高山峽谷區(qū)1∶50000地質(zhì)填圖技術(shù)方法探索與實踐
——以新疆烏什北山為例

辜平陽，陳瑞明，查顯峰，莊玉軍，胡朝斌，李培慶，查方勇，李 林，郭亞鵬

(1.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室，西安 710054；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，西安 710054)

高山峽谷區(qū)1∶50000地質(zhì)填圖技術(shù)方法探索與實踐
——以新疆烏什北山為例

辜平陽1，2，陳瑞明2，查顯峰2，莊玉軍2，胡朝斌2，李培慶2，查方勇1，李 林2，郭亞鵬2

(1.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室，西安 710054；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室，西安 710054)

新疆烏什北山填圖試點項目充分發(fā)揮遙感技術(shù)的先導(dǎo)作用，探索1∶50000高山峽谷區(qū)填圖方法。不同分辨率遙感數(shù)據(jù)在巖性、構(gòu)造解譯等方面的差異表明多源遙感數(shù)據(jù)綜合解譯能有效提高解譯程度。研究認為同一遙感數(shù)據(jù)最佳波段組合圖像、Landsat-8和Worldview-2數(shù)據(jù)協(xié)同圖像增強了對巖性和構(gòu)造識別的能力。高光譜遙感礦物填圖和巖性分類、基于ASTER熱紅外遙感數(shù)據(jù)的巖石化學(xué)成分填圖等是高山峽谷區(qū)填圖有效技術(shù)方法。利用ETM和ASTER數(shù)據(jù)開展礦化蝕變信息提取，結(jié)果表明ASTER較ETM數(shù)據(jù)在鐵染異常、羥基異常等提取方面具有更大的優(yōu)勢。分析認為多元信息綜合預(yù)測是區(qū)域找礦的重要途徑。根據(jù)烏什北山地質(zhì)地貌特征，選擇其中有效技術(shù)方法或技術(shù)方法組合開展1∶50000地質(zhì)填圖，結(jié)果顯示在減少剖面測制和路線地質(zhì)調(diào)查數(shù)量的同時，達到了填圖精度，并取得了若干重要研究成果，為區(qū)域構(gòu)造演化和成礦規(guī)律分析總結(jié)提供了資料支撐。

高山峽谷區(qū)；巖性和構(gòu)造解譯；礦化蝕變信息提??；有效填圖方法

0 引言

21世紀以來，地質(zhì)調(diào)查工作由傳統(tǒng)的供給驅(qū)動型轉(zhuǎn)變?yōu)樾枨篁?qū)動型，地質(zhì)找礦、災(zāi)害防治、環(huán)境保護、工程建設(shè)等專業(yè)領(lǐng)域?qū)Φ刭|(zhì)填圖成果提出了新的要求[1～2]。目前，我國已基本完成陸域可測地區(qū)1∶200000、1∶250000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查以及重要經(jīng)濟區(qū)和成礦帶1∶50000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，形成了一套地質(zhì)填圖技術(shù)標準規(guī)范，為推進區(qū)域地質(zhì)調(diào)查做出了歷史性貢獻[1]。同時，借鑒美國、加拿大、澳大利亞等發(fā)達國家成功經(jīng)驗，開展多尺度、多層次和多目標的地質(zhì)填圖示范，探索適合我國地質(zhì)特點的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查方法[3～4]。

然而，特殊地質(zhì)地貌類型區(qū)(如平原區(qū)、森林/第四系松散沉積物覆蓋區(qū)、強風(fēng)化區(qū)、高山峽谷區(qū)、溶巖區(qū)等)利用傳統(tǒng)的填圖方法或借助傳統(tǒng)交通工具難以開展區(qū)調(diào)填圖，但由于資源環(huán)境狀況調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害評價、重大工程建設(shè)、關(guān)鍵科學(xué)問題研究等的需求，地質(zhì)填圖目標必須拓展到上述特殊地質(zhì)地貌區(qū)的大部分區(qū)域[5]。因此，特殊地質(zhì)地貌區(qū)填圖技術(shù)方法探索研究勢在必行。高山峽谷區(qū)是其中重要的地質(zhì)地貌類型區(qū)之一，主要分布在西南天山、西昆侖、青藏高原北部和東部地區(qū)，海拔高、切割深，穿越條件極差，人員難以達到，但該類地區(qū)常是成礦有利、地質(zhì)研究程度低、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地段。鑒于此，本文在“特殊地質(zhì)地貌地質(zhì)填圖”工程的資助下，以新疆烏什北山為例，探索高山峽谷區(qū)1∶50000填圖方法。

1 調(diào)查區(qū)地質(zhì)地貌特征

測區(qū)位于塔里木地塊與西南天山造山帶的交匯部位，屬于新疆烏什縣和吉爾吉斯斯坦管轄(見圖1a)。南部被第四系沖洪積物覆蓋，中北部基巖出露較好，主要地質(zhì)體包括中泥盆世托格買提組(D2t)、坦蓋塔爾組(D3t)，早石炭世甘草湖組(C1g)和野云溝組(C1y)、晚石炭—早二疊世阿依里河組(C2P1a)、早二疊世巴勒迪爾塔格組(P1b)、早更新世西域組(Qp1x)及晚更新世新疆群(Qp3x)(見圖1b)。研究區(qū)西部新厘定出晚三疊世鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)層狀雜巖體。泥盆系和石炭系變形較強，表現(xiàn)為由北向南的逆沖斷裂-褶皺構(gòu)造[6]。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及地質(zhì)簡圖Fig.1 Tectonic location and geological map of the study area

測區(qū)北部海拔5147～2330 m，高差2817 m；中部海拔4450～2035 m，高差2415 m；南部海拔3972～1580 m，高差2392 m；總體上為典型的高海拔深切割區(qū)，自然地理環(huán)境惡劣，可進入性很差。調(diào)查區(qū)北部因常年冰雪覆蓋而難以開展地質(zhì)工作。

2 1∶50000高山峽谷區(qū)地質(zhì)填圖技術(shù)方法

在以往的高山峽谷區(qū)地質(zhì)填圖過程中，調(diào)查人員一般是選擇可穿越的溝谷，采用剖面測制和路線地質(zhì)調(diào)查等手段研究各類地質(zhì)體和構(gòu)造形跡的基本地質(zhì)特征，合理建立填圖單位。但剖面和路線的數(shù)量常常受到通行條件限制，導(dǎo)致調(diào)查區(qū)填圖單位劃分的準確性和精細性降低，地層系統(tǒng)、巖漿巖序列、構(gòu)造格架及成礦地質(zhì)背景等研究程度相對偏低。隨著技術(shù)水平的進步，借助衛(wèi)星、飛機等裝置的傳感器和探測器獲取地表地質(zhì)信息的方法得到廣泛運用，例如遙感技術(shù)、航空地球物理等[6～10]。本項目充分發(fā)揮遙感技術(shù)的先導(dǎo)作用，探索高山峽谷區(qū)地質(zhì)填圖方法。

2.1 不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)選擇和多源遙感數(shù)據(jù)綜合巖性、構(gòu)造解譯

根據(jù)空間分辨率可將遙感衛(wèi)星分為低分辨率衛(wèi)星、中分辨率衛(wèi)星和高分辨率衛(wèi)星[7]。目前高山峽谷區(qū)地質(zhì)調(diào)查中以TM、ETM、Spot等中低分辨率數(shù)據(jù)為主開展巖性及構(gòu)造解譯，但由于部分地區(qū)人員無法到達，難以滿足地質(zhì)單元和地質(zhì)構(gòu)造的細化和區(qū)分。隨著遙感探測技術(shù)的發(fā)展，高分、高光譜影像數(shù)據(jù)在巖性解譯、構(gòu)造識別、地質(zhì)界線追蹤、成礦作用研究等方面發(fā)揮了重要作用[7～10]。新疆烏什北山填圖試點項目選擇了ETM、Aster、Spot5、Spot6、高分一號、高分二號、Quickbird、Geoeye-1、Worldview-2、Worldview-3等10種不同分辨率的遙感數(shù)據(jù)在測區(qū)進行巖性和構(gòu)造解譯、地質(zhì)界線識別、地質(zhì)體圈閉及礦化蝕變信息提取。眾所周知，遙感衛(wèi)星的空間分辨率越高，對地物的結(jié)構(gòu)、形狀、紋理及與鄰域地物的關(guān)系等刻畫就越明顯[7,9～10]。因此，本文以Spot5、Spot6、Quickbird、Geoeye-1、Worldview-2、Worldview-3等6種數(shù)據(jù)為例，對比分析高山峽谷區(qū)不同遙感數(shù)據(jù)的選擇依據(jù)和解譯效果。

a—Spot5遙感影像圖；b—Spot6遙感影像圖；c—Geoeye-1遙感影像圖；d—Quickbird遙感影像圖；e—Worldview-2遙感影像圖；f—Worldview-3遙感影像局部放大圖；g—高分一號遙感影像圖；h—高分二號遙感影像圖圖2 同一地區(qū)不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)巖性解譯效果對比圖Fig.2 Comparison of lithologic interpretation of remote sensing data with different spatial resolution in the same area

