Landsat_8OLI 数据在遥感找矿预测中的应用

李智斌，刘泽宇

（1.甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050；2.中科智能识别产业技术研究院有限公司，天津 300457）

遥感综合成矿预测是以遥感地质解译和矿化蚀变信息的提取作为基础，充分分析区域成矿地质背景与成矿条件，结合研究区相关的地质、物探及化探成果资料，采用现代成矿理论圈定找矿远景区的一种行之有效的找矿预测新方法。

该方法首先要全面收集研究区内相关地质、物探、化探、遥感数据和图件以及部分矿床地质、成矿预测等资料，以OLI 数据为基础，运用计算机图像数据处理技术，进行基础图像处理，利用已有地质、矿产、物化探成果资料研究分析，建立研究区主要成矿带岩石、地层、构造、矿化蚀变的主要解译标志；然后针对性选取波段进行遥感矿化蚀变信息提取，并进行分级与筛选，编绘遥感蚀变信息提取图，结合区域地质背景、成矿条件、物化探成果、遥感解译成果，进行多源信息的综合剖析，总结找矿规律，建立找矿模式，确定找矿靶区及成矿预测区，为进一步找矿等工作提供科学的依据。

OLI 数据的遥感图像对于各类地质体的显示较为清楚，遥感解译效果相对较好，因而，本文选取甘肃省夏河县塔哇-尕加莫贡玛地区为研究区，采用了时相为2013 年10 月11 日云量和积雪覆盖度相对较低的美国Landsat-8 卫星OLI 数据（数据来源于中国科学院地理空间数据云）进行成矿预测研究。

1 遥感地质解译

遥感地质解译是通过对遥感数据进行预处理和图像增强处理，对输出的图像结合野外地质调查进行遥感影像单元的划分，从而解译识别出岩性单元及地质构造。

制作图像前先对影像进行预处理，依据多光谱第八波段对三个可见光波段进行辐射精校正，并进行必要的图像增强，输出为成色调连续、清晰、色彩饱和的高质量影像图片，供解译使用。本次研究所使用的遥感图像为经B752+8融合的OLI数据1:5万假彩色合成卫片。主要用于区域地层、岩石、构造等解译和判读，编制遥感解译图。卫片中标注的经纬度等与1:5 万航测地形图的标注基本吻合。

遥感影像单元是以某种色彩组合或图像结构、构造为特征的可分影像标志体，其边界清晰，具有一定规模。遥感解译运用目视解译、人机交互式解译、计算机自动（半自动）识别方法进行，采用初步解译、详细解译和最终解译三级解译方式客观真实地提取地层、岩体、构造和成矿有关的地质信息。

遥感地质调查成果显示，在甘南地区遥感影像资料对线状构造解译程度较好，对地层的解译程度一般，只能解译到系级岩石地层单位。环状构造是由中生代侵入岩体或是断裂构造引起的环形构造，经验证多由中酸性侵入岩引起。

2 蚀变信息提取

遥感异常提取的全部工作通过人机对话在计算机平台上完成，主要使用的软件有ENVI5.1、Mapgis 等，本次研究采用应用最为广泛的特征向量主成分分析法，对预处理后的图像进行PCA 分析，根据判定准则选择蕴含矿化蚀变信息的有效成分并对其进行分级筛选，编制遥感蚀变信息提取图。

2.1 数据预处理

在遥感异常提取前需对原始数据进行一些图像预处理，通过辐射定标和FLAASH 大气校正消除大气散射等影响，获取真实的地表反射率，对影像进行裁剪去除研究区范围外的多余数据，得到最终研究区影像数据（图1）。

图1 甘肃省塔哇-尕加莫贡玛地区遥感影像图

此时的影像数据中依然包含雪、植被、水体、阴影等干扰因素，对于蚀变矿物信息提取存在极大的干扰，需要分别建立水体和植被的掩膜，去除这些非地质因素。本次研究分别采用了归一化植被指数和归一化差异水体指数来提取植被和水体，并通过Band Math 功能将其合并生成综合掩膜，可以有效的减少对蚀变信息提取的干扰。

2.2 矿化蚀变信息提取

本次工作同样选取crosta 法进行研究，借助强大的遥感图像处理软件ENVI 可以方便而且快速的进行矿化蚀变信息提取。该方法分别通过OLI2、OLI4、OLI5、OLI6 和OLI2、OLI5、OLI6、OLI7 的波段组合来进行主成分分析，处理后的某个新的成分可能集中了铁染和羟基蚀变信息，通过一定的判断准则选择出含有异常的新成分。

