基于主成分分析法对遥感蚀变异常提取以内蒙古伊和诺尔地区15万矿调为例.doc

基于主成分分析法对遥感蚀变异常提取——以XX伊和诺尔地区1:5万矿调为例王烜 雷广新 江洋 〔XX省地质勘查院 XXXX，116100〕摘要：主成分分析法是遥感蚀变异常提取的有效方法之一，作者在开展伊合诺尔等两幅1:5万矿调过程中采用该方法对该区遥感数据进展处理，并对其铁染、羟基蚀变异常提取，绘制1:5万遥感蚀变异常图，圈定了七个成矿靶区通过地质填图，与矿床〔点〕吻合，说明该方法在地质找矿过程中是行之有效的，同时也为下一步地质填图以及找矿提供依据，故此方法应值得进一步推广关键词：主成分分析法伊和诺尔地区 遥感 矿化蚀变异常提取0 引言对于遥感蚀变提取有多种方法，主成分分析法为目前较流行的一种方法，此法运用矿物的对光波的反射率等特征，对特征矿物进展提取，对研究成矿规律起较好的指导意义作者在开展伊合诺尔等两幅1:5万矿调过程中采用此方法对研究区进展遥感蚀变提取，圈出多处成矿靶区，通过实际验证，结合地质填图，发现与矿床〔点〕吻合较好，取得较好的效果，为进一步找矿提供了信息本文将简单介绍此方法流程，意在交流1工作区根底地质概述研究区位于XX自治区呼伦贝尔市新巴尔虎右旗伊合诺尔地区包括伊合诺尔等两个1:5万图幅，总面积650km2。

1.1构造单元划分及特征测区位于西伯利亚地台东南外缘，额尔古纳—呼伦深断裂西侧，外贝加尔褶皱带与大兴安岭褶皱带之衔接地带南东临得耳布尔深断裂，北西与蒙古接壤北东向的得耳布尔深断裂不但是本区与南东华力西褶皱带的分界断裂，其制了区域构造线的方向、岩浆活动、沉积作用和有关的内、外生矿产成矿作用1.2地层测区属北疆—兴安地层大区、兴安地层区、额尔古纳地层分区；中、新生代属滨太平洋大兴安岭—燕山地层分区、博克图—二连浩特地层小区测区出露有新元古界青白口系、中生界侏罗系、白垩系及新生界新近系、第四系1.3侵入岩测区侵入岩出露较少，总计有大小不等的六个侵入体，总分布面积约120Km2,其中出露面积相对大的岩体有2个，依同位素测年及各地质体间彼此切割关系，其形成时期可划分为二叠纪和白垩纪两个时代1.4火山活动与火山岩测区位于大兴安岭-燕山火山活动带之根河-二连浩特火山活动亚带呼伦湖岩区测区位于满洲里—克鲁伦浅火山盆地北侧西段，区内火山岩均属中生代，岩石类型较多，为一套基性、中性及酸性火山岩1.5变质岩测区内的变质作用主要有区域变质作用、动力变质作用、热接触变质作用等，并形成相应的变质岩石，以区域变质为主。

1.6断裂构造区内断裂构造较发育，主要有规模较大的北东—北东东向吉布呼郎特断裂带和规模相对小的北西向断裂，次为近南北向断裂1.7矿产测区位于得耳布尔中生代铜、银、金、铅锌、钼多金属成矿带西南段之满洲里—新巴尔虎右旗Pb、Zn、Cu、Ag、Au成矿亚带乌努格吐山—新百路克斑岩型铜钼、热液型铅锌成矿集中区与甲乌拉—查干布拉根热液型银铅锌成矿集中区，目前测区的矿床共计2处，均与火山活动有关2 遥感异常数据处理2.1遥感数据的选取本次选取的遥感数据为美国Landsat7 ETM+数据，该数据图像可用数据谱段较多，用于遥感地质解译中的应用很多，在1:5万遥感地质解译有着广泛应用该数据为2002年4月2日接收，条带号125-026，〔可见光波段空间分辨率30m，全色通道空间分辨率15m〕〔图2-1〕遥感蚀变异常提取对ETM+原始数据的质量要求较高,因此在着手异常提取前,必须对待用的ETM+数图2-1 Landsat 7数据Band1影像Fig.2-1 Band1 image based on Landsat7 data据进展严格的筛选为了更多地获得与矿化蚀变有关的信息，一般要求ETM+数据的时相尽可能地选择在植被发育弱、冰雪覆盖较少的季节，同时要求数据获取期间，研究区云量较少。

