Proceso de extracción y clasificación de información basado en características espectrales
1. Estudio sobre las características espectrales de las rocas circundantes cercanas a depósitos de sulfuros metálicos
La Figura 3.3.1 muestra los espectros de reflexión de varias rocas y cuerpos minerales representativos de alteración cercana al mineral en el Este. Curva Qinling. Se puede ver en la forma de la curva espectral que la banda de alteración del sulfuro metálico tiene fuertes características de absorción en la banda azul-verde (0,4 ~ 0,6 micrones) y en las bandas del infrarrojo cercano (0,85 ~ 1,1 micrones, 2,2 ~ 2,4 micrones). Aparecen fuertes picos de reflexión en las bandas roja (0,6 ~ 0,85 micrones) y casi roja (1,28 ~ 1,46 micrones). Las curvas del espectro de reflexión de las rocas alteradas silicificadas y las rocas alteradas que contienen hidroxilo son similares, y sus bandas de absorción todavía están en las bandas de 0,4 ~ 0,55 micrones, 0,85 ~ 1,1 micrones, 1,9 ~ 2,3 micrones, pero en las bandas de 0,6 ~ 0,85 micrones y 1,48. ~ 65 bandas.
Figura 3.3.1 Curvas del espectro de reflexión de rocas alteradas cercanas al mineral y cuerpos mineralizados en el área de East Qinling
①Rocas alteradas caolinizadas; ②Rocas alteradas silicizadas; ③Rocas alteradas con sulfuros metálicos
La Figura 3.3.2 muestra la curva de comparación de los espectros de reflexión de la zona de alteración cerca del mineral y la roca circundante cerca del mineral en el área de East Qinling. En comparación con la curva espectral de la banda de sulfuro metálico, la respuesta espectral tiende a ser plana, sin picos o valles de transición bