。