航空高光谱遥感矿物信息提取技术及其应用进展——以中国西部成矿带调查为例

为推进航空高光谱遥感矿物信息提取技术及其在地质工程化中的应用,2010—2015年,以我国西部成矿带为调查区,使用CASI/SASI/TASI航空高光谱数据,在进行矿物光谱特征分析、高光谱影像数据预处理、矿物信息提取、蚀变异常信息筛选及区域找矿预测基础上,编制了矿物种类分布图、单矿物丰度分布图和找矿预测图等高光谱地质调查系列专题图件; 建立了一套高光谱遥感矿物填图技术体系,解决了高光谱数据预处理与矿物提取等方面的技术问题,推进了地质填图向精细化和微观化方向发展。该研究为高光谱技术在地质工程化中的应用奠定了基础,丰富了地质填图的产品类型和内容,并服务于地质找矿等地质工作。     

CASI/SASI航空高光谱遥感矿物技术研究——以甘肃北山柳园地区为例

能源勘查、岩石矿物识别、矿物丰度制图以及成矿远景区圈定是高光谱技术发展和应用的主要方向。CASI/SASI航空高光谱数据可以在同一平台下同时获取覆盖可见光-近红外-短波红外光谱段的光谱信息, 且光谱分辨率和空间分辨率远远优于多光谱及星载高光谱数据, 所以在矿物蚀变信息提取中具有广泛的应用前景。以柳园研究区为研究对象, 对CASI/SASI航空高光谱遥感矿物过程中的关键技术进行了实验研究, 确定出航空高光谱矿物蚀变信息提取流程, 并对研究区蚀变矿物进行识别、填图。通过与研究区地质资料和前人实地勘探资料对比得出, 研究区CASI/SASI航空高光谱遥感蚀变异常结果与现实状况相当吻合。      

甘肃花牛山金矿区热红外高光谱遥感特征分析与找矿预测

利用甘肃省花牛山金矿区热红外高光谱遥感数据(CASI/SASI/TASI)提取矿化蚀变矿物进行矿物填图,通过地面热红外高光谱测试验证其准确性,对热红外高光谱遥感矿化蚀变矿物分布规律和组合特征进行分析,结合矿床矿体特征、围岩蚀变特征,建立基于CASI/SASI/TASI数据蚀变矿物分带找矿预测模型。利用该模型在找矿预测区内进行找矿预测,新发现多处金、铜等多金属矿化线索,找矿效果显著,为热红外高光谱遥感蚀变矿物填图技术的推广应用提供了实例。     

高分五号航天高光谱遥感技术在甘肃龙首山铀矿找矿中的应用

为深入研究和探讨高分五号(GF-5)航天高光谱遥感技术在铀矿地质找矿中的应用效果和潜力,基于龙首山成矿带航天高光谱数据,开展高光谱数据处理和蚀变信息提取工作,创新实现了GF-5高光谱波段修复,通过构建标准光谱库和诊断光谱,运用MNF算法、PPI算法,结合SAM光谱角填图技术,完成蚀变矿物端元提取和光谱匹配,实现研究区钠长石、方解石、石英、绿泥石、赤铁矿和高岭土蚀变矿物的提取,综合区域铀矿成矿地质背景,通过开展地面波谱测量和野外调查,在验证蚀变准确度的基础上,剖析航天高光谱蚀变信息和成矿规律,构建了区域找矿定位模型,圈定找矿预测区3处,取得了较好的找矿效果,为国产GF-5高光谱遥感在地质找矿中的应用提供了参考。     

