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

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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