由衛(wèi)星主要參數(shù)(表略)對比可知，中分辨率Spot6數(shù)據(jù)較Spot5數(shù)據(jù)多藍波段，少短波紅外波段，全色和多光譜分辨率稍高于Spot5[7]。同一地區(qū)不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)巖性解譯效果對比圖(見圖2)顯示，Spot6圖像植被信息弱，陰影小，對測區(qū)地層的展布、巖石類型、褶皺樣式等解譯效果明顯優(yōu)于Spot5(圖2a，2b)，在巖性差異較大的地區(qū)Spot6數(shù)據(jù)可以滿足1∶50000填圖精度要求；但由于其空間分辨率不高，在巖性差異較小的地區(qū)無法區(qū)分具體巖類。高分衛(wèi)星Worldview-2除了具備Quickbird 和Geoeye-1衛(wèi)星4個常見波段外，在400～1040 nm內(nèi)新增了4個波段，波段分布比較連續(xù)，從而能夠在此波段范圍內(nèi)增強其光譜分辨能力，保證了較高的光譜輻射精度，并減少了各個波段之間的光譜重疊[10]。同一地區(qū)Quickbird、Geoeye-1、Worldview-2三種高分數(shù)據(jù)對巖性的解譯結(jié)果顯示，Worldview-2能提供更精確的地質(zhì)信息，如碳酸鹽巖中碎屑巖夾層的清晰識別(見圖2c—2e)，因此在近于同等條件下高山峽谷區(qū)巖性、構(gòu)造解譯等可優(yōu)先選擇Worldview-2影像數(shù)據(jù)。Worldview-3衛(wèi)星在Worldview-2衛(wèi)星基礎(chǔ)上實現(xiàn)多項性能的提升，可對巖性單元的形態(tài)、紋理以及巖性層間的空間關(guān)系等進行精細識別。由于價格昂貴、數(shù)據(jù)量大、處理困難等因素，無法大面積普及，目前僅實用于調(diào)查區(qū)成礦有利地段或者構(gòu)造、巖性復(fù)雜地區(qū)的解譯。例如：調(diào)查區(qū)在Worldview-2影像數(shù)據(jù)解譯的基礎(chǔ)上，局部配合選用Worldview-3數(shù)據(jù)對前人發(fā)現(xiàn)的銀礦化層位(變形較強)進行“追索”研究(見圖2f)。構(gòu)造解譯效果對比顯示，中低分辨率遙感數(shù)據(jù)適合開展宏觀構(gòu)造解譯或構(gòu)造格架研究，高分遙感數(shù)據(jù)在小尺度露頭構(gòu)造解譯方面體現(xiàn)出優(yōu)勢。本項目調(diào)查區(qū)選擇Spot6數(shù)據(jù)研究區(qū)域性逆沖推覆構(gòu)造；Worldview-2影像開展褶皺、斷層、節(jié)理等構(gòu)造形跡解譯(見圖3a—3f)；Worldview-3影像分析層劈關(guān)系(見圖3g)和劈理期次等(見圖3h)。

a—斜歪傾伏褶皺影像；b—不對稱褶皺影像；c—2褶皺構(gòu)造影像(局部剝蝕露)；d—斷層構(gòu)造影像；e—斷層破碎帶影像；f—兩期節(jié)理構(gòu)造影像；h—層理、劈理構(gòu)造影像；g—兩期劈理構(gòu)造影像(a—f為Worldview-2數(shù)據(jù)；h—g為Worldview-3數(shù)據(jù))圖3 不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)構(gòu)造解譯效果對比圖Fig.3 Comparison of structure interpretation of remote sensing data with different spatial resolution

隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的不斷發(fā)展，國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率已經(jīng)達到m級，如資源一號02C(ZF-102C)[11～12]；高分一號(GF-1)[13]；高分二號(GF-2)[14]。實踐表明這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)分辨率已達到同等空間分辨率國外衛(wèi)星的水平，在高海拔-深切割區(qū)具有很大的應(yīng)用潛力[12～15]。本次解譯結(jié)果也證實GF-1(見圖2g)和GF-2(見圖2h)衛(wèi)星數(shù)據(jù)能滿足1∶50000高山峽谷區(qū)填圖精度。但由于太陽高度角、衛(wèi)星軌道及地形起伏的影響，圖像中往往包含陰影，特別是高分數(shù)據(jù)表現(xiàn)更為明顯，從而增加了高山峽谷區(qū)地物識別、影像配準和圖像分割的難度[16]。為了解決遙感圖像陰影問題，前人探索出多種陰影消除方法[16～20]，有效解決了陰影掩蓋地質(zhì)信息的問題。因此，高山峽谷區(qū)在購買遙感數(shù)據(jù)時需充分考慮圖像的時相，選擇有效的檢測與補償優(yōu)化方法消除陰影。

綜上所述，由于不同的遙感數(shù)據(jù)空間分辨率、光譜范圍不同，對地物的識別能力存在差異。本項目工作區(qū)主要巖性為(生物碎屑)灰?guī)r，反射波譜影響因子差異不大，因此，本次主體使用Worldview-2開展詳細的巖性、構(gòu)造解譯及產(chǎn)出狀態(tài)判定，利用Spot6數(shù)據(jù)研究巖性地層的空間展布、組合規(guī)律、構(gòu)造樣式等，局部巖性、構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)采用Worldview-3數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示中高分辨率遙感數(shù)據(jù)綜合解譯明顯提高了解譯程度。

2.2 高分和多光譜遙感數(shù)據(jù)間的協(xié)同巖性分類

提高遙感圖像巖性、構(gòu)造解譯程度是高山峽谷區(qū)地質(zhì)填圖的重要途徑。目前，TM、Landsat、ASTER等數(shù)據(jù)光譜分辨率高，但空間分辨率較低，不能滿足復(fù)雜巖石、礦物信息提取的需要；而QuickBird、Geoeye-1、Worldview-2等遙感數(shù)據(jù)雖具有高空間分辨率，但其光譜分辨率低，缺少短波紅外(SWIR)，波譜范圍相對較窄[21]。塔里木盆地西北緣柯坪地塊中部[22]、美國內(nèi)華達州銅礦區(qū)[23]、愛琴海盆地島弧中低溫?zé)嵋盒徒鸬V區(qū)[24]、青藏高原物瑪?shù)貐^(qū)[25]、新疆西部[21]等地不同分辨率遙感數(shù)據(jù)協(xié)同巖性分類結(jié)果表明，其光譜具有一定的互補性，彌補了不同分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不足，有效提高了解譯的精度和效率。

基于Worldview-2和Landsat-8數(shù)據(jù)空間分辨率和光譜分辨率的不同，本試點項目嘗試將二者優(yōu)勢互補，以提高巖性判斷的精度。研究認為一般情況下若兩種數(shù)據(jù)空間分辨率相差20倍以上，融合數(shù)據(jù)將損失大量信息，但Worldview-2第8波段相對其他7個波段，光譜范圍最廣，相對能減小光譜響應(yīng)范圍不一致帶來的光譜失真問題[21]。因此，本文研究選擇2 m分辨率的Worldview-2多光譜數(shù)據(jù)中的第8波段與Landsat-8數(shù)據(jù)進行融合。首先將Landsat-8全色波段與多光譜進行融合，繼而將融合后的數(shù)據(jù)與Worldview-2多光譜第8波段數(shù)據(jù)協(xié)同，最后將協(xié)同后的Landsat-8中短波紅外數(shù)據(jù)與Worldview-2數(shù)據(jù)進行疊加獲得協(xié)同圖像。解譯效果對比顯示，單一Worldview-2數(shù)據(jù)影像可解和可分性不強(見圖4)，Landsat-8和Worldview-2協(xié)同圖像中的層型和非層型影像單元間的界線清晰、色率差異更為明顯(見圖5)，說明多光譜遙感數(shù)據(jù)和高分遙感數(shù)據(jù)間的這種“互補效應(yīng)”有效提高了光譜反射特征相似巖性的分類和目視解譯的精度。