柳园-方山口地区航空高光谱遥感固体矿产探测及找矿效果

高光谱遥感技术找矿应用是当前遥感地质领域研究的前缘和热点,国内外都在积极进行探索。本文依托国土资源部航空物探遥感中心高光谱遥感地质找矿项目,利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室拥有的国内唯一一台CASI/SASI/TASI航空高光谱成像系统,在甘肃北山柳园-方山口地区,共采集了3500km2的高空间分辨率的高光谱遥感数据。经数据预处理,光谱重建和蚀变矿物填图,开展了航空高光谱遥感固体矿产的探测研究。从航空高光谱遥感的新角度,研究了柳园-方山口地区的区域成矿背景,构建了研究区成矿构造格架(非构造格架),提出黑石山-花牛山深大断裂带为柳园-方山口地区的区域控矿断裂,其呈EW向区段为该区最佳找矿地段的新认识。探讨了固体矿产高光谱遥感矿床定位模型的建模思路、方法,构建了研究区金属矿产的矿床定位系列模型。强调模式找矿是高光谱遥感找矿的有效途径,在研究区开展了模式找矿的示范应用,发现了7处找矿靶区,取得了明显的找矿效果。实践表明,高光谱遥感技术在地质找矿中有其独特的优势,主要是可快速、大面积地提取蚀变矿物,特别是航空高光谱遥感技术,由于可以获得高空间分辨率(可达亚米级)的高光谱遥感数据,从而可以识别规模小的近矿围岩蚀变,找矿实际上就是找近矿围岩蚀变,从这层意义上讲,航空高光谱遥感技术具有直接找矿的效果。航空高光谱遥感的快速、大面积地提取蚀变矿物的技术优势是迄今为止其他地质勘查方法无法替代的。因此,在地质找矿中应充分发挥高光谱遥感技术的重要作用。     

阿尔金地区高光谱遥感矿物填图方法及应用研究

高光谱遥感作为全新的遥感技术,在新疆目前处于探索研究阶段.本文阐述了新疆阿尔金地区 Hyperion 高光谱数据在矿物填图中的数据处理和应用研究.EO-1 Hyperion 高光谱遥感影像的波谱范围为 400～2 500 nm,提供了大量的地表矿物信息,特别是为 2 000～2 500 nm 波谱范围提供了羟基矿物、碳酸盐类矿物和热液改造矿物的波谱特征,采用MNF、PPI、N 维散度分析、波谱分析和MTMF矿物填图的波谱分析方法,最终完成矿物填图,为高光谱遥感技术在新疆遥感地质矿物填图的应用提供技术支撑.     

多源遥感数据在西藏念扎金矿地质勘查工作中的应用

文章以西藏念扎金矿为研究对象，提出在传统矿产勘查的地质填图、找矿预测等项工作中适宜多源遥感数据的介入。地质填图主要采用高分辨率遥感影像，以人机交互解译为主要方法；遥感找矿预测主要采用多光谱影像，通过寻找与成矿相关的特征矿物的光谱特征，反演目标矿物地表分布情况，从而提供找矿线索。结合传统工作手段验证遥感技术所获取的成果具有较强的可信度。     

现代遥感技术在地质找矿中的应用

文章论述了现代遥感技术在地质找矿中的应用,包括遥感岩性识别、矿化蚀变信息提取、地质构造信息提取和植被波谱特征的找矿应用等;总结了遥感地质找矿技术的若干新发展,即多光谱遥感蚀变信息提取技术、高光谱遥感技术、遥感生物地球化学技术,以及它们在地质找矿应用中的新发展;对遥感技术在地质找矿中的应用提出了几点认识及展望.     

CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统及其在铀矿勘查中的初步应用

介绍了我国首次引进的CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统组成及其主要技术指标,并以新疆柯坪地区铀矿勘查为例,阐述了该系统遥感数据获取、数据预处理、铀矿化蚀变矿物填图和野外验证等。研究表明,CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统可以获取高空间、高光谱分辨率的遥感数据,在新疆柯坪地区大比例尺提取铀矿化蚀变信息方面取得了很好的效果。     

