基于多尺度纹理分类及矿物识别的ASTER地质填图

遥感技术已经成为基础地质调查必不可少的手段。为提高地质填图效率及精度, 本研究提出了基于ASTER的岩性自动分类加主要和典型造岩矿物识别的填图方法。首先, 对ASTER数据进行主成分变换, 对选取的第一主分量采用Haar小波进行多尺度小波分解, 将小波系数的统计特征作为纹理特征, 构建纹理及光谱多维特征空间; 接着, 运用支持向量机(SVM)进行岩性分类; 同时, 根据光谱特征提取主要造岩矿物; 最后将主要造岩矿物叠加在分类结果上, 结合野外调查背景进行岩性填图。混淆矩阵结果显示光谱+小波纹理分类精度可以达到83.496 2%, 较光谱+灰度共生矩阵纹理分类精度提高了2.675 6%, 较光谱特征分类精度提高了6.318 9%。与最大似然法(MLC)分类相比, SVM分类精度提高了6.623 7%。矿物提取结果表明, 构造的提取指数可有效提取白云母、黑云母、方解石、角闪石等矿物。野外工作证明, 填图结果与野外调查结果的相关系数为0.7, 可见, 基于ASTER数据利用图像处理技术、机器学习算法及波段运算可作为植被覆盖较少地区有效的地质填图手段。      

ASTER数据的斑岩铜矿典型蚀变矿物组合信息提取方法 ——以秘鲁南部阿雷基帕省斑岩铜矿区为例

 本文利用美国地质勘查局(USGS)波谱数据库,重建了斑岩铜矿典型蚀变带主要蚀变矿物在ASTER卫星数据对应的反射率曲线,综合分析了主要蚀变矿物的波谱曲线特征,建立了ASTER数据B1、B4、B6、B7和B1、B3、B4、B8主成分分析模型,分别提取典型蚀变带中泥化-绢英岩化类和青磐岩化蚀变矿物组合信息,并以秘鲁南部阿雷基帕省斑岩铜矿区为例,利用研发的技术方法,分别提取了研究区白(绢)云母、高岭石、蒙脱石、明矾石和伊利石等泥化-绢英岩化类蚀变矿物组合信息,绿泥石、绿帘石和方解石等青磐岩化蚀变矿物组合信息。同时结合区域化探资料开展了斑岩铜矿靶区遥感综合找矿预测,经高分辨卫星图像验证,与已知斑岩铜矿床对比表明,本文的方法具有较好的效果。     

Soil and Vegetation Spectral Coupling Difference (SVSCD) for Minerals Extraction from Hyperion Data in Vegetation Covered Area

Remote sensing data have been widely applied to extract minerals in geologic exploration, however, in areas covered by vegetation, extracted mineral information has mostly been small targets bearing little information. In this paper, we present a new method for mineral extraction aimed at solving the difficulty of mineral identification in vegetation covered areas. The method selected six sets of spectral difference coupling between soil and plant (SVSCD). These sets have the same vegetation spectra reflectance and a maximum different reflectance of soil and mineral spectra from Hyperion image based on spectral reflectance characteristics of measured spectra. The central wavelengths of the six, selected band pairs were 2314 and 701 nm, 1699 and 721 nm, 1336 and 742 nm, 2203 and 681 nm, 2183 and 671 nm, and 2072 and 548 nm. Each data set’s reflectance was used to calculate the difference value. After band difference calculation, vegetation information was suppressed and mineral abnormal information was enhanced compared to the scatter plot of original band. Six spectral difference couplings, after vegetation inhibition, were arranged in a new data set that requires two components that have the largest eigenvalue difference from principal component analysis (PCA). The spatial geometric structure features of PC1 and PC2 was used to identify altered minerals by spectral feature fitting (SFF). The collecting rocks from the 10 points that were selected in the concentration of mineral extraction were analyzed under a high-resolution microscope to identify metal minerals and nonmetallic minerals. Results indicated that the extracted minerals were well matched with the verified samples, especially with the sample 2, 4, 5 and 8. It demonstrated that the method can effectively detect altered minerals in vegetation covered area in Hyperion image.     

