基于Landsat 8 OLI的遙感蝕變提取

編者按：圍巖蝕變現(xiàn)象是熱液礦床成礦作用發(fā)生的重要標志之一，使用遙感數(shù)據(jù)進行蝕變信息提取，能降低找礦成本，提高找礦效率。文章通過將Usgs波譜庫的鐵染礦物與羥基礦物重采樣至Landsat 8 OLI波段，采用主成分分析法對研究區(qū)進行遙感蝕變提取。通過對分析研究區(qū)蝕變信息，圈定出兩個找礦靶區(qū)，以期減少找礦工作量以及提升找礦效率，為下一步的找礦活動提供更多支持。

引言

礦產資源是一種不可再生的資源，同時也是經濟建設和社會發(fā)展的重要物質基礎，利用遙感技術進行蝕變信息提取在礦產資源勘查中已得到廣泛應用，Landsat系列數(shù)據(jù)是最常被用到的數(shù)據(jù)，常用的遙感蝕變提取圖像處理方法主要有波段彩色合成、波段比值、主成分分析、光譜角﹑像元分解等。在這些方法中，主成分分析具有實現(xiàn)簡單、速度快﹑效果好﹑穩(wěn)健等優(yōu)點，本文利用Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)，通過主成分分析法對研究區(qū)進行鐵染蝕變與羥基蝕變信息提取，通過對研究區(qū)蝕變異常結果分析，圈定出找礦靶區(qū)，為下一步的找礦活動提供更多支持。

研究概況

研究區(qū)自然概況

研究區(qū)范圍30°10′N-30°50′N;85°29′E-86°23′E，位于西藏自治區(qū)的措勒縣和昂仁縣交界處，措勤縣屬高原丘陵型和高原寬灘型地貌，境地處羌塘高原大湖盆地帶，是高原丘陵型，高原寬灘型地貌。昂仁縣地勢由東向西逐漸抬升，山脈占據(jù)全縣總面積的五分之三。

研究區(qū)地質概況

研究區(qū)主要出露地層有拉嘎組（P1l）、年波組（E2n）、昂杰組（P1a）、帕那組（E2p）、典中組（E1d）、永珠組（C2γ）、砸勒單元（K1Zl）、沙松南單元K1S、仲青單元（K1Z）、日貢拉組（E3r）、花崗閃長巖E2γσΠ、典中組（E1d）、花崗斑巖（E2γΠ）;黑云二長花崗巖（E2ηγ）、石英斑巖（E2λΠ）、第四系洪積物沖積物洪積物（Qhal），沖積物（Qhpl）。

數(shù)據(jù)處理

研究數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)源使用了Landsat 8 OLI 2018-01-16影像，波譜信息如表1：

研究數(shù)據(jù)預處理

為了消除大氣中各種成分吸收散射的影響，需要對西藏措勤縣尼雄地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)進行預處理，對OLI數(shù)據(jù)進行輻射定標、大氣校正等手段，得到最終的研究區(qū)OLI（7、5、2波段組合）影像（見圖1）。

去干擾處理

Landsat 8 OLI中，植被的提取方法為歸一化植被指數(shù)（NDVI=Band5-Band4/ Band5+Band4）得到植被掩膜;水體提取使用的是倪衡等提出的新型水體指數(shù)ⅠNDw8 =Band1-（Band6+Band7）/Band1+（Band6+Band7）;在對第四系進行剔除，進而獲得Landsat 8 OLI綜合掩膜。

蝕變提取

波譜重采樣

研究區(qū)鐵染礦物主要為褐鐵礦與赤鐵礦，羥基對應的主要為黏土類礦物如高嶺石、綠泥石，將USGS的礦物波譜重采樣至landsat 8 OLI波段得到圖2。

主成分分析（PCA）

主成分分析法主要是利用各地物相應反射率差別較大的波段進行主成分分析，通常根據(jù)需要將影像數(shù)據(jù)按波段分組進行主成分變換﹐根據(jù)含鐵離子礦物的波譜特征吸收帶對應波段的主成分特征向量的載荷進行蝕變提取。

鐵染異常礦物在Band2、Band5有兩個吸收谷，Band4、Band6波段可見較高的反射峰;黏土礦物Band2可見反射峰，Band5處可見較小的吸收谷，Band6處的反射率較高，Band7處黏土礦物均出現(xiàn)吸收特征，選擇Band2、Band4、Band5、Band6波段與Band2、Band5、Band6、Band7波段分別作為鐵染異常和羥基異常的主成分分析波段，計算得鐵染異常（表2）與羥基異常（表3）信息，選擇第四主分量作為鐵染異常與羥基異常的主成分分量。

結果提取

本文采用主分量分析門限法劃分蝕變異常等級，將蝕變異常等級劃分為3級，即以σ、2.5σ、3σ為閾值從高到低劃分為一級﹑二級、三級蝕變異常，通過計算得到第四分量的標準差（見表4），得到研究區(qū)蝕變信息圖（見圖3）。

通過分析鐵染蝕變異常與羥基蝕變異常進而劃分出靶區(qū)Ⅰ、靶區(qū)Ⅱ，靶區(qū)位置位于影像的南東與南西部位。找礦靶區(qū)Ⅰ中蝕變呈現(xiàn)南西-北東分布，羥基蝕變主要位于靶區(qū)的南西部分，蝕變形狀呈團塊狀;鐵染異常在靶區(qū)分布較均勻，形狀呈現(xiàn)團塊狀、條帶狀;靶區(qū)Ⅱ中蝕變在靶區(qū)中均勻分布，鐵染蝕變主要集中于靶區(qū)的東南部，呈現(xiàn)為塊狀，且一級蝕變集中性較好，羥基蝕變整體分布與河流走向呈現(xiàn)一致，羥基蝕變主要位于地勢平坦的區(qū)域，綜上將其圈定為找礦靶區(qū)Ⅱ。

結論

本文利用主成分分析法（PAC）對Landsat8 OLI數(shù)據(jù)進行蝕變異常信息的提取，主要提取出了研究區(qū)內鐵染蝕變以及羥基蝕變的異常信息與分布情況;通過對于研究區(qū)蝕變異常信息的研究，分析研究區(qū)蝕變信息的分布情況，最終圈定出兩個找礦靶區(qū)以達到減少找礦工作量以及提升找礦效率的目的，以期可以為下一步的找礦活動提供更多支持。

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作者簡介：王洪飛（1996—），四川遂寧人，碩士，現(xiàn)就讀于成都理工大學。