2.3 同一遙感數(shù)據(jù)最佳波段組合選擇及巖性、構(gòu)造解譯

遙感影像特征分析是圖像融合和解譯的前提，按照信息量最大的原則選擇最佳遙感波段組合成信息量豐富的彩色圖像，以提高巖性、構(gòu)造解譯程度。波段組合一般遵循2個原則：①波段的標準差(表示各波段像元亮度相對于亮度均值的離散程度)越大，波段所包含的信息量越大；②波段之間的相關(guān)系數(shù)越大，各波段所包含的信息之間可能出現(xiàn)大量的重復(fù)和冗余，相關(guān)系數(shù)越小，各波段的圖像數(shù)據(jù)獨立性越高，圖像質(zhì)量就越好。美國查維茨(Chavez)等1984 年提出最佳組合指數(shù)(OIF)來表示各波段標準差和波段間相關(guān)系數(shù)，OIF值越大，相應(yīng)組合圖像的信息量越大[26～27]。

圖4 Worldview-2遙感影像圖Fig.4 Worldview-2 remote sensing image

圖5 Landsat-8和Worldview-2協(xié)同影像圖Fig.5 The synergestic image of Landsat-8 and Worldview-2

本試點項目在高差較大的地區(qū)分別對Spot5、QuickBird、Geoeye-1等數(shù)據(jù)進行了遙感影像特征分析(見表1—表3)。由表1可知，Spot5各波段的標準差Band1>Band2>Band3>Band4；波段間相關(guān)系數(shù)Band134>Band124>Band234>Band123，最佳組合指數(shù)OIF(Band234)>OIF(Band134)>OIF(Band124)>OIF(Band123)，Spot5的2，3，4波段為最佳波段組合。同樣，表2和表3顯示，Quickbird數(shù)據(jù)1，2，3波段，Geoeye-1數(shù)據(jù)1，2，3波段為最佳波段組合。因此，本項目選擇Spot5的2、3、4波段、QuickBird的1、2、3波段、Geoeye-1的1，2，3波段合成圖像，明顯提高了巖性單元的識別效果，特別是成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、物理化學(xué)性質(zhì)等較為相似的巖石(見圖6)。例如：Spot5數(shù)據(jù)234波段組合圖像可將阿依里河組與野云溝組區(qū)分(見圖6b)；Geoeye-1數(shù)據(jù)123波段合成圖像較其他波段合成圖像能更好地提供巖石(阿依里河組灰?guī)r)新鮮面和風(fēng)化面等細節(jié)信息(見圖6c)；QuickBird數(shù)據(jù)123波段組合圖像可將基巖裸露區(qū)和薄層覆蓋區(qū)準確區(qū)分(見圖6e)。綜上所述，高山峽谷區(qū)在圖像融合和解譯之前，計算遙感數(shù)據(jù)各波段的標準差和波段間的相關(guān)性、選擇最佳波段組合十分必要。

表1 Spot5影像各波段數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征值及各波段間相關(guān)系數(shù)矩陣

表2 Quickbird影像各波段數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征值及各波段間相關(guān)系數(shù)矩陣

表3 Geoeye-1影像各波段數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征值及各波段間相關(guān)系數(shù)矩陣

圖6 同一遙感數(shù)據(jù)不同波段組合圖像解譯效果對比Fig.6 Comparison charts for different bands combined image of a remote sensing data

2.4 高光譜遙感礦物填圖和巖性識別

高光譜遙感圖像包含豐富的空間、輻射和光譜三重信息，在傳統(tǒng)二維圖像的基礎(chǔ)上增加了光譜維，遙感技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍[28～29]。礦物填圖主要通過礦物的光譜特征和特征譜帶區(qū)分出不同的礦物種類，填制礦物地圖，是高光譜技術(shù)最成功和最能發(fā)揮優(yōu)勢的應(yīng)用領(lǐng)域[29～30]。可見—短波紅外譜段可識別Fe、Mn等過渡元素的氧化物和氫氧化物、含羥基礦物、碳酸鹽礦物以及部分水合硫酸鹽礦物等[31]；中—熱紅外譜段可識別包括造巖礦物和礦石礦物在內(nèi)的絕大多數(shù)礦物類型[29，32～33]；高光譜遙感還可探測一些蝕變礦物和某些造巖礦物的成分和結(jié)構(gòu)特征[34～35]，從而分析成礦成巖作用的溫壓條件[36]、熱動力過程[37]、熱液運移的時空演化[38]，恢復(fù)成巖成礦歷史[39]。高光譜礦物識別和礦物填圖可分為礦物種類識別、豐度反演和成分識別三個方面[27]。巖礦光譜特征、變化規(guī)律及其影響因素是礦物識別的依據(jù)和基礎(chǔ)，王潤生等[29]系統(tǒng)分析了巖礦光譜影響因素與穩(wěn)定性、礦物混合光譜特征、蝕變類型與蝕變礦物共生組合的光譜特征，并研究出高光譜礦物分層譜系識別方法。礦物豐度的定量反演方法包括診斷吸收譜帶的深度、數(shù)理統(tǒng)計和光譜混合分解等。其中，混合像元分解是目前反演礦物豐度常用的方法[40]，研究者針對其存在的問題進行改進，提高了礦物豐度反演的可靠性，同時提出礦物化學(xué)成分反演的若干模型[29]，為礦物填圖奠定了理論基礎(chǔ)。

阿爾金巴什布拉克[30]、云南三江[41]、岡底斯山東段[42]等地區(qū)礦物填圖示范結(jié)果表明，星載高光譜Hyperion數(shù)據(jù)極大地增強了高海拔、深切割地區(qū)對蝕變礦物和常見造巖礦物的鑒別能力。Hymap機載成像光譜儀融合了成像和光譜技術(shù)，實時獲取研究對象的影像及每個像元的光譜分布特征。新疆東天山和西藏驅(qū)龍地區(qū)Hymap機載成像光譜數(shù)據(jù)礦物填圖實踐表明其識別礦物種類包括蛇紋石、透輝石等10余種，準確率高，通過礦物反演巖石類型，指示礦床、礦點或礦化的分布[29]。

然而，高光譜數(shù)據(jù)在巖性識別填圖方面仍處于探索研究中。畢曉佳等[28]在東昆侖忠陽山地區(qū)，利用野外實測巖石光譜作為端元光譜進行了SAM光譜角巖性填圖，對地質(zhì)環(huán)境惡劣的地區(qū)具有較好的應(yīng)用價值。高海拔、深切割區(qū)往往存在植被覆蓋，經(jīng)主成分分析將植被與巖石-土壤光譜組分分離，并對實驗區(qū)典型巖石進行野外光譜測試，將其作為參考光譜，與分離后的巖石-土壤光譜進行光譜特征擬合(SFF)，從而成功地識別出區(qū)內(nèi)不同巖石類型[43]。測區(qū)位于國界線軍事管理區(qū)時，難以獲得高光譜數(shù)據(jù)，利用其開展礦物識別和填圖，進行地質(zhì)調(diào)查，是非常有效的方法。