本次所选取的数据，满足以上要求2.2图像辐射定标与大气校正在做蚀变提取时，首先应该做辐射定标，即将图像的DN值转换为辐射值本次采用ENVI软件下的辐射定标功能对ETM数据进展定标定标后，图像为BSQ存储模式，应将其改为BSL或BSP模式才可进展大气校正由于ETM中的蓝光波段〔即Band1〕容易受到大气的影响，发生散射现象，故为了消除大气的影响应对图像进展大气校正本次运用ENVI软件下的FLAASH模块对图像进展大气校正2.3 遥感影像的投影转换及几何校正2.3.1、图像投影转换收集的Landsat7 ETM+遥感数据坐标系统属WGS84坐标UTM投影，与工作区根本地理地质数据坐标系统不同，需要进展投影变换，本次区调工作所使用的地形图为54坐标系统，故把属WGS84坐标UTM投影的遥感影像数据转换到54地理坐标高斯投影6度带20分区2.3.2、图像校正与配准图2-2 地形图上控制点分布Fig.2-2 Distribution of control point on the topographic map图2-3 控制点数目与均方根误差Fig.2-3 The number of control point and root-mean-square error主要包括以下工作：1〕对矢量化的根底地形图转换成栅格地图数据，利用标准图幅信息，把公里格网交点作为控制点，生成带有地理坐标的栅格地图数据。

选取控制点9个，控制点均匀的分布在公里网格穿插点〔图2-2〕，控制点最大RMS误差为0.3601，全幅平均0.2573〔图2-3〕，采用二次多项式模型对ALOS多光谱数据进展校正，采用最近邻元法采样经检查，配准精度满足需要2〕利用带有54地理坐标的栅格地图数据配准校正landsat7 ETM+多光谱数据图像选取45个控制点〔图2-4〕，控制点分布比较均衡，最大RMS误差0.1622，平均RMS0.079960〔图2-5〕，满足配准要求图2-4 ETM+ 432波段组合图像Fig.2-4 Band bination image of ETM+432图2-5 ETM+图像配准参数Fig.2-5 Registration parameter of ETM+ image2.4图像裁剪按照本次工作区域经纬度对图像进展裁剪，裁剪后ETM数据432波段彩色合成图像如图2-62.5多种干扰的去除去干扰工作是通过波谱特征观察，灵活地选用不同的数学方法，将可能形成干扰的非目标地物经数学处理归入干扰窗，去干扰后获得根底图像；并形成掩模，以便进展掩模主分量分析，尽可能地减少干扰物〔水体、植被、云、盐碱地、阴影等〕对异常提取工作产生的影响。

