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[摘 要]遥感技术的飞速发展极大地拓宽了人类的视野和感知能力。因为遥感技术所具有的宏观性、综合性、多尺度、多层次等优点，目前已经成为人类研究、监测地表生态系统的强有力工具，也成为地质研究和地质勘查过程中不可或缺的技术手段，在地质资源调查、矿产资源勘查、自然灾害监测、地质灾害监测和基础地理数据获取等方面都发挥了越来越大的作用。本文以新疆塔什库尔干地区为样本，通过 ASTER 和 Landsat8 两种遥感数据对研究区的矿化蚀变异常信息进行相应的提取和研究。
[关键词]地质试验；异常信息；提取；集成
中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0351-01
一、引言
从20世纪五十年代起，国内外遥感和地质领域的专家学者就对如何高效准确的将遥感与地质找矿进行结合的问题进行深入持续的探讨与研究，到目前为止，已经形成了许多高效可靠的方式方法，像应用于多光谱遥感的波谱特征拟合、波段比值、主成分分析、光谱角填图等方法在特定种类的矿化蚀变异常信息的提取上都有极高的识别精度。常规矿产资源地质勘探具有花费成本高、耗费时间长、工作效率低等缺点，已不能满足我国经济快速持续发展的现实需要。通过遥感技术结合地质先验知识，可以在地质勘探中实现快速、经济、精准的矿产勘探成果。通过遥感目视解译，可以方便快捷的实现对研究地区岩性、构造等地质特征的解译，结合光谱信息对矿化异常信息的提取，进而可以开展成矿预测和矿产资源潜力评估，圈定成矿靶区，对下一步的实地勘探提出建设性的工作建议。
二、ASTER数据矿化蚀变异常提取
1.钾化
钾化异常是由于钾质交代生成的矿化蚀变异常，代表性矿物有钾长石、黑云母、绢云母和石英等，具有诊断性的是钾长石化蚀变异常。钾长石化主要包括微斜长石化、正长石化、透长石化和冰长石化四种类型，因组成元素基本相同所以统称为钾长石化，多出现在花岗岩为主体的斑岩铜矿、钼矿床中。将钾长石的波谱曲线重采样到ASTER数据的波段设置下，钾化矿物的波谱曲线基本上表现为连续上升的姿态，其中在Band5、Band8波段形成两个反射峰，在Band6短暂下降形成一个小的吸收谷。
2.硅化
硅化是最常见的一种矿化蚀变类型，几乎在所有岩体中都可发育，并且产生条件要求低，无论是高温还是低温条件下都有硅化蝕变发生。硅化与矿体中的石英含量有直接的关联，硅化蚀变最明显的表现就是围岩中石英或隐晶质二氧化硅含量增加。石英在可见光、近红外波段不具有诊断波谱，因此对于硅化蚀变异常来说，选择与石英含量相关系数较大的几个热红外波段进行比值运算提取效果最好，常用比值包括以下几种：Band14/Band12，Band13/Band12，Band14/Band10，Band13/Band10。为了使这些波段比值能最大程度的体现出硅化异常，可以对比值波段重新进行排列组合。经过反复实验对比最终选取Band14/Band10作为硅化蚀变的提取方法。
3.铁化
铁化异常主要是指二价铁离子受氧化作用形成三价铁离子的蚀变异常。铁离子呈三价态形式的铁矿主要有赤铁矿、褐铁矿、针铁矿和黄钾铁矾等。其中铁化矿物的波谱曲线总体分布趋势比较相像。在可见光波段0.75μm左右有一个反射峰，在近红外波段1.32μm附近达到反射率峰值，之后呈下降趋势，在1.93μm左右形成一个较小的吸收谷。将其重采样到ASTER数据波段范围下，前三者相对一致，表现为前四个波段整体上升，在Band3增大幅度放缓，黄钾铁矾在Band3波段形成一个吸收谷。之后呈下降趋势，在Band6处形成一个较小的反射峰。
三、Landsat8数据矿化蚀变异常提取
1.铁化异常
铁化异常包含两种，二价铁离子异常和三价铁离子异常。其中二价铁离子的吸收谱带的中心波长分别位于0.43?m，0.45?m，0.51?m，0.55?m，1.0～1.1?m，有时还出现在1.8?m～1.9?m。其中0.51?m，0.55?m和1.0～1.1?m的吸收比较强。对应Landsat8数据的波段设置，在0.45?m和0.5l?m的吸收谷位于Band2波段，0.55?m的吸收谷位于Band3波段。三价铁离子的吸收谱带中心波长位于0.4?m，、0.45?m，0.49?m，0.70?m和0.87?m。对应Landsat8数据的波段设置，在0.45μm和0.49μm的吸收谷位于Band2波段，0.87μm的吸收谷位于Band5波段。0.75μm的反射峰靠近Band4波段。