航空高光谱遥感金矿床定位模型及找矿应用——以甘肃北山柳园-方山口地区为例

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航空高光谱遥感成像系统（CASI/SASI/TASI）,采用甘肃柳园-方山口地区获取的高空间分辨率的高光谱遥感数据,开展了航空高光谱遥感金矿床定位模型及找矿应用研究。提出了航空高光谱遥感金矿床定位模型的构建思路,强调将目标（蚀变矿物及其组合）与背景（控制要素和成矿环境）相结合,而不是以往只重视蚀变信息,而忽视蚀变所处的地质环境;开拓出“矿床尺度的矿物精细填图技术”,并建立了工作流程,解决了建模的技术关键,明显提高了航空高光谱遥感技术在矿床范围内的填图效果。在此基础上,选择柳园-方山口地区5个各具特色的金矿床,构建了不同于其他地质勘查技术建立的5个矿床定位模式,属航空高光谱遥感矿床定位模式,为该区的高光谱遥感模式找矿奠定了基础。经对5个定位模式共性的地质分析,探讨了金矿床的形成过程,对该区的金矿床形成机理,从高光谱研究角度提出了新看法。运用所建立的定位模型,结合确立的金矿评价准则,开展了模式找矿工作,结果在柳园-方山口地区前人不知的盲区发现了3处值得进行深部探索的成矿有利地段,取得了明显的找矿效果。实践表明,航空高光谱遥感金矿床定位模型研究具有重要的理论意义和找矿价值。     

山东省重点地区矿产勘查开采遥感动态监测探析

为打击各类违法采矿行为,自2007年起山东省在全省基岩裸露区开展了多轮次矿产勘查开采遥感动态监测,及时发现了各类违法勘查开采矿产资源行为,为监测区矿产资源监管提供了执法依据。结合山东省矿产勘查开采遥感动态监测工作现状,探讨了矿产勘查开采遥感动态监测相关工作内容及要求。     

甘肃龙首山芨岭铀矿床碱交代型铀矿化蚀变航空高光谱识别

甘肃龙首山铀成矿带是中国内陆一条重要的铀成矿带。芨岭铀矿床是龙首山成矿带中典型的碱交代型铀矿床,蚀变种类繁多,且与铀矿化关系密切,利用航空高光谱技术可以从宏观上获取芨岭铀矿床地表蚀变、构造、岩性分布信息,为芨岭矿床及周边铀多金属矿产勘查提供依据。本文采用CASI/SASI/TASI航空高光谱遥感技术,对甘肃龙首山地区芨岭碱交代型铀矿区及周围地表出露的热液蚀变进行了研究,识别出了碱性长石、赤铁矿、透闪石、中铝绢云母、高岭石、石英（硅化）等与碱交代热液作用演化密切相关的蚀变矿物,并将蚀变矿物与构造、岩性等要素进行了综合分析。研究表明,碱性长石、透闪石、中铝绢云母和石英（硅化）等蚀变矿物分别代表了芨岭及周围地区碱交代热液作用过程中早期碱交代、中期中性交代、晚期酸性交代等不同演化阶段的热液蚀变作用;芨岭铀矿区碱交代热液作用的主要通道是区域不整合面、深大断裂、不同岩性接触带的复合体,马路沟铀矿控矿断裂的芨岭矿区段明显发育透闪石、中铝绢云母、硅化与碱交代作用相关的热液蚀变。根据芨岭铀矿床的航空高光谱遥感特征,提出了龙首山碱交代型铀矿找矿的主要预测判据。这些判据对龙首山的铀矿找矿新区预测和老矿点、异常点的新评价具有重要的意义。     

