基于Aster 數(shù)據(jù)的遙感蝕變信息提取
——西藏珠勒地區(qū)為例

胡文泰

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610000）

圍巖蝕變作為為熱液礦床成礦作用發(fā)生的重要標(biāo)志之一，是有效的找礦標(biāo)志[1-4],遙感技術(shù)的使用,能夠在更為快速的獲得更大范圍的數(shù)據(jù),較傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查而言省時省力,尤其是在西藏地區(qū)植被稀少且基巖裸露較好的地區(qū)受到了地質(zhì)工作者們的重視。多光譜衛(wèi)星ASTER 數(shù)據(jù)具有14 個波段,相比較Landsat 數(shù)據(jù)而言，適合提取更多種類的蝕變信息且提取精度較高。當(dāng)前遙感蝕變信息提取方法的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[6-7],本文利用ASTER 數(shù)據(jù)，通過主成分分析法對研究區(qū)進(jìn)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(jié)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。

1 研究概況

1.1 研究區(qū)自然概況

研究區(qū)范圍北緯30°10′-30°50′;東經(jīng)85°29′-86°23′，研究區(qū)位于青藏高原西南部，行政區(qū)劃隸屬于西藏自治區(qū)革吉縣（圖1）。該區(qū)地形地形切割較強(qiáng)烈相對高差大，山峰長年積雪，發(fā)育典型的山岳冰川，具有各種類型的冰川地貌，植被覆蓋范圍少，基巖出露良好，溝谷及出口地區(qū)部分為第四系覆蓋，十分適合開展遙感調(diào)查工作。

圖1 研究區(qū)遙感影像圖

1.2 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)內(nèi)出露地層為則弄群（K1z）、典中組（E1d）、年波組（E2n）、布嘎寺組(N1b)、嘎扎村組(N1g)、烏郁群（N2w），第四系洪積物沖積物洪積物（Qhal），沖積物（Qhpl）。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 研究數(shù)據(jù)來源

ASTER 是一個高級光學(xué)傳感器，其數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和處理由美日雙方聯(lián)合負(fù)責(zé)，1999 年12 月18 日搭載在由日本國際貿(mào)易和工業(yè)部制造的Terra 衛(wèi)星，在美國的范登堡空軍基地成功發(fā)射的。數(shù)據(jù)源的具體波段設(shè)置如表1 所示。

表1 ASTER 數(shù)據(jù)特征參數(shù)表

2.2 研究數(shù)據(jù)預(yù)處理

原始的ASTER 影像為傳感器直接對地物輻射信息的獲得，為了得到更為真實的地物反射信息需要對原始的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的預(yù)處理工作，包括輻射定標(biāo)、大氣校正、去干擾處理等手段得到最終的研究區(qū)影像。

2.3 去干擾處理

為了提高蝕變礦物的準(zhǔn)確性和可靠性，需要排除遙感圖像上的非地質(zhì)信息，消除對礦化蝕變的干擾。如研究區(qū)范圍內(nèi)的云霧、水體、冰雪、植被等地物，需要在數(shù)據(jù)進(jìn)行礦物蝕變提取之前對其地物進(jìn)行掩膜等處理，以獲得效果較好的遙感蝕變信息。

3 礦化蝕變信息提取

3.1 蝕變信息的遙感特征

圍巖蝕變是是一種重要的找礦標(biāo)志，圍巖蝕變在熱液成礦過程中,近礦圍巖與熱液之間發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)從而引起的巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和物質(zhì)成分變化。圍巖蝕變分布的范圍比礦體要大,因此在找礦中容易發(fā)現(xiàn),而且越接近礦體,圍巖遭受的蝕變越發(fā)強(qiáng)烈, 因此它能指示地面上的礦體形態(tài)和位置,也能指示地下盲礦體的存在，因而具有重要的找礦意義。研究區(qū)是屬于以巖漿巖地區(qū),主要發(fā)育綠泥石化,綠簾石化,高嶺石化,褐鐵礦化與碳酸鹽化等蝕變,根據(jù)研究區(qū)蝕變礦化的特點,本文主要討論含Mg-OH、鐵染、Al-OH 以及碳酸鹽蝕變礦物[8]的波譜特征，見圖2。

圖2 典型蝕變礦物波譜曲線(來源于USGS 波譜庫)