2.5 基于ASTER熱紅外遙感數(shù)據(jù)的巖石化學(xué)填圖

美國亞利桑那州立大學(xué)地質(zhì)系行星探索實驗室建立了ASU紅外光譜波譜庫，該波譜庫提供了多種礦物的熱紅外發(fā)射率波譜和礦物化學(xué)成分(氧化物含量)的分析結(jié)果，為波譜和氧化物間的關(guān)系探討提供了可能[44]。ASTER數(shù)據(jù)在熱紅外具有5個波段[7]，通常將ASU波譜庫的礦物波譜重采樣至ASTER各熱紅外波段，對礦物的波譜進行波段比值分析，并與各礦物成分進行相關(guān)性研究，選擇波段比值與各氧化物含量最大相關(guān)系數(shù)，進行對數(shù)模擬，從而確定熱紅外波段比值與化學(xué)成分(氧化物)的數(shù)值關(guān)系。例如，陳江等[44]利用模擬公式在四川西范坪礦區(qū)對地表巖石中SiO2、K2O、N2O三種氧化物含量進行計算，根據(jù)SiO2和全堿含量劃分出9類巖漿巖類型，填圖結(jié)果與區(qū)域地質(zhì)圖基本吻合；閆柏琨等[45]采用SiO2指數(shù)由ASTER熱紅外多光譜數(shù)據(jù)定量反演地表巖石SiO2含量，在新疆東天山成功發(fā)現(xiàn)輝石巖巖體。本試點項目利用ASTER熱紅外多光譜數(shù)據(jù)反演巖石中SiO2、K2O、N2O三種氧化物含量，結(jié)合高分遙感數(shù)據(jù)在測區(qū)北部國界線附近發(fā)現(xiàn)酸性巖體(限于篇幅，成果另文發(fā)表)。該方法是區(qū)分不同屬性侵入巖的有效途徑之一，但沉積巖、變質(zhì)巖區(qū)依靠氧化物含量推斷巖性有待進一步研究。

2.6 多光譜/高光譜遙感數(shù)據(jù)礦化蝕變信息提取

礦化蝕變信息(帶)是高山峽谷區(qū)填圖的重要內(nèi)容之一，礦化蝕變信息是重要的找礦標志，礦化蝕變巖石和礦物的波譜特征與其他地物的波譜特征有明顯差異，因此，遙感礦化蝕變信息提取是最為快捷有效的方法之一[46]。研究認為ASTER、TM/ETM等遙感數(shù)據(jù)可識別的蝕變礦物主要分為3類：①鐵的氧化物、氫氧化物和硫酸鹽，包括褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦和黃鉀明礬；②羥基礦物，包括黏土礦物和云母；③水合硫酸鹽礦物(石膏和明礬石)及碳酸鹽礦物(方解石和白云巖等)[7]。目前，基于ASTER、TM/ETM等多光譜遙感數(shù)據(jù)的礦化蝕變信息定量和半定量研究已形成相對完善的技術(shù)方法體系[47～54]。此外，星載、機載高光譜遙感蝕變礦物識別和異常提取的方法、模型的建立等方面也取得豐碩的成果[28～35]，對分析蝕變礦物組合和蝕變相、定量或半定量估計相對蝕變強度和蝕變礦物含量、圈定礦化蝕變帶和找礦靶區(qū)等均具有重要作用[29]。

2.6.1 ETM數(shù)據(jù)礦化蝕變信息提取

本試點項目針對ETM數(shù)據(jù)采用比值法、主成分分析法開展礦化蝕變信息提取，對比其在高山峽谷區(qū)蝕變信息提取的優(yōu)劣性。波段比值法是一種經(jīng)常被用來提取含羥基蝕變礦物及氧化物的基本方法[55～56]，實質(zhì)上該方法是基于含F(xiàn)e2O3風(fēng)化殼或鐵帽的一般色彩特征[56]。本文采用TM3/TM1區(qū)分Fe3+氧化物含量的高低和提取鐵染信息(見圖7a)，利用TM5/TM7比值提取含羥基蝕變礦物信息(見圖7c)。主成分分析法本質(zhì)即壓縮多光譜信息中遙感變量的數(shù)目，通過一定的數(shù)學(xué)重組形式在多光譜上形成內(nèi)在聯(lián)系較為合理或地質(zhì)意義更為明確的新的變量或主成分[56]。本項目采用TM1、TM3、TM4、TM5等4個波段進行主成分分析提取鐵化蝕變，舍棄TM7波段(為了避免含羥基和碳酸根礦物的干擾)，依據(jù)特征向量組合特征(見表4)，選取PC3作為“鐵組圖像”，采用門限化技術(shù)，進行高值切割以獲得鐵染異常信息圖像(見圖7b)。提取羥基異常時選用TM1、TM4、TM5、TM7等4個波段進行主成分分析，依據(jù)特征向量組合特征(見表5)，選取PC4作為““羥基圖像”，進行低值切割以獲得羥基異常信息圖像(見圖7d)。由異常圖可見，主成分分析法相對于比值法提取的蝕變礦物種類相對多，野外驗證吻合程度較高。

表4 ETM1，3，4，5波段主成分變換特征向量矩陣

表5 ETM 1，4，5，7波段主成分變換特征向量矩陣

a—ETM比值法鐵染異常信息；b—ETM主成分分析法鐵染異常信息；c—ETM比值法羥基異常信息；d—ETM主成分分析法羥基異常信息；e—ASTER主成分分析法鐵染異常信息；f—第一組羥基異常信息；g—第一組羥基異常信息；離子團異常信息圖7 ETM和ASTER遙感數(shù)據(jù)礦化蝕變信息對比圖Fig.7 Images of alteration minerals produced from ETM and ASTER remote sensing data

2.6.2 ASTER數(shù)據(jù)礦化蝕變信息提取

相對ETM數(shù)據(jù)，ASTER數(shù)據(jù)波段多、波段范圍窄、地面分辨率高[7]。本次針對ASTER數(shù)據(jù)采用主成分分析法開展礦化蝕變信息提取，根據(jù)離子(基團)的診斷性波譜特征，選擇1，2，3，4波段按照主成分分析法提取Fe3+離子信息，主成分分析特征向量矩陣見表6。第四主成分(PC4)圖像中包含了較多的鐵染信息，采用門限化技術(shù)，進行高值切割來獲得鐵染異常信息圖像(見圖7e)。

表6 ASTER 1，2，3，4波段主成分變換特征向量矩陣

調(diào)查區(qū)含羥基的蝕變礦物主要有高嶺土、伊利石、絹云母、綠泥石、綠簾石、黑云母、方解石等，根據(jù)蝕變礦物反射光譜曲線的特征吸收譜帶，可將其分為2組，采用主成分分析法開展礦化蝕變信息提取。蝕變礦物波譜曲線與ASTER數(shù)據(jù)波段的對應(yīng)關(guān)系顯示：第一組蝕變礦物(包括高嶺土、伊利石與絹云母)在ASTER5、ASTER6波段具有中強吸收；第二組蝕變礦物(包括方解石、黑云母、綠泥石、綠簾石)在ASTER8波段有強吸收。因此，本次選擇ASTER1、ASTER3、ASTER4、ASTER(5+6)/2波段提取第一組含羥基的蝕變礦物；選擇ASTER1、ASTER3、ASTER4、ASTER8波段提取第二組含羥基的蝕變礦物。

主成分分析特征矩陣表(見表7)顯示，ASTER4的系數(shù)與ASTER3、ASTER(5+6)/2的系數(shù)符號相反，與ASTER1的系數(shù)符號相同。PC4為含有蝕變礦物信息的分向量，聚集了蝕變遙感異常信息，故此利用第四主分量圖像進行低值切割，進行異常濾波以獲得第一組羥基異常信息圖像(見圖7f)。根據(jù)主成分分析特征向量矩陣表(見表8)，選取PC4為羥基異常主分量(聚集了蝕變礦物信息)對第四主分量圖像進行低值切割，進行異常濾波來獲得第二組羥基異常信息圖像(見圖7g)。

表7 ASTER 1，3，4，(5+6)/2主成分變換特征向量矩陣

表8 ASTER 1，3，4，8主成分變換特征向量矩陣

表9 ASTER1、ASTER3、ASTER4、ASTER5主成分變換特征向量矩陣

新疆烏什北山試點填圖項目利用ETM 和ASTER數(shù)據(jù)開展礦化蝕變信息提取，結(jié)果顯示主成分分析法相對比值法提取的蝕變礦物種類更多，野外吻合程度較高。在巖性和礦物識別非常有效的短波紅外和熱紅外區(qū)域，ASTER數(shù)據(jù)較ETM數(shù)據(jù)具有更多的波段，實踐證實其在礦化蝕變信息識別上具有更大的優(yōu)勢，與前人研究一致[57～58]。本項目結(jié)合地質(zhì)、地球物理及地球化學(xué)等資料綜合分析，去除“假”異常，并進行野外驗證，發(fā)現(xiàn)礦化線索若干處，為區(qū)域成礦條件分析與成礦預(yù)測提供資料。