黔东北伴生-次生矿物遥感数据组合式挖掘与隐伏锰矿信息提取

以黔东北锰矿矿集区为例,通过分析含锰岩层、矿床和矿体特征,确定以伴生的黄铁矿、绿泥石和次生的锰氧化物作为锰矿化遥感信息提取的间接标志;在此基础上,采用基于主成分分析、支持向量机和蚁群算法的组合式数据挖掘方法,提取了研究区ASTER遥感图像的锰矿化信息,进而圈定了遥感光谱异常区。经与已探明的矿床对比,在空间分布上有较好的一致性。研究结果表明,提出的基于伴生和次生矿物遥感数据的组合式挖掘隐伏方法体系,圈定"大塘坡式"锰矿成矿有利区,具有可行性和实践意义。      

基于多源遥感数据的断裂构造提取方法研究——以南水北调中线工程核心水源区为例

以南水北调中线工程核心水源区为例,利用中、高分辨率光学影像、雷达影像和数字高程模型等多源遥感数据,开展断裂构造提取方法研究。综合利用多源遥感数据的对地穿透能力、光谱信息和空间几何信息,进行图像增强、融合处理和三维地形分析,突出目标区断裂构造的影像标志。通过多源遥感解译,结合现场调查验证,初步查明目标区内3条主要断裂的几何展布信息,为该区的活断层探测和地震危险性评价提供参考。     

基于多源遥感数据的城市扩张监测与分析

有关建成区空间分布的研究是城市发展规划的重要组成部分,针对单一数据源不足以提供准确、及时的建成区信息的问题,提出了一种结合Landsat数据和夜光遥感数据的城市扩张监测方法。该文以Landsat影像与夜光遥感影像为数据源,采用SVM分类方法和突变检测阈值分割技术,提取2004—2016年的原济南市、泰安市、原莱芜市的建成区范围,然后引入城市扩张强度、紧凑度、重心轨迹转移分析和等扇形分析等指标,来定量分析城市扩张的时空变化特征。结果表明:从2004—2016年,研究区建成区面积增加了508.06km~2,原济南、泰安市均以外延式的城市发展为主,主要的趋势是北部、西部和南部;而原莱芜市则以填充型的城市发展为主,紧凑度高于其余两市,西北方向处于扩张速率的高值区;其中城市扩张强度指标定量地反映出在2004—2007年间研究区城市化进程取得重大突破,是区域城市化进程的重要阶段。相较于单一数据源,引入夜光遥感数据,可以更快速高效地提取城市建成区信息。     

关键生育期冬小麦和油菜遥感分类方法

农作物空间分布的遥感识别是地理学、生态学和农学等多学科研究的前沿和热点,多源遥感数据在其中发挥着重要的作用。本研究结合冬小麦和油菜的种植及生长特点,以安徽省合肥市为研究区域,利用ZY-3、Sentinel-2和GF-1等多源遥感影像数据,以高程、坡度等数据为辅助信息,结合以多尺度分割、最邻近法和阈值法等为主要步骤的面向对象的分类方法,提取研究区合肥市冬小麦和油菜种植的空间分布信息。结合来自于GVG农情采样系统和Google Earth高分辨率影像上获得的地面验证数据进行分类精度验证,计算得到分类结果的混淆矩阵,并根据混淆矩阵数据计算出分类的总体精度为94.43%,Kappa系数为0.914。结果表明,本研究提出的方法能够有效地区分在冬小麦和油菜的混种区域里两种作物种植区域的空间分布,且这种多种策略相结合的分类方法体系,能够适用于其它区域甚至是更加大尺度上的作物分类。     

Impacts of internal waves on chlorophyll a distribution in the northern portion of the South China Sea

Internal waves can bring nutrients to the upper level of water bodies and facilitate phytoplankton photosynthesis. Internal waves occur frequently in the northern portion of the South China Sea and inflict an important effect on chlorophyll a distribution. In this study, in-situ observation and satellite remote sensing data were used to study the effects of internal waves on chlorophyll a distribution. Based on the in-situ observations, lower chlorophyll a concentrations were present in the middle and bottom level in areas in which internal waves occur frequently, while the surface chlorophyll a distribution increased irregularly, and a small area with relatively higher chlorophyll a concentrations was observed in the area around the Dongsha Island. Satellite remote sensing showed that the chlorophyll a concentration increased in the area near Dongsha Island, where internal waves frequently occurred. The results of the increased chlorophyll a concentration in the surface water near Dongsha Island in the northern portion of the South China Sea indicated that internal waves could uplift phytoplankton and facilitate phytoplankton growth.     