热红外高光谱技术在地质找矿中的应用综述

热红外高光谱技术（6~14μm）是一种新兴的绿色地质找矿技术,它通过分析矿物热红外光谱特征,开展矿物信息提取及填图应用研究,进而指导找矿勘查。比起发展相对成熟的短波红外（1.1~2.5μm）高光谱技术,它对于短波红外波段无法识别的石英、长石、石榴子石、橄榄石、辉石、碳酸盐矿物、黑云母、角闪石、磷灰石等矿物具有更加敏感的探测能力。目前,热红外在地质找矿中的研究尚处于初级阶段,很多科学问题尚待解决。矿物化学成分的变化是引起热红外波谱特征变化的最重要因素,这也是开展矿物识别与提取的理论基础,本文首次系统分析了不同波谱库及文献中的热红外波谱,总结了上述典型矿物的热红外波谱特征,揭示了矿物的诊断性波段与识别标志。而后将热红外高光谱技术分为地面热红外光谱数据分析技术与空中热红外图像处理技术两大方向,其中地面热红外技术主要基于岩芯或地表样品的波谱特征,开展矿物精细填图研究,建立矿床的找矿勘查模型;空中热红外技术基于图像处理与分析,提取区域矿物分布信息,为找矿指明方向。最后本文指出了未来热红外高光谱技术在地质找矿中的技术难点及热点,即高精度热红外高光谱仪器的研发、矿物热红外光谱的快速识别技术、热红外图像信息提取算法的优化。     

蚀变矿物光谱解混深度学习方法研究

高光谱遥感是当前遥感技术领域的热点,其“图谱合一”的技术优势使得定量化遥感技术成为实用化技术。目前卫星、航空和无人机的高光谱技术应用热潮兴起,在地质调查、矿产勘查和环境监测中逐步得到深化应用。地质领域中,利用反射光谱,可以识别40余种矿物,对于追索矿化热液蚀变中心和预测铀成矿有利区、分析热液运移的时空演化等具有重要意义。由于复杂地质场景中矿物的紧致、非线性混合,为精确识别其光谱特征和丰度信息带来了挑战。将深度学习技术引入到高光谱地质分析中,能够从高光谱数据中获得更为关键的信息,具有广阔的应用前景。但在实际的地质应用中,很难获得大量高光谱标签数据来训练深度神经网络。文章提出一种针对有限样本铀矿蚀变矿物光谱数据的深度学习方法,采用稀疏降噪自编码神经网络模型提取矿物端元光谱,结合Hapke物理模型进行光谱数据增强,最后利用稀疏全连接的深度神经网络进行矿物含量的提取。实验室和航空高光谱遥感数据实验结果表明,与传统的方法相比,该方法的矿物定量分析精度更高,填图效果更好,为高光谱矿物填图、地质调查和铀矿地质勘查等应用提供了新的技术支持。     

内蒙古苏莫查干敖包萤石矿区遥感蚀变信息提取及其找矿指示意义

利用遥感技术可以经济、有效地获取地质找矿信息。基于多光谱遥感数据的蚀变信息提取已在地质填图和找矿工作中广泛应用,近几年,中国高分五号（GF-5）高光谱数据以其较高的光谱分辨率为地表蚀变矿物的精细化识别提供了基础数据。文章结合Landsat-8 OLI多光谱和GF-5高光谱数据,对内蒙古苏莫查干敖包萤石矿及周边开展蚀变信息提取,分析有利成矿区域,并进行野外验证,进一步发掘外围矿产资源潜力并探究遥感地质勘查的可信度。笔者基于Landsat-8多光谱数据,利用主成分分析方法提取了铁染、羟基类蚀变,并对其异常等级进行了划分;基于GF-5高光谱数据运用最小噪声分离（MNF）算法、纯净像元指数（PPI）算法、混合调制匹配滤波（MTMF）填图方法,在研究区内提取出白云母、绿泥石、高岭石、磁赤铁矿和褐铁矿5种矿物。将两者蚀变信息提取结果叠加,笔者发现苏莫查干敖包萤石矿区及外围存在热液蚀变特征,具备金属成矿潜力,野外验证发现研究区除萤石外,还伴生有铅锌多金属矿。因此,笔者认为多光谱和高光谱遥感数据结合的蚀变信息提取在地质矿产资源勘查领域具有一定应用潜力。     