2.7 多元信息綜合找礦

遙感礦化蝕變信息提取可為區(qū)域找礦提供依據(jù)，指明找礦方向和成礦有利地段[7]，但仍然存在一定的不確定性，礦化線索的發(fā)現(xiàn)仍需其他方法佐證，如利用化探、物探、地質(zhì)等資料對遙感礦化蝕變信息進行綜合分析，去偽存真，摸索規(guī)律，從而達到“迅速掌握全局、逐步縮小靶區(qū)”的目標[56]。此外，將化探、物探等數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)融合(Fusion)或疊合(Overlaying)，歸納總結(jié)找礦規(guī)律，甄別、篩選成礦有利地段的方法已得到驗證[59～60]。高山峽谷區(qū)大部分地區(qū)人員難以到達，野外異常查證困難，多元信息綜合分析顯得尤為重要，新疆烏什北山項目在填圖過程中開展遙感礦化蝕變信息提取，從地質(zhì)、物探、化探、遙感多元信息角度篩選礦化蝕變信息，綜合推斷找礦有利地段。通過野外異常查證，發(fā)現(xiàn)礦化蝕變線索若干處，研究致礦因素，從而將方法由可人工驗證的地區(qū)向不可人工驗證地區(qū)推廣。

3 高山峽谷區(qū)傳統(tǒng)1∶50000填圖技術(shù)方法和成果表達方式的改進建議

區(qū)域地質(zhì)填圖的常規(guī)方法包括剖面測制和路線地質(zhì)調(diào)查，其中，地質(zhì)剖面是區(qū)域地質(zhì)填圖的基礎(chǔ)，是建立填圖單位的主要途徑和重要方法[1,8]。前人對剖面測制的數(shù)量、位置、觀察內(nèi)容等均做了相關(guān)規(guī)定，保證了地質(zhì)填圖的成果質(zhì)量[8]。然而，高海拔、深切割等人員難以到達的地區(qū)，難以開展剖面測制工作。本試點項目在前期詳細的遙感解譯(測區(qū)及鄰幅)的基礎(chǔ)上，為了保證測區(qū)所有填圖單位均有所控制，進行了相關(guān)探索嘗試：①測區(qū)剖面無法控制的填圖單位，在鄰幅相鄰地段、相同的地層或構(gòu)造分區(qū)進行測制；②采用路線地質(zhì)剖面代替實測地質(zhì)剖面；③影像單元剖面，以影像單元為調(diào)查單位，剖面盡量安排在影像單元齊全的地段，若交通不便或無法達到，可分段選線進行控制，保證每個影像單元均有剖面控制。

路線地質(zhì)調(diào)查是區(qū)域地質(zhì)填圖最基本的方法[1,8]，同樣，常規(guī)的路線地質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)范和數(shù)字填圖技術(shù)規(guī)范等在高山峽谷區(qū)大部分地區(qū)無法實施。本項目采用如下方法：①根據(jù)遙感解譯程度和地質(zhì)地貌特征，靈活布置地質(zhì)調(diào)查路線，即“遙感解譯程度-地質(zhì)-地貌”引導(dǎo)地質(zhì)調(diào)查路線。②高山峽谷區(qū)試點填圖仍采取數(shù)字填圖技術(shù)，但PRB過程不再機械使用，部分地區(qū)采用地質(zhì)點控制地質(zhì)界線和構(gòu)造，定點根據(jù)需要隨機定點，野外現(xiàn)場連圖；③測區(qū)無法開展路線地質(zhì)調(diào)查，在鄰幅相鄰地段、相同的地層或構(gòu)造分區(qū)進行；④影像單元路線，地質(zhì)調(diào)查路線盡量安排在影像單元齊全的地段，若交通不便或無法到達，仍可分段選線進行單元控制。

目前，1∶50000地質(zhì)圖的填圖單位均用確定的代號表示。然而，高山峽谷區(qū)部分地質(zhì)體屬性難以開展野外查證，如本試點項目在測區(qū)北部國界線附近(常年積雪)發(fā)現(xiàn)酸性侵入巖，遙感影像清晰顯示了其出露范圍，但該花崗巖的形成時代和具體巖性無法得知。因此，本項目建議在人員無法驗證的局部地區(qū)地質(zhì)體可適當采用特殊的代號加以表示，如：通過遙感等手段確定是沉積巖，但無法確定其具體巖石組合和形成時代時，可采用“未分沉積巖(Undivided sedimentary rock，Usr)”表達；花崗巖無法細分時建議采用“未分花崗巖(Undivided granite，Ug)”表示；巖脈無法確定其是中性還是酸性時，建議使用“未分巖脈(Undivided dike，Ud)”表示。此外，以往的地質(zhì)圖上對于已確定的礦點和礦化點基本采用不同大小和顏色符號表示，蝕變帶和含礦層等用非正式填圖單位表示[8]；本項目嘗試采用不同代號疊加的形式將測區(qū)已確定的礦點和礦化點的含礦巖石類型、礦化類型、成礦時代等分別表示在圖面上，盡可能更全面反映野外客觀事實。

4 討論與結(jié)論

高山峽谷區(qū)如何利用遙感技術(shù)和有限的地質(zhì)調(diào)查路線及剖面等資料，最大限度地挖掘通行困難地區(qū)的地質(zhì)信息，合理建立填圖單位，是填圖技術(shù)方法探索的重點。因此，通行困難地區(qū)巖石類型、巖石組合、構(gòu)造變形等的識別和定性是高山峽谷區(qū)填圖的關(guān)鍵。本項目在烏什北山運用了多種遙感技術(shù)進行巖性、構(gòu)造識別及礦化蝕變信息提取，有效提高了填圖精度。

然而，高山峽谷區(qū)巖性和構(gòu)造的解譯并非采用以上所有技術(shù)方法，而是根據(jù)不同地區(qū)巖石和構(gòu)造類型，選取其中一種或幾種技術(shù)方法(組合)開展調(diào)查區(qū)巖性單元劃分和構(gòu)造形跡識別。例如：調(diào)查區(qū)南部灰?guī)r和碎屑巖互層的地區(qū)，兩類巖石成分、色率、影紋、風(fēng)化面、水系等差異明顯，構(gòu)造簡單，任何一種中分或高分遙感數(shù)據(jù)即可區(qū)分巖性和構(gòu)造。研究區(qū)中北部主要巖石類型為泥盆紀、石炭紀(生物碎屑)灰?guī)r，巖石的礦物組成、礦物粒度、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和產(chǎn)狀、表面顏色、風(fēng)化程度等反射波譜影響因子差異不大，因此，需結(jié)合測區(qū)典型巖石光譜特征，選擇最佳波段組合融合圖像、高分和多光譜遙感數(shù)據(jù)協(xié)同圖像等兩種方法組合方可有效解決光譜反射特征相似巖系難以細化的問題。測區(qū)北部新發(fā)現(xiàn)的侵入體與圍巖色率、紋理等差異較大，任何一種中高分辨率遙感圖像均可確定其出露范圍及與圍巖的接觸關(guān)系，但需配合使用ASTER熱紅外巖石化學(xué)填圖反演巖性的方法進一步判斷該侵入巖為酸性巖體。因此，高山峽谷區(qū)填圖過程中需根據(jù)測區(qū)巖石及構(gòu)造的可分或復(fù)雜程度，選擇有效技術(shù)方法或者技術(shù)方法組合。

新疆烏什北山填圖過程表明，在全區(qū)詳細構(gòu)造、巖性解譯的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，建立遙感解譯標志，但仍需通過剖面測制和路線地質(zhì)調(diào)查才能不斷驗證、修正和完善解譯標志，確定巖性單元和構(gòu)造的屬性，建立填圖單位。由此可見，傳統(tǒng)的填圖方法在高山峽谷區(qū)填圖過程中無法替代。本次試點填圖結(jié)果顯示，在減少剖面測制和路線地質(zhì)調(diào)查數(shù)量的同時，通過遙感等技術(shù)手段，達到了1∶50000填圖精度，保證了填圖成果質(zhì)量，并取得了若干重要研究進展，為區(qū)域構(gòu)造演化和成礦規(guī)律分析總結(jié)提供了資料支撐。

[1] 李建星，Chen She fa，毛曉長，等. 中(西)澳地質(zhì)填圖對比及對中國地質(zhì)填圖的啟示[J].地質(zhì)通報，2015，34(12)：2143～2149.