3.2 主成分分析（PCA）

主成分分析法通過正交變換，原始圖像的各個波段中包含的信息都集中在前幾個主成分中，因此新組成的圖像各波段間互不相關(guān)，每個中包含的特征信息也不同[9]。

據(jù)蝕變礦物特征光譜曲線可知鐵染異常礦物特征吸收位置出現(xiàn)在Band1 和Band3 附近, 強(qiáng)反射位置出現(xiàn)在Band4 附近, 判斷特征為Band3 和Band4 符號相反, Band3 作為吸收谷符號為負(fù),Band4 作為反射峰波段符號為正；Mg 羥基礦物反射位置在Band1 和Band4，在Band3 和Band8 為吸收位置，判斷特征為Band4 和Band8 符號相反；Al羥基礦物在Band6 為強(qiáng)吸收Band7 為強(qiáng)反射，判斷特征為Band6 和Band7 符號相反；碳酸巖礦物在Band8 表現(xiàn)為強(qiáng)吸收特征，在Band7、Band9 表現(xiàn)為強(qiáng)反射特征，判斷特征為Band8 與Band7，Band9 符號相反。

因此選擇Band1、Band2、Band3、Band4 波段；Band1、Band3、Band4、Band8 波段；Band1、Band4、Band6、Band7 波段與Band7、Band8、Band9 波段分別作為鐵染異常、鎂羥基異常及鋁羥基異常的主成分分析波段，計算得各蝕變信息特征向量值（表2-5），選擇第四主分量作為作為鐵染異常與羥基異常的主成分分量，選擇第二分量作為碳酸巖蝕變異常的主成分分量。

表2 ASTER 波段1，2，3，4 主成分分析特征向量值

表3 ASTER 波段1，3，4，8 主成分分析特征向量值

表4 ASTER 波段1，4，6，7 主成分分析特征向量值

表5 ASTER 波段7，8，9 主成分分析特征向量值

3.3 結(jié)果提取

文章采用主分量分析門限法劃分蝕變異常等級，對前文選中的主成分分量灰度圖分別進(jìn)行低通濾波處理、線性拉伸增強(qiáng)處理、彩色等密度分割處理。根據(jù)主分量統(tǒng)計結(jié)果,以標(biāo)準(zhǔn)偏差為閾值,并按照2、2.5、3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差設(shè)立閾值(其中鐵染按照1.5、2.0、2.5)[6，10]，將蝕變異常分為一，二，三這三個等級，并分別賦予不同顏色給予區(qū)分。以鐵染主分量4 為底圖并將蝕變信息疊加到單波段影像上，得到遙感蝕變異常信息圖(圖3)。

圖3 蝕變信息提取靶區(qū)圖

通過分析各個蝕變異常及疊加分析對蝕變信息較強(qiáng)及疊合較好區(qū)域進(jìn)行劃分出3 個成礦靶區(qū)：靶區(qū)Ⅰ、靶區(qū)Ⅱ，靶區(qū)Ⅲ。找礦靶區(qū)Ⅰ中蝕變呈現(xiàn)東西向分布，鐵染，鎂，鋁羥基蝕變疊加較好并且主要為一二級蝕變，鐵染及鋁羥基蝕變形狀呈團(tuán)塊狀分布，鎂羥基蝕變呈條帶狀分布，碳酸巖蝕變較為零星主要為二三級蝕變蝕變范圍較??；靶區(qū)Ⅱ中蝕變在靶區(qū)中均勻分布較為集中主要為一二級蝕變信息，鐵染蝕變主要集中于靶區(qū)中部及西南部，呈現(xiàn)為塊狀，且一級蝕變集中性較好，鎂羥基蝕變整體分布與山脊走向呈現(xiàn)一致呈條帶狀展布，鋁羥基蝕變主要為一級蝕變呈團(tuán)塊狀；靶區(qū)Ⅲ鋁羥基蝕變分布較為均勻一級蝕變主要集中于靶區(qū)中心部位呈面狀分布，鐵染蝕變與鎂羥基蝕變套和較好主要集中在靶區(qū)西北部，其蝕變等級主要為一級蝕變分布較為集中。蝕變靶區(qū)位置都位于山頂處基巖裸露較好區(qū)域因此將其化為蝕變靶區(qū)。

4 結(jié)論

本文分析了Mg 羥基、AL 羥基、鐵染、碳酸鹽蝕變的礦物波譜特征采用主成分分析法（PCA）對西藏珠勒地區(qū)蝕變信息進(jìn)行提取，主要提取出了Mg-OH、Al-OH、鐵染以及碳酸鹽蝕變礦物的蝕變異常信息；通過對于研究區(qū)蝕變異常信息的研究，圈定出三個找礦靶區(qū)以達(dá)到減小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。