基于Landsat 8 OLI的遥感蚀变提取

编者按：围岩蚀变现象是热液矿床成矿作用发生的重要标志之一，使用遥感数据进行蚀变信息提取，能降低找矿成本，提高找矿效率。文章通过将Usgs波谱库的铁染矿物与羟基矿物重采样至Landsat 8 OLI波段，采用主成分分析法对研究区进行遥感蚀变提取。通过对分析研究区蚀变信息，圈定出两个找矿靶区，以期减少找矿工作量以及提升找矿效率，为下一步的找矿活动提供更多支持。

引言

矿产资源是一种不可再生的资源，同时也是经济建设和社会发展的重要物质基础，利用遥感技术进行蚀变信息提取在矿产资源勘查中已得到广泛应用，Landsat系列数据是最常被用到的数据，常用的遥感蚀变提取图像处理方法主要有波段彩色合成、波段比值、主成分分析、光谱角﹑像元分解等。在这些方法中，主成分分析具有实现简单、速度快﹑效果好﹑稳健等优点，本文利用Landsat 8 OLI数据，通过主成分分析法对研究区进行铁染蚀变与羟基蚀变信息提取，通过对研究区蚀变异常结果分析，圈定出找矿靶区，为下一步的找矿活动提供更多支持。

研究概况

研究区自然概况

研究区范围30°10′N-30°50′N;85°29′E-86°23′E，位于西藏自治区的措勒县和昂仁县交界处，措勤县属高原丘陵型和高原宽滩型地貌，境地处羌塘高原大湖盆地带，是高原丘陵型，高原宽滩型地貌。昂仁县地势由东向西逐渐抬升，山脉占据全县总面积的五分之三。

研究区地质概况

研究区主要出露地层有拉嘎组（P1l）、年波组（E2n）、昂杰组（P1a）、帕那组（E2p）、典中组（E1d）、永珠组（C2γ）、砸勒单元（K1Zl）、沙松南单元K1S、仲青单元（K1Z）、日贡拉组（E3r）、花岗闪长岩E2γσΠ、典中组（E1d）、花岗斑岩（E2γΠ）;黑云二长花岗岩（E2ηγ）、石英斑岩（E2λΠ）、第四系洪积物冲积物洪积物（Qhal），冲积物（Qhpl）。

数据处理

研究数据来源

本文数据源使用了Landsat 8 OLI 2018-01-16影像，波谱信息如表1：

研究数据预处理

为了消除大气中各种成分吸收散射的影响，需要对西藏措勤县尼雄地区的遥感数据进行预处理，对OLI数据进行辐射定标、大气校正等手段，得到最终的研究区OLI（7、5、2波段组合）影像（见图1）。

去干扰处理

Landsat 8 OLI中，植被的提取方法为归一化植被指数（NDVI=Band5-Band4/ Band5+Band4）得到植被掩膜;水体提取使用的是倪衡等提出的新型水体指数ⅠNDw8 =Band1-（Band6+Band7）/Band1+（Band6+Band7）;在对第四系进行剔除，进而获得Landsat 8 OLI综合掩膜。

蚀变提取

波谱重采样

研究区铁染矿物主要为褐铁矿与赤铁矿，羟基对应的主要为黏土类矿物如高岭石、绿泥石，将USGS的矿物波谱重采样至landsat 8 OLI波段得到图2。

主成分分析（PCA）

主成分分析法主要是利用各地物相应反射率差别较大的波段进行主成分分析，通常根据需要将影像数据按波段分组进行主成分变换﹐根据含铁离子矿物的波谱特征吸收带对应波段的主成分特征向量的载荷进行蚀变提取。

铁染异常矿物在Band2、Band5有两个吸收谷，Band4、Band6波段可见较高的反射峰;黏土矿物Band2可见反射峰，Band5处可见较小的吸收谷，Band6处的反射率较高，Band7处黏土矿物均出现吸收特征，选择Band2、Band4、Band5、Band6波段与Band2、Band5、Band6、Band7波段分别作为铁染异常和羟基异常的主成分分析波段，计算得铁染异常（表2）与羟基异常（表3）信息，选择第四主分量作为铁染异常与羟基异常的主成分分量。

结果提取

本文采用主分量分析门限法划分蚀变异常等级，将蚀变异常等级划分为3级，即以σ、2.5σ、3σ为阈值从高到低划分为一级﹑二级、三级蚀变异常，通过计算得到第四分量的标准差（见表4），得到研究区蚀变信息图（见图3）。

通过分析铁染蚀变异常与羟基蚀变异常进而划分出靶区Ⅰ、靶区Ⅱ，靶区位置位于影像的南东与南西部位。找矿靶区Ⅰ中蚀变呈现南西-北东分布，羟基蚀变主要位于靶区的南西部分，蚀变形状呈团块状;铁染异常在靶区分布较均匀，形状呈现团块状、条带状;靶区Ⅱ中蚀变在靶区中均匀分布，铁染蚀变主要集中于靶区的东南部，呈现为块状，且一级蚀变集中性较好，羟基蚀变整体分布与河流走向呈现一致，羟基蚀变主要位于地势平坦的区域，综上将其圈定为找矿靶区Ⅱ。

结论

本文利用主成分分析法（PAC）对Landsat8 OLI数据进行蚀变异常信息的提取，主要提取出了研究区内铁染蚀变以及羟基蚀变的异常信息与分布情况;通过对于研究区蚀变异常信息的研究，分析研究区蚀变信息的分布情况，最终圈定出两个找矿靶区以达到减少找矿工作量以及提升找矿效率的目的，以期可以为下一步的找矿活动提供更多支持。

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作者简介：王洪飞（1996—），四川遂宁人，硕士，现就读于成都理工大学。