LI Jian-xing，CHEN She-fa，MAO Xiao-chang，et al. A comparison of geological mapping between Geological Survey of Western Australia and China Geological Survey and its enlightenment for China’s geological mapping[J]. Geological Bulletin of China，2015，34(12)：2143～2149.

[2] 劉樹臣，譚永杰，白冶，等. 當代世界地質(zhì)調(diào)查工作發(fā)展趨勢[J]. 地質(zhì)通報，2003，22(8)：613～618.

LIU Shu-chen，TAN Yong-jie，BAI Ye，et al. Current trends in geological survey of the world[J]. Geological Bulletin of China，2003，22(8)：613～618.

[3] 施俊法，唐金榮，周平，等. 世界地質(zhì)調(diào)查工作發(fā)展趨勢及其對中國的啟示[J]. 地質(zhì)通報，2014，33(10)：1465～1472.

SHI Jun-fa，TANG Jin-rong，ZHOU Ping，et al. Development trend of international geological survey and its implications to China[J]. Geological Bulletin of China，2014，33(10)：1465～1472.

[4] 胡道功，PATRICK J Barosh，吳珍漢，等. 中美合作東昆侖造山帶地質(zhì)填圖的啟示：填圖理念與填圖方法[J].地質(zhì)通報，2009，28(10)：1411～1418.

HU Dao-gong，PATRICK J Barosh，WU Zhen-han，et al. Inspirations from the Sino-U.S. cooperative geological mapping in the East Kunlun orogenic belt：ideas and methods[J]. Geological Bulletin of China，2009，28(10)：1411～1418.

[5] 胡建民. 探索與創(chuàng)新特殊地質(zhì)地貌區(qū)現(xiàn)代地質(zhì)填圖技術(shù)方法[J].中國地質(zhì)調(diào)查成果快訊，2016，1(22)：1～7.

Hu Jian-min. Exploration and innovation of modern geological mapping techniques in special geological and landformareas. New Lettres of China Geological Survey，2016，1(22)：1～7.

[6] 辜平陽，陳瑞明. 西南天山高山峽谷區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查新方法和新進展[J].中國地質(zhì)調(diào)查成果快訊，2016，1(22)：1～7.

GU Ping-yang，CHEN Ring-ming. New methods for regional geological survey and recent progress in Southwest Tianshan tough and dangerous area，Xinjiang[J]. New Lettres of China Geological Survey，2016，1(22)：28～30.

[7] 田淑芳，詹騫.遙感地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2013：47～48.

TIAN Shu-fang，ZHAN Qian. Remote Sensing Geology[M]. Beijing：Geological Publishing House，2013：47～48.

[8] 李永軍，梁積偉，楊高學(xué)，等. 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查導(dǎo)論[M].北京：地質(zhì)出版社，2013：152～173.

LI Yong-jun，LIANG Ji-wei，YANG Gao-xue，et al. Introduction to regional geological survey[M]. Beijing：Geological Publishing House，2013：152～173.

[9] 張策，彭莉紅，汪冰，等. WorldView-2 影像在新疆迪木那里克地區(qū)火山沉積變質(zhì)型鐵礦勘查中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)勘查，2015，6(5)：523～528.

HANG Ce，PENG Li-hong，WANG Bing. et al. Application of worldview-2 remote sensing image in the exploration of the volcano-sedimentary metamorphic type iron deposits in the Dimunalike area，Xinjiang[J]. Mineral Exploation，2015，6(5)：523～528.

[10] 楊敏，李健強，高婷，等. WorldView-2數(shù)據(jù)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)，2012，6：35～37.

YANG Ming，LI Jian-qiang，GAO Ting，et al. Application of WorldView-2 data in Geological Survey[J]. Morden Mining，6：35～37.

[11] 馬熹肇．資源一號“02C”衛(wèi)星數(shù)據(jù)在軌測試分析[D]．長春：吉林大學(xué)，2012.

MA Xi-zhao．Data analysis on in-orbit testing of Ziyuan 1-02C satellite[D]．Changchun： Jilin university，2012.

[12] 文雄飛，陳蓓青，申邵洪，等．資源一號02C衛(wèi)星 P/MS 傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量評價及其在水利行業(yè)中的應(yīng)用潛力分析[J]．長江科學(xué)院院報，2012，29(10)：118～121.

WEN Xiong-fei，CHEN Bei-qin，SHEN Zhao-hong，et al．Image quality evaluation for ZY-102C satellite P/MS sensors and the potential of its application in water conservancy[J]．Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2012，29(10)： 118～121.

[13] 邱學(xué)雷．高分一號衛(wèi)星工程首批影像圖發(fā)布將為國土、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域提供精準服務(wù)[J]．國防科技工業(yè)，2013，(6)：14～16.

QIU Xue-lei．Gaofen-1 satellite first released image map which will peovide accurate service to land resources，environment and agriculture[J]． Defence Science and Technology Industry，2013，(6)：14～16.

[14] 梁樹能，魏紅艷，甘甫平，等. “高分二號”衛(wèi)星數(shù)據(jù)在遙感地質(zhì)調(diào)查中的初步應(yīng)用評價[J]. 航天返回與遙感，2015，36(4)：63～72.

LIANG Shu-neng，WEI Hong-yan，GAN Fu-ping，et al. Preliminary application evaluation of GF-2 satellite data in remote sensing geological survey[J]. Space Craft Recovery & Remote Sensing，2015，36(4)：63～72.

[15] 陳玲，梁樹能，周艷，等. 國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)在高海拔地區(qū)地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用潛力分析[J]，國土資源遙感，2015，27(3)：140～145.

CHEN Lin，LIANG Shu-neng，ZHOU Yan，et al．Potential of applying domestic high-resolution remote sensing data to geological survey in high altitudes[J]．Remote Sensing for Land and Resources，2015，27(1)：140～145.

[16] 鄧琳，鄧明鏡，張力樹. 高分辨率遙感影像陰影檢測與補償方法優(yōu)化[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2015，30(2)：277～284.

DENG Lin，DENG Ming-jin，ZHANG Li-shu. Optimization of shadow detection and compensation method for High-resolution remote sensing images[J]. Remote Sensing Technology and application，2015，30(2)：277～284.

[17] Etemadnia H，Alsharif MR.Automatic image shadow identi-fication using LPF in Homomo rphic Processing System VII digital image computing[J]. Techniques and Applications，Sydney，2003：429～438.

[18] 虢建宏，田慶久，吳昀昭. 遙感影像多波段檢測與去除理論模型研究[J].遙感學(xué)報，2006，10(2)：151～159.

UO Jiang-hong，TIAN Qing-jiu，WU Yun-zhao. Study on Multi-spectral detecting shadow areas and a theoretical model of removing shadows from remote sensing images[J]. Journal of Remote Sensing，2006，10(2)：151～159.

[19] 高賢君，萬幼川，鄭順義，等.航空遙感影像陰影的自動檢測與補償[J].武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2012，37(11)：1299～1302.

GAO Xian-jun，WAN You-chuan，ZHENG Shun-yi，et al. Automatic shadow detection and compensation of aerial remote sensing images[J]. Geomatics and Information Science of WuhanUniversity，2012，37(11)：1299～1302.

[20] 楊俊，趙忠明，楊健.一種高分辨率遙感影像陰影去除力法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2008，33(1)：20～33.

YANG Jun，ZHAO Zhongming，YANG Jian. A shadow removal method for high resolution remote sensing image[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University， 2008，33(1)：20～33.

[21] 張斌，張志，帥爽，等. 利用Landsat-8和worldview-2數(shù)據(jù)進行協(xié)同巖性分類[J]. 地質(zhì)科技情報，2015，34(3)：208～213.

ZHANG Bin，ZHANG Zhi，SHUAI Shang，et al. Lithological mapping by using the synergestic Land-8 and Worldview-2 images[J]. Geological Science and Technology Information，2015，34(3)：208～213.

[22] 余海闊，李培軍. 運用LANDSAT ETM+和ASTER數(shù)據(jù)進行巖性分類[J]．巖石學(xué)報，2010，26(1)：345～251.