岩矿高光谱遥感及其在青藏高原的应用前景

高光谱成像作为目前遥感领域最先进的技术,在地质应用中取得了巨大成功。岩石和矿物由于电子过程和分子振动可以产生特征的光谱吸收,因此可以利用高光谱技术进行岩矿填图,快速且准确地获取区域内岩石和矿物的分布情况,进而圈定有潜力的找矿靶区。岩矿高光谱通过对岩矿信息的提取可获得矿物类别和矿物丰度分布甚至矿物化学成分的填图结果,识别方法包括光谱匹配、模式识别和人工智能方法 3大类。GF-5卫星上搭载的高光谱成像仪覆盖度宽、光谱分辨率和信噪比高,满足矿物精细识别和大比例尺、大面积岩性填图的要求,应用前景广阔。青藏高原地区矿产资源丰富、岩体裸露但地势偏远,有利于高光谱遥感蚀变矿物填图,开展区域找矿工作。同时,高光谱遥感凭借其空间尺度优势,可以方便快捷地获取区域整体信息,结合地球化学的时间信息,可为青藏高原关键地质科学问题的解决提供新的视角。提升岩矿高光谱遥感的定量化和智能化水平,将传统地质学方法获得的地下深部资料与遥感手段获取的地表数据结合,是促进地质遥感和地球系统科学发展的重要途径。     

基于ASTER影像的遥感蚀变信息提取及找矿预测——以滇东北会泽项目为例

矿物波谱特征是遥感蚀变信息提取的重要理论依据,ASTER影像数据比ETM+光谱分辨率高,波谱范围宽,具有分辨特殊矿物的能力,在蚀变信息提取中具有更广阔的应用前景。本文利用ASTER数据,采用比值+掩膜+主成分分析法方法,提取铁染、羟基蚀变信息,结合地质、构造、矿产等多元地学信息综合分析,开展遥感找矿预测,圈定7处遥感找矿远景区,为地质找矿工作提供基础数据和决策依据。     

基于ASTER影像的遥感蚀变信息提取及找矿预测——以滇东北会泽项目为例

矿物波谱特征是遥感蚀变信息提取的重要理论依据,ASTER影像数据比ETM+光谱分辨率高,波谱范围宽,具有分辨特殊矿物的能力,在蚀变信息提取中具有更广阔的应用前景。本文利用ASTER数据,采用比值+掩膜+主成分分析法方法,提取铁染、羟基蚀变信息,结合地质、构造、矿产等多元地学信息综合分析,开展遥感找矿预测,圈定7处遥感找矿远景区,为地质找矿工作提供基础数据和决策依据。     

高山峡谷区1:50000地质填图技术方法探索与实践——以新疆乌什北山为例

新疆乌什北山填图试点项目充分发挥遥感技术的先导作用,探索1:50000高山峡谷区填图方法。不同分辨率遥感数据在岩性、构造解译等方面的差异表明多源遥感数据综合解译能有效提高解译程度。研究认为同一遥感数据最佳波段组合图像、Landsat-8和Worldview-2数据协同图像增强了对岩性和构造识别的能力。高光谱遥感矿物填图和岩性分类、基于ASTER热红外遥感数据的岩石化学成分填图等是高山峡谷区填图有效技术方法。利用ETM和ASTER数据开展矿化蚀变信息提取,结果表明ASTER较ETM数据在铁染异常、羟基异常等提取方面具有更大的优势。分析认为多元信息综合预测是区域找矿的重要途径。根据乌什北山地质地貌特征,选择其中有效技术方法或技术方法组合开展1:50000地质填图,结果显示在减少剖面测制和路线地质调查数量的同时,达到了填图精度,并取得了若干重要研究成果,为区域构造演化和成矿规律分析总结提供了资料支撑。      