ETM+遥感影像构造解译在找矿预测中的应用——以安徽钟姑山地区为例

安徽钟姑山地区位于扬子准地台下扬子台坳带宁芜火山岩盆地南段,属长江中下游铁矿成矿带,多以隐伏矿床为主。以陆地卫星遥感影像为基础通过遥感构造解译发现了一批新的隐伏断裂构造。通过遥感蚀变信息和地磁异常信息的叠置分析,共圈定A级预测区4个,B级预测区2个,C级预测区1个,为当前钟姑山铁矿资源勘查提供了有价值的新的依据。     

矾山铜钼矿区重金属与覆盖植被胁迫相关性光谱特征

高光谱遥感在地物精细探测方面具有较高的精度,能够实现弱缓信息的提取。应用高光谱遥感技术研究福建矾山高植被覆盖铜钼矿区重金属铜铅等元素与覆盖植被光谱胁迫相关性。通过对比分析矿区与非矿区典型植被光谱特征,在光谱特征分析结果基础上得出矿区典型植被均不同程度受到了重金属元素胁迫,并造成光谱曲线发生变异。在分析结果基础上,结合植被地球化学数据建立重金属与植被光谱胁迫相关性数学模型,提出矿区重金属与覆盖植被胁迫相关性。依据该模型可获得金属元素的空间分布,最终实现高光谱遥感技术在高植被覆盖区地质找矿中的应用。      

甘肃省席芨水地区遥感蚀变信息提取及找矿远景分析

在地质工作程度较低、基岩出露较好的地区,充分重视遥感数据的使用,可有效地缩小工作靶区,提高找矿效率。该文以甘肃省席芨水地区为研究区,基于ETM+遥感数据,利用多元数据分析、准归一化、掩膜分析、主成分分析、密度分割等方法,从Landsat7ETM+数据中提取金矿化蚀变信息。在遥感地质解译的基础上,充分分析提取的羟基异常和铁染异常,结合区域地质特征、区域成控矿条件及区域物化探异常特征等,尽可能去掉假、弱异常。结果表明:该方法能有效消除植被、水系、阴影等干扰信息的影响,从遥感数据载体中提取微弱的金矿化蚀变信息。提取的矿化蚀变信息与断裂构造具有较好的相关性,主要分布于断裂构造交会处、断裂与岩体交会处等成矿优势部位,对今后的找矿工作具有一定的指导意义。     

基于高分辨率卫星遥感技术的风化层厚度制图方法

区域尺度风化层厚度是制约民用和军事地质工程施工、陆域军事交通能力重要因素之一。传统方法通常都需要大量的野外踏勘和实地采样,效率较低,在人迹罕至、人不能至的地区无法完成。因此,利用高分辨率遥感技术开展区域尺度风化层厚度制图研究具有非常重要的意义。在野外调查的基础上,利用国产高分二号卫星数据,采用人机交互目视解译方法获取研究区岩性、土地覆盖类型分布图,并基于ASTER GDEM数据获取地形地貌图像;然后,以坡度、岩性、土地覆盖类型为影响因子,基于云模型理论和方法综合评估获取研究区的风化层厚度图,制图结果与野外验证数据吻合度较好,精度可达81.69%。      