2.5.1、比值分析波段比值分析是根据代数运算的原理,通过比值计算增强各种岩性之间的波谱差异,抑制地形的影响,选用适宜的波段比值进展分析,可增强弱信息对于蚀变矿物就是分析蚀变矿物的波谱曲线,找出斜率变化最大的区间和曲线中的反射峰及吸收谷,确定波谱范围,作比值增强处理,形成突出蚀变信息的图像本次采用Band7/Band1的方式去除积雪、阴影区、云、水域、湿地等的影响；采用NDVI消除植被的影响2.5.2、掩膜分析掩膜技术是较早根据光谱强度进展目标提取的一种有效算法,它是根据地物在某个波段上光谱强度的差异进展分类掩膜主要是对原始图像中代表集中分布的干扰信息像元予以屏蔽,保存包括(矿化)蚀变信息在内的地质体像元本次采用Band7/Band1<3.5进展参数割去研究区云和冰雪；采用Band3>120割去碱滩、盐碱地；采用NDVI>3.5去除植被等〔图2-6〕图2-6 掩膜与ETM〔Band1〕比照图Fig.2-6 parison between mask and ETM(Band1)3 异常提取3.1 铁染异常提取铁染异常主要是指含由Fe3+的矿物引起的矿化蚀变异常，如褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、黄钾铁矾等。

其反射光谱在TM1、TM4波段呈吸收特征，在TM3、TM5、TM7具有较高的反射率根据铁染蚀变的波谱特征，对于铁染蚀变的提取可对ETM1、3、4、5波段做掩膜主成分分析，其异常主成分分量的本征向量应具特点是：ETM1和ETM4的奉献系数与ETM3的奉献系数符号相反，一般ETM3与ETM5符号一样(表3-1)根据这一原那么，对表3-1中PC4向量求反后可反映出铁染蚀变的信息表3-1伊和诺尔地区ETM+(1，3，4，5)波段主成分变换的本征向量矩阵表Table 3-1 The eigenvectormatrix table of principal ponent transform of ETM+(1,3,4,5) in Yihenuoer area本征向量ETM+1ETM+3ETM+4ETM+5PC10.1232470.3181070.4537860.823223PC2-0.217896-0.561452-0.5668970.562068PC30.8802490.158682-0.4441890.051749PC40.403104-0.7472610.524788-0.0608753.2 羟基异常提取羟基蚀变异常主要是由粘土类矿物所引起的异常，如高岭石、地开石、埃洛石、白云母等。

该类矿物在TM7波段呈吸收特征，在TM5波段具有较高的反射率因此，对于提取该类蚀变时依据的原那么是：对ETM1、4、5、7波段做掩膜主成分分析，而异常主成分分量的本征向量应具特点是：ETM7和ETM4的奉献系数与ETM5的奉献系数符号相反 (表3-2)表3-2 伊和诺尔地区ETM+(1，4，5，7)波段主成分变换的本征向量矩阵表Table 3-2 The eigenvectormatrix table of principal ponent transform of ETM+(1,4,5,7) in Yihenuoer area本征向量ETM+1ETM+4ETM+5ETM+7PC1-0.091408-0.351053-0.724894-0.585606PC2-0.301669-0.8796710.3246620.172540PC30.000259-0.068631-0.6066280.792021PC40.949021-0.3134180.033547-0.001775由表2看出PC4分量在ETM+5波段有强反射及ETM+7波段有强吸收,它反映富羟基蚀变的遥感异常3.3后处理后处理的目的是为了进一步优化所提取的异常。

由于进展多种干扰的去除时,工作者一般都存在担忧去除过多,伤害有价值信息的顾虑,故而在异常提取之后尚需进一步仔细观察是否存在剩余干扰造成的假异常,采取数字手段通过后处理对异常加以优化并对异常分量进展0—255的直方图拉伸，方便异常提取3.4门槛化图3-1 铁染蚀变提取图Fig3-1 Map of iron staining alteration information extraction本次异常提取运用ENVI软件的密度分割功能，采取化探异常分级的方法,以R(标准离差)做为尺度,用数倍R值做为阈值,限定异常水平目的是对异常强度进展分级,获得分级异常图铁染异常分级采用3.5，2.5，2.0倍R值做为阈值、对铁染一、二、三级异常再分别采用3*3，5*5，5*5窗口滤波处理，滤波处理的目的是为了去除孤立的异常点所得的铁染各级异常如图3-1羟基异常分级采用2.5，2，1.5倍R值做为阈值, 对羟基一、二、三级异常再分别采用3*3，3*3，5。