基于资源一号02D卫星高光谱数据的甘肃头吊泉-南大滩地区蚀变矿物填图及金矿化带识别

高光谱遥感能够根据光谱指纹特征提取蚀变矿物,在地质领域应用成效十分显著.针对最新的资源一号02D卫星高光谱数据特点,首先进行了高光谱数据预处理,选取蚀变矿物光谱特征显著波段进行数据降维,并应用三次样条插值函数对短波红外数据进行光谱波段增值,将光谱采样间隔提高到了2 nm.在优选出矿物填图端元光谱后,应用改进的SAM填图...     

新疆红山铜金矿床基于地面高光谱遥感找矿模型构建

选择新疆红山铜金矿床,使用美国ASD公司的FieldSpec Pro FR地面波谱仪,在铜金矿区及外围地段分别对各地质体的英安岩、蚀变英安岩、花岗岩、花岗闪长岩、流纹斑岩、片理化带、矿体等开展地面波谱测试,获取各地质体的波谱曲线,综合剖析各吸收峰的波谱特征和蚀变矿物的反映特征,同时结合镜下鉴定和X射线衍射分析结果,研究和总结红山铜金矿区从矿体、矿化体、近矿围岩、外围蚀变围岩至外围正常围岩的地面高光谱蚀变矿物和蚀变矿物组合分布特征,结合矿床的地质矿产特征和地面围岩蚀变特征,形成地面高光谱蚀变矿物组合分布图,构建红山铜金矿床基于地面高光谱遥感找矿模型,为后期开展航空高光谱遥感调查、高光谱蚀变矿物信息提取和找矿预测提供地面高光谱波谱数据支持和典型矿床模型基础。     

国产GF-5高光谱遥感在铀矿找矿中的应用——以甘肃省龙首山地区为例

GF-5观测卫星拥有着330个谱段的高光谱分辨率遥感数据,是我国2019年自主研发的首颗高光谱综合观测卫星。基于GF-5卫星开展的地质找矿应用的研究较少,文章选取了基岩裸露程度高、铀成矿地质条件优越的甘肃省龙首山铀成矿带作为GF-5高光谱遥感适宜性和可行性验证研究区,开展了数据预处理研究,构建了GF-5高光谱数据处理方法和流程,运用MNF算法、PPI算法,结合SAM光谱角填图技术,在研究区内共提取到包括钠长石、赤铁矿、高岭石、石英（硅化）、绿泥石和方解石在内的6种蚀变矿物。提取的蚀变矿物空间展布与区内铀矿（化）点、断裂构造和龙首山岩群分布特征关系密切,并通过开展地面光谱测量验证了蚀变矿物提取结果的可靠性。基于研究成果,丰富了GF-5高光谱的铀矿找矿工作思路,为国产GF-5高光谱遥感应用于地质找矿提供了参考。     

航空高光谱遥感固体矿产预测方法与示范应用

高光谱遥感是当前遥感地质领域应用的前沿和热点,目前国内外都在积极进行探索。高光谱遥感技术的发展为遥感的直接找矿带来了新的希望,航空高光谱遥感技术由于可以获得高空间分辨率(可达亚米级)的高光谱遥感数据,能够识别规模小的近矿围岩蚀变,从而具有直接找矿的效果。直接找矿的核心是对矿产的预测,预测效果是矿产勘查取得突破的关键环节。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的CASI/SASI/TASI(可见光-近红外,短波红外,热红外)航空高光谱成像系统,在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取的航空高光谱遥感数据,对固体矿产预测技术进行了研究,建立了基于航空高光谱遥感的成矿环境分析法、矿床定位模型识别法和含矿构造追踪法等预测方法,并对每种方法进行了应用示范,共发现7处金属矿化地段,取得了明显的找矿效果。该项成果不仅为研究区的进一步找矿提供了新的有利地区,而且建立的预测方法,将会助力于高光谱遥感技术在其它地区的推广应用。