一种基于移动窗口的城市绿度遥感度量方法

针对城市绿度空间分布特征难以描述且合理性难以度量的问题,在基于多光谱遥感数据和激光雷达数据（LiDAR）获取高精度城市建筑物与绿地信息的基础上,本文提出一种基于移动窗口的城市绿度遥感度量方法。其通过遍历研究区像元,建立了移动窗口内的城市绿地面积与固定窗口面积之间的关系,计算了中心像元的绿度指数,并与传统的格网法、缓冲区法进行了比较。研究结果表明：该方法建立的绿度指数,能很好地反映城市居民在区域内接触城市绿地的概率及其空间分布特征,与格网法和缓冲区法相比,有效避免了格网法产生的边缘效应,并解决了缓冲区法空间不连续性的问题,实现了区域范围内任意点的城市绿度度量。该方法为城市绿地度量、城市规划、管理提供了一种新视角。     

Landsat-8影像的LDA模型变化检测

变化检测一直是遥感研究领域的热点,随着遥感技术的不断发展,新型数据源不断涌现,使传统遥感变化检测方法面临新的挑战。本文以Landsat-8影像为主要数据源,使用影像分割算法,设计2期遥感影像的文档-单词映射,将影像中所有的像元作为视觉单词,利用LDA模型将影像文档从单词空间转换到主题空间进行表达。在此基础上,结合实地调查对变化区域进行检测和验证,形成一套面向对象的LDA模型变化检测方法。研究表明：基于图斑的分析可有效消除以像元尺度进行变化检测产生的椒盐现象;利用LDA模型构建的变化检测方法能较好地实现影像文档特征的统一表达,有效去除2期影像相同地物因光谱差异导致的变化误检验;与差值法和波谱角等常规遥感变化检测方法相比,该方法能有效地减少错漏判,提高遥感影像变化检测的正确率,为中高分辨率遥感影像的变化检测提供新思路。     

基于高光谱岩心扫描的蚀变矿物光谱特征分带及其在找矿勘查中的应用——以山东省郗山稀土矿为例

本文对郗山稀土矿进行实物地质资料数字化工作的基础上,重点对该矿钻孔岩心进行高光谱扫描,利用光谱诊断特征进行蚀变矿物识别,识别出热液蚀变矿物主要有蒙脱石、伊蒙混层、伊利石、高岭石、碳酸盐矿物、金云母、绿泥石、白云母、蛋白石、石膏等,其中与稀土矿化关系密切的主要为金云母、绿泥石,总结了蚀变分带特征,提取主要蚀变矿物的光谱特征参数,实现主要蚀变矿物在钻孔垂向上的半定量表达。对主要蚀变矿物各自特征峰位置进行特征峰位移统计,发现主要蚀变矿物各自特征峰位移明显区域与矿化(矿体)段(热液蚀变带区域)具有良好对应一致性。其中,Al-OH峰位,即2200nm特征峰位置(Pos2000),在2190～2220nm之间进行“漂移”,且普遍大于2205～2210nm部位能准确指示热液蚀变带区域,可用于指示成矿环境,确定找矿方向及预测找矿,是郗山矿区稀土矿体找矿的又一重要标志。     

基于GF—6卫星的棉花种植面积提取研究——以山东省夏津县为例

国产高分卫星6号（简称GF6）具有高分辨率、宽覆盖、高质量和高效成像等特点,可为农业资源遥感监测提供可靠的数据支撑。本研究以GF6卫星影像为主要数据源,综合利用遥感技术理论和方法开展对夏津县棉花种植面积的提取研究,利用同时相的哨兵2号（简称Sentinel2）影像解译结果进行对比分析。研究结果表明：基于GF6卫星的夏津县棉花种植面积提取方案高效、准确,提取精度明显优于Sentinel2卫星,进一步证明了新增了红边波段的GF6卫星能够显著增强作物的识别能力,其在大规模作物种植信息提取方面具有广阔的应用潜力。     

孤东油田植被演化遥感分析

本文利用从1984-2001年多时相的TM和ASTER等遥感数据,对孤东油田近二十年来的植被演化规律进行研究,分析油田开发的不同阶段对植被的影响。结果表明,在油田开发初期,植被遭到毁灭性的破坏,使区域生态环境严重恶化。油井建成后,被破坏的生态环境逐步得到恢复,并向着顺向演替的方向发展,目前孤东油田的生态环境正在向着良性循环方向发展。