YU Hai-kuo，LI Pei-jun. Lithologic mapping using LANDSAT ETM+ and ASTER data. Acta Petrologica Sinica，26(1)：345～351.

[23] Rowan LC，Hook S，Abrams MJ，et al. Mapping hydrothermally altered rocks at CUPRITE，NEVADA，using the advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer(ASTER):A new satellite-imaging system[J]. Econimic Geology，2003，98：1019～1027.

[24] Rokos D，Argialas D，Mavrantza R，et al. Structural analysis for gold mineralization using remote sensing and geochemical techniques in a GIS environment：Island of Lesvos，Hellas. Natural Resources Research，2000，9(4): 277～293.

[25] 任夢依，陳建平. ASTER與WorldView-2結(jié)合提取巖性信息流程：以西藏物瑪?shù)貐^(qū)為例[J]. 地質(zhì)學(xué)刊，2013，37(4)，585～592.

REN Meng-yi，CHEN Jian-ping. On process of lithologic information extraction by ASTER and WorldView-2 data：A case study of Wuma area in Tibe[J]. Journal of Geology，2013，37(4)，585～592.

[26] 孫華，林輝，熊育久，等. Spot5影像統(tǒng)計分析及最佳組合波段選擇[J]. 遙感信息應(yīng)用技術(shù)，2006，57～60.

SUN Hua，LIN Hui，XIONG Yu-jiu，et al. The analysis of statistical characteristics of Spot5 image and its optimum band combination[J]. Remote Sensing Technology and Application，2006，57～60.

[27] 金劍，田淑芳，焦?jié)櫝?，?基于地物光譜分析的WorldView-2數(shù)據(jù)巖性識別：以新疆烏魯克薩依地區(qū)為例[J].現(xiàn)代地質(zhì)，27(2)：489～496.

JIN Jian，TIAN Shu-fang，JIAO Run-cheng，et al. Lithology identification with WorldView-2 data based on spectral analysis of surface features：a case study of Wulukesayi district in Xinjiang[J]. Geoscience，27(2)：489～496.

[28] 畢曉佳，苗放，葉成名，等. Hyperion高光譜遙感巖性識別填圖[J]. 物探化探計算技術(shù)，2012，34(5)：599～603.

BI Xiao-Jia，MIAO Fang，YE Cheng-ming，et al. Lithology identification and mapping by hyperion hyperspectral remote sensing[J]. Computing techniques for geophysical and geochemical exploration，2012，34(5)：599～603.

[29] 王潤生，甘甫平，閆柏琨，等. 高光譜礦物填圖技術(shù)與應(yīng)用研究[J].國土資源遙感，2010，1：1～13.

WANG Rui-sheng，GAN Fu-ping，YAN Bo-kun，et al. Hyperspectral mineral mapping and its application[J]. Remote sening For Land &Resources，2010，1：1～13.

[30] 孫衛(wèi)東，陳建明，王潤生，等. 阿爾金地區(qū)高光譜遙感礦物填圖方法及應(yīng)用研究[J]. 新疆地質(zhì)，2010，28(2)：214～217.

SUN Wei-dong，CHEN Jian-ming，WANG Run-sheng，et al. The application and research of Hyperion for hyperspectal mineral mapping on east of Tianshan Mountion[J]. Xinjinag Geology，2010，28(2)：214～217.

[31] Clark RN，Swayze GA. Imaging Spectroscopy：Earth and planetary remote sensing with the USGS tetracorder and expert systems[J]. J Geophysical Res，2003，108(E12)：5131.

[32] Cooper BL，Salisbury JW，Killen RM et al. Potter，Midinfrared Spectral Features of Rocks and Their Powers[J]. J.Geophysical Res.，2002，107(E4)：5017.

[33] 閆柏琨，王潤生，甘甫平，等. 熱紅外遙感巖礦信息提取研究進展[J]. 地球科學(xué)進展，2005，20：1116～1126.

[34] Sunshine JM，Pieters CM. Determining the composition of clivine from reflectance spectros copy[J]. J.Geophysical Res.，1998，103(E6)：13675～13688.

[35] Kruse FA，Hauff PL. Identification of illite polytype zoning in disseminated gold deposits using reflectance spectroscopy and X-ray diffraction-potential for mapping with imaging spectrometer[J].IEEE Trans Geosci.Remote Sensing，1991，29(1)：101～104.

[36] Duke EF. Near In frared spectra of muscovite，tschermak substitution，and metamorphic reaction progress：Implications for reImplications for remote sensing[J].Geology，1994， 22：621～624.

[37] Bowen BB，Martini BA，Chan MA， et al. Reflectance spectroscopic mapping of diagenetic hetrogeneities and fluid-flow path ways in the Jurassic Navajo Sandstone[J].AAPG Bulletin 2007，91(2)：173～190.

[38] Ruitenbeek FJA，CudahuT，VanderMeer FD. Tracing fluid path ways in fossil hydrothermal systems with near-infrared spectroscopy[J]. Geology，2005，33(7)：597～600.

[39] Cunningham CG，Rye RO，Rockwell BW，et al. Supergene destruction of a hydrothermal replacement alunite deposit at big candy mountain，Utah：mineralogy，spectroscopic remote sensing，stable-isotope，and argon-age evidences [J]. Chemical Geology， 2005， 215：317～337.

[40] Johnson PE，Smith MO，Adams JB. Simple algorithms for remote determination o f mineral abundance sand particles sizes from reflectance specta[J]. Jounal Geophy sical Research， 1992，97(E2)：2649～2657.

[41] 田豐，董麗娜，楊蘇明，等.混合礦物組合光譜在蝕變礦物填圖中的應(yīng)用——以云南香里拉地區(qū)Hyperion數(shù)據(jù)蝕變礦物填圖為例[J]. 地質(zhì)與勘探，2010，46(2)：333～337.

TIAN Feng，DONGLi-na，YANG Su-ming，et al. Application of combined spectra of mixed minerals to mapping altered minerals：a case study in the Yunnan region based on hyperion data[J]. Geology and Exploration，2010，46(2)：333～337.

[42] 甘甫平，王潤生，楊蘇明. 西藏Hyperion 數(shù)據(jù)蝕變礦物識別初步研究. 國土資源遙感[J]，2002，4：45～50.

GAN Fu-ping, WANG Run-sheng, YANG Su-ming. Studying on the alteration minerals identification using hyperion data. Rmote sensing for Land& resources，[J]，2002，4：45～50.

[43] 陳圣波，劉彥麗，楊倩，等. 植被覆蓋區(qū)衛(wèi)星高光譜遙感巖性分類[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報，2012，42(6)：1959～1965.

CHEN Sheng-bo，LIU Yan-li，YANG Qian，et al. Lithologic classification from Hyperspectral data in dense vegetation cover area[J].Journal of Jilin University，2012，42(6)：1959～1965.

[44] 陳江，王安建. 利用ASTER熱紅外遙感數(shù)據(jù)開展巖石化學(xué)成分填圖的初步研究. 遙感學(xué)報，2007，11(4)：601～608.

CHEN Jiang，WANG An-jian. The pilot study on petrochanistry components mapp trig with ASTER thermal infrared ranote sensing data. Journal of remote sensing，2007，11(4)：601～608.

[45] 閆柏琨，劉圣偉，王潤生，等. 熱紅外遙感定量反演地表巖石的SiO2含量[J].地質(zhì)通報， 2006，25(5)：639～643.

YAN Bo-kun，LIU Sheng-wei，WANG Run-sheng，et al. Quantitative of the SiO2 content in surface rocks using thermal infrared remote sensing. Geological Bulletin of China，2006，25(5)：639～643.

[46] 程洋，童立強. 基于背景多層次分離的遙感礦化蝕變信息提取模型及應(yīng)用實例[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用，2015，30(3)：586～591.

CHENG Yang，TONG Li-qiang. The research on model of the alteration mineral mapping base on multilevel separate background and an application example[J]. Remote Sensing Technology and Application，2015，30(3)：586～591.

[47] 趙元洪，張福祥．波段比值的主成分復(fù)合在熱液蝕變信息提取中的應(yīng)用[J]．國土資源遙感，1991，3(3)：25～31.