由OLI2、OLI4、OLI5、OLI6 等4 个波段进行主成份变换（PCA）提取褐铁矿化、赤铁矿化、黄铁矿化等了铁染蚀变信息，判断准则是：OLI4 的系数应与OLI2、OLI5 的系数相反[1]（表1），表中PC4 符合该判断准则，故选择PC4 作为异常信息增强图像。

表1 PCA[2，4，5，6]主成分特征向量表

由OLI2、OLI5、OLI6、OLI7 等4 个波段进行主成分分析提取包括高岭土化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等的羟基蚀变信息[2]，判断准则是：OLI6 系数与OLI7、OLI5 的系数符号相反，OLI2 一般与OLI6 系数符号相同（表2）[3]，表中PC4 符合该判断准则，故选择PC4 作为异常信息增强图像。

表2 PCA[2，5，6，7]主成分特征向量表

2.3 遥感异常等级划分

本次研究通过门限法对提取的矿化蚀变信息进行分级从而划分矿化蚀变信息的等级，即以X+Kδ 确定异常下限，X 为背景值，δ 为标准差，选定不同的K 值进行阈值分割，羟基蚀变异常信息的K 值采用2、2.5、3，铁染异常信息采用1.5、2、2.5，依次来划分出三级至一级蚀变异常。采用5×5 中值的滤波处理去除孤立点，得到研究区蚀变异常图，在计算机筛选处理后成图基础上进行遥感异常圈定，圈定中结合地质资料人为分析，对于由第四系干扰等因素所形成的假异常进行舍弃，然后结合区域成矿地质背景及构造条件、物化探成果进行遥感异常的圈定。

通过蚀变信息提取，调查区见多处异常信息异常主要位于次级断裂两侧，异常轴线走向顺延构造走向，局部呈致密斑块状，异常密度较大。在研究区内共圈定出遥感异常6 处，羟基异常与铁染异常位置重现性一般，总体羟基异常较多，铁染异常相对集中但整体较弱。

3 遥感找矿预测

遥感成矿预测理论的研究始于上世纪，涌现出了许多具有代表性的理论成果，本次研究主要依据多源信息成矿预测理论，结合了相似类比、求异及地质条件组合控矿理论，运用MapGis将地质、遥感、物化探等多种方法所获得的信息在空间位置上进行叠加，综合多源数据进行成矿预测[4]。

通过对区域典型矿床成矿规律和找矿模型的研究，确定研究区内主要的遥感找矿标志为遥感影像反映的线、环及线环交截部位，羟基、铁染异常与线、环构造叠加较好部位，是遥感找矿预测的主要靶区。参照主要成矿带和典型矿床的矿化蚀变信息进行解译识别，结合前人地质、矿产等研究成果，圈定出具有进一步找矿价值的找矿靶区1 处，为希仓隆哇找矿靶区。

该靶区位于位于塔哇幅西部希仓隆哇一带，存在于YG-12号遥感异常的中东部（图2），遥感异常主要是羟基异常，铁染异常极少。此外，在遥感影像上可清楚地看出，靶区内存在有两处明显的线性构造，为北北西向和北西西的断裂，在主断裂周边，次级断裂极其发育，且存在一个环状构造，可能存在隐伏的侵入岩体。

图2 希仓隆哇找矿靶区遥感影像图

经实地查证，遥感异常主要与热液蚀变作用有关，异常区内断裂发育，目前该区已发现希仓隆哇金矿点，对应1:5 万水系沉积物测量AS25 综合异常，AS25 综合异常元素组合复杂，以中、低温元素异常为主，主元素为Au，特征元素组合为Ag、As、Hg；Au39 元素异常Au 最大值为1402.00ng/g，超过了1 克/吨，是寻找中低温热液型金矿床的有利位置。

4 结论

本次工作在对研究区遥感数据进行预处理和图像增强处理后开展了遥感地质解译，采用“主成分分析”方法提取铁染和羟基烛变信息，最后依据多源信息成矿预测理论进行遥感成矿预测，圈定了具有进一步找矿价值的找矿靶区一处，与已知矿产和新发现的矿化线索套合较好。因而，以遥感地质解译和矿化烛变信息的提取作为基础，通过多源信息综合剖析的遥感综合成矿[4]预测在找矿预测中可以起到良好的先导作用。