2.羟基异常
羟基吸收带带中心波长分别位于1.4μm，2.20μm和2.30μm左右，其中1.4μm和2.2μm两个吸收带比较强。另外纯净水的吸收谱带位于1.4μm和1.9μm，且二者都是强吸收带。因为羟基和水在1.4μm都呈现强吸收的特征，为了避开了这个吸收谷，Landsat8 OLI数据设计利用2.2μm和2.3μm的吸收谷来进行羟基异常的判断。如果反射波谱在1.9μm的时候有吸收谷的出现，可以认为识别地物是水体而非羟基异常。如果只有1.4μm的谱带，那么这就是羟基引起的。
3.碳酸根异常
富含碳酸根离子的矿物以菱镁矿、方解石、白云石等为代表。CO32-的吸收带中心波长出现在1.92μm、2.16μm和2.35μm，其中2.35μm的吸收谷最明显。对应Landsat8的波段设置范围，就在Band7波段内，这一波谱诊断特征可用于提取碳酸盐类矿化蚀变信息。含碳酸根离子的矿物在Band6波段表现强反射特征，在Band7波段具有强吸收的特点，采用Band6/Band7的波段比值来增强泥化和碳酸盐化蚀变异常信息。
四、多源数据对比分析
综合对比两种数据源的提取结果：可以得出两个结论。（1）在提取识别矿化蚀变类型上，ASTER数据因光谱分辨率高而具有明显的优势。Landsat8 OLI数据只能提取出铁染、羟基和碳酸盐三种蚀变类型，而ASTER数据可以识别出钾化、硅化、铁化、绢云母、高岭土、碳酸盐、青盘岩等七种类型。但是具体分析提取的蚀变信息后可以发现，Landsat提取的蚀变信息基本包含了ASTER数据的提取成果，只是无法对蚀变结果进行更精细的分类。（2）在地质勘探遥感找矿的实际应用中，尤其在圈定找矿靶区以及预测成矿远景区方面，Landsat数据跟ASTER数据差距不明显。两种影像的提取结果基本相符，特别是在左下角区域的蚀变提取上。当然提取精度还需到研究区进行进一步的实地验证。
参考文献：
[1] 王润生，熊盛青，聂洪峰，梁树能，齐泽荣，杨金中，闫柏琨，赵福岳，范景辉，童立强，林键，甘甫平，陈微，杨苏明，张瑞江，葛大庆，张晓坤，张振华，王品清，郭小方，李丽.遥感地质勘查技术与应用研究[J]. 地质学报，2011，11：1699-1743
[2] 林凯捷. 望湘—幕阜山地区遥感影像蚀变信息提取研究与成矿预测分析[D].长沙理工大学，2011.11-12
[关键词]地质试验；异常信息；提取；集成
中图分类号：P624 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0351-01
一、引言
从20世纪五十年代起，国内外遥感和地质领域的专家学者就对如何高效准确的将遥感与地质找矿进行结合的问题进行深入持续的探讨与研究，到目前为止，已经形成了许多高效可靠的方式方法，像应用于多光谱遥感的波谱特征拟合、波段比值、主成分分析、光谱角填图等方法在特定种类的矿化蚀变异常信息的提取上都有极高的识别精度。常规矿产资源地质勘探具有花费成本高、耗费时间长、工作效率低等缺点，已不能满足我国经济快速持续发展的现实需要。通过遥感技术结合地质先验知识，可以在地质勘探中实现快速、经济、精准的矿产勘探成果。通过遥感目视解译，可以方便快捷的实现对研究地区岩性、构造等地质特征的解译，结合光谱信息对矿化异常信息的提取，进而可以开展成矿预测和矿产资源潜力评估，圈定成矿靶区，对下一步的实地勘探提出建设性的工作建议。
二、ASTER数据矿化蚀变异常提取
1.钾化
钾化异常是由于钾质交代生成的矿化蚀变异常，代表性矿物有钾长石、黑云母、绢云母和石英等，具有诊断性的是钾长石化蚀变异常。钾长石化主要包括微斜长石化、正长石化、透长石化和冰长石化四种类型，因组成元素基本相同所以统称为钾长石化，多出现在花岗岩为主体的斑岩铜矿、钼矿床中。将钾长石的波谱曲线重采样到ASTER数据的波段设置下，钾化矿物的波谱曲线基本上表现为连续上升的姿态，其中在Band5、Band8波段形成两个反射峰，在Band6短暂下降形成一个小的吸收谷。
2.硅化