ZHAO Yuan-hong，ZHANG Fu-xiang. The application of principal component integration of band rations to extracting Hydrothermal alteration information[J]. Rmote sensing for Land& resources，1991，3(3)：25～31.

[48] 何國金，胡德永，陳志軍，等．從TM圖像中直接提取金礦化信息[J]．遙感技術(shù)與應(yīng)用，1995，10(3)：51～54.

HE Guo-jin，HU De-yong，CHEN Zhi-jun，et al. Extracting gold mineralized information directly form TM image[J]. Remote sensing technology and application，1995，10(3)：51～54.

[49] 馬建文.利用TM數(shù)據(jù)快速提取含礦蝕變帶方法研究[J]．遙感學(xué)報，1997，1(3)：208～213.

MA Jian-wen. Methodology study of quickly indentifying mineral bearing alteration from TM data[J]. Journal of Remote Sensing，1997，1(3)：208～213.

[50] 劉慶生，燕守勛，馬超飛，等．內(nèi)蒙哈達門溝金礦區(qū)山前鉀化帶遙感信息提取[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用，1999，14(3)：7～11.

LIU Qing-sheng，YAN Shou-xun，Ma Chao-fei，et al. Remote sensing extraction of piedmont potassic alteration zone in Hadamengou gold deposit district，inner Mongolia Au tonomous region[J]. Remote Sensing Technology and Application，1999，14(3)：7～11.

[51] 張玉君，楊建民，陳薇. ETM(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應(yīng)用-地質(zhì)依據(jù)和波譜前提[J]. 國土資源遙感，2002，14(4)：30～37.

ZHANG Yu-jun，YANG Jian-ming，CHENG Wei. A study of the method for extraction of alteration anomalies from the ETM(TM)data and its application-geologic basis and spectral precondition[J]. Remote Sensing for Land & Resources，2002，14(4)：30～37.

[52] 張遠飛，吳德文，袁繼明，等．遙感蝕變信息多層次分離技術(shù)模型與應(yīng)用研究[J]．國土資源遙感，2011，23(4)：6～13.

ZHANG Yuan-fei，WU De-wen，YUAN Ji-ming，et al. The model and application of multi-level detaching technique of remote sensing alteration information[J]. Remote Sensing for Land & Resources，2011，23(4)：6～13.

[53] 羅一英，高光明，于信芳，等．基于ETM+ 的幾內(nèi)亞鋁土礦蝕變信息提取方法研究[J]．遙感技術(shù)與應(yīng)用，2013，28(2)：330～337.

LUO Yi-ying，GAO Guang-ming，YU Xing-fang，et al. A study on extraction of banxite alteration information of guinea based on ETM+ remote sensing data[J]. Remote Sensing Technology and Application，2013，28(2)：330～337.

[54] 張媛，張杰林，趙學(xué)勝，等．基于峰值權(quán)重的巖心高光譜礦化蝕變信息提取[J].國土資源遙感，2015，27(2)：154～159.

ZHANG Yuan，ZHANG Jie-lin，ZHAO Xue-sheng，et al. Extraction of mineral alteration information from core Hyperspectral images based on weight of absorption peak[J]. Remote Sensing for Land & Resources，2015，27(2)：154～159.

[55] Tomes-Vera MA， Prol-Eedesma RM. Spectral enhancement of selected pixels in thematic mapper images of the guana-juato district(Mexico)to identify hydrothermally altered rocks[J]. Int J Remote Sens，2003，24(22)：4357～4373.

[56] 張兵，周軍，王軍年. 遙感蝕變礦物填圖與找礦方法[J]. 地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2008，30(3)，254～259.

ZHANG Bing，ZHOU Jun，WANG Jun-nian. Analyses of alteration mineral mapping and mineral resources prospecting using TM or ETM data[J]. Journal of Earth Sciences and Environment，2008，30(3)，254～259.

[57] 毛曉長，劉文燦，杜建國，等. ETM +和ASTER數(shù)據(jù)在遙感礦化蝕變信息提取應(yīng)用中的比較—以安徽銅陵鳳凰山礦田為例[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2005，19(2)：309～314.

MAO Xiao-chang，LIUWen-can，DU Jian-guo，et al. Comparison between ETM+ and ASTER data for extraction of alteration information：a case study of fenghuangshan ore-field，Tongling, Anhui [J]. Geosciece，2005，19(2)：309～314.

[58] 林騰, 高光明, 劉容秀. ETM+和ASTER 數(shù)據(jù)在遙感信息提取中的對比研究[J]. 遙感信息，2011，64～68.

LIN Teng，GAO Guang-ming，LIU Rong-xiu，et al. Comparison between ETM+ and ASTER data for extraction of alteration information[J]. Remote Sensing Information，2011，64～68.

[59] 劉磊，張兵，周軍，等. 云南思姑錫礦區(qū)地質(zhì)、化探、遙感多元信息綜合找礦[J]. 地質(zhì)與勘探，2008，44(5):23～33.

LIU Lei，ZHANG Bin，ZHOU Jun，et al. Synthetic analyses of remote sensing，geochemical surveying and geology for the Ore exploration in the Sigu Tin deposit，Yunnan[J]. Geology and Exploration，2008，44(5):23～33.

[60] 周軍，陳明勇，高鵬，等. 新疆東準噶爾蝕變礦物填圖及多元信息找礦[J]，國土資源遙感，2005，(4)：51～55.

ZHOU Jun，CHEN Ming-yong，GAO Peng，et al. Alterat ionmineral mapping and multi-information ore prospecting in eastern Jumggar，Xinjiang. Remote Sensing for Land & Resources，2005，(4)：51～55.

EXPLORATION AND PRACTICE OF 1∶50000 GEOLOGICAL MAPPING TECHNIQUES FOR ALPINE-GORGE AREA：
A CASE STUDY IN BEISHAN AREA OF WUSHI，XINJIANG

GU Ping-yang1,2, CHEN Rui-ming2, CHA Xian-feng2, ZHUANG Yu-jun2, HU Chao-bin2，LI Pei-qing2, CHA Fang-Yong1, LI Lin2, Guo Ya-peng2

(1.EarthScience&ResourcesCollegeofChang’anUniversity,KeyLaboratoryofWesternChina?sMineralResourcesandGeologicalEngineering,MinistryofEducation,Xi’an710054,China;2.KeyLaboratoryfortheStudyofFocusedMagmatismandGiantOreDeposits,MLR,
Xi’anGeologicalSurveyCenter,Xi’an710054,China)

The 1∶50000 geological mapping project makes sufficient use of remote sensing technologies to explore new methods of geological mapping in alpine-gorge area of Wushi，Xinjiang. Different spatial resolution remote sensing data can reveal different characteristics of lithology and structures. Integrated interpretations of multi-source remote sensing data can enhance the ability of interpretation effectively. Higher accuracy interpretations of lithologic classification can be obtained by combination of different bands of the same remote sensing image according to the optimum index factor (OIF) and synergestic images of Landsat-8 and worldview-2. Hyperspectral mineral mapping and lithology identification, petrochemistry components mapping using ASTER thermal infrared remote sensing data are useful technologies of geological mapping in alpine-gorge area. Both of the ETM and ASTER data were used to extract alteration information. The result shows that the ASTER data is more useful than ETM data in extracting alteration anomalies, such as ferric contamination anomaly and hydroxyl anomaly. Therefore, it is an important way of multivariate information comprehensive analysis to prospect. Based on the geological and geomorphological features，effective techniques have been selected to complete 1∶50000 geological mapping of the North Mountain, Wushen area, and important research results have been obtained. The sufficient use of remote sensing data can reduce the amount of geologic section and geological survey routes, and achieve the mapping precision.

alpine-gorge area； interpretations of lithology and structure； extraction of mineralized alteration informations； effective mapping methods

1006-6616(2016)04-0837-19

2016-09-15

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“特殊地質(zhì)地貌區(qū)填圖試點”(DD20160060)、“新疆1∶5萬喀伊車山口等3幅艱險區(qū)試點”(12120114042701)；國家青年基金項目(41002063)；青海阿爾金1∶5萬打柴溝等6幅區(qū)調(diào)(1212011121193)

辜平陽(1982-)，男，博士研究生，主要從事區(qū)域地質(zhì)、地球化學(xué)研究。E-mail：pingyang-322@163.com

P546；P623

A