硅化是最常见的一种矿化蚀变类型，几乎在所有岩体中都可发育，并且产生条件要求低，无论是高温还是低温条件下都有硅化蝕变发生。硅化与矿体中的石英含量有直接的关联，硅化蚀变最明显的表现就是围岩中石英或隐晶质二氧化硅含量增加。石英在可见光、近红外波段不具有诊断波谱，因此对于硅化蚀变异常来说，选择与石英含量相关系数较大的几个热红外波段进行比值运算提取效果最好，常用比值包括以下几种：Band14/Band12，Band13/Band12，Band14/Band10，Band13/Band10。为了使这些波段比值能最大程度的体现出硅化异常，可以对比值波段重新进行排列组合。经过反复实验对比最终选取Band14/Band10作为硅化蚀变的提取方法。
3.铁化
铁化异常主要是指二价铁离子受氧化作用形成三价铁离子的蚀变异常。铁离子呈三价态形式的铁矿主要有赤铁矿、褐铁矿、针铁矿和黄钾铁矾等。其中铁化矿物的波谱曲线总体分布趋势比较相像。在可见光波段0.75μm左右有一个反射峰，在近红外波段1.32μm附近达到反射率峰值，之后呈下降趋势，在1.93μm左右形成一个较小的吸收谷。将其重采样到ASTER数据波段范围下，前三者相对一致，表现为前四个波段整体上升，在Band3增大幅度放缓，黄钾铁矾在Band3波段形成一个吸收谷。之后呈下降趋势，在Band6处形成一个较小的反射峰。
三、Landsat8数据矿化蚀变异常提取
1.铁化异常
铁化异常包含两种，二价铁离子异常和三价铁离子异常。其中二价铁离子的吸收谱带的中心波长分别位于0.43?m，0.45?m，0.51?m，0.55?m，1.0～1.1?m，有时还出现在1.8?m～1.9?m。其中0.51?m，0.55?m和1.0～1.1?m的吸收比较强。对应Landsat8数据的波段设置，在0.45?m和0.5l?m的吸收谷位于Band2波段，0.55?m的吸收谷位于Band3波段。三价铁离子的吸收谱带中心波长位于0.4?m，、0.45?m，0.49?m，0.70?m和0.87?m。对应Landsat8数据的波段设置，在0.45μm和0.49μm的吸收谷位于Band2波段，0.87μm的吸收谷位于Band5波段。0.75μm的反射峰靠近Band4波段。
2.羟基异常
羟基吸收带带中心波长分别位于1.4μm，2.20μm和2.30μm左右，其中1.4μm和2.2μm两个吸收带比较强。另外纯净水的吸收谱带位于1.4μm和1.9μm，且二者都是强吸收带。因为羟基和水在1.4μm都呈现强吸收的特征，为了避开了这个吸收谷，Landsat8 OLI数据设计利用2.2μm和2.3μm的吸收谷来进行羟基异常的判断。如果反射波谱在1.9μm的时候有吸收谷的出现，可以认为识别地物是水体而非羟基异常。如果只有1.4μm的谱带，那么这就是羟基引起的。
3.碳酸根异常
富含碳酸根离子的矿物以菱镁矿、方解石、白云石等为代表。CO32-的吸收带中心波长出现在1.92μm、2.16μm和2.35μm，其中2.35μm的吸收谷最明显。对应Landsat8的波段设置范围，就在Band7波段内，这一波谱诊断特征可用于提取碳酸盐类矿化蚀变信息。含碳酸根离子的矿物在Band6波段表现强反射特征，在Band7波段具有强吸收的特点，采用Band6/Band7的波段比值来增强泥化和碳酸盐化蚀变异常信息。
四、多源数据对比分析
综合对比两种数据源的提取结果：可以得出两个结论。（1）在提取识别矿化蚀变类型上，ASTER数据因光谱分辨率高而具有明显的优势。Landsat8 OLI数据只能提取出铁染、羟基和碳酸盐三种蚀变类型，而ASTER数据可以识别出钾化、硅化、铁化、绢云母、高岭土、碳酸盐、青盘岩等七种类型。但是具体分析提取的蚀变信息后可以发现，Landsat提取的蚀变信息基本包含了ASTER数据的提取成果，只是无法对蚀变结果进行更精细的分类。（2）在地质勘探遥感找矿的实际应用中，尤其在圈定找矿靶区以及预测成矿远景区方面，Landsat数据跟ASTER数据差距不明显。两种影像的提取结果基本相符，特别是在左下角区域的蚀变提取上。当然提取精度还需到研究区进行进一步的实地验证。
参考文献：
[1] 王润生，熊盛青，聂洪峰，梁树能，齐泽荣，杨金中，闫柏琨，赵福岳，范景辉，童立强，林键，甘甫平，陈微，杨苏明，张瑞江，葛大庆，张晓坤，张振华，王品清，郭小方，李丽.遥感地质勘查技术与应用研究[J]. 地质学报，2011，11：1699-1743
[2] 林凯捷. 望湘—幕阜山地区遥感影像蚀变信息提取研究与成矿预测分析[D].长沙理工大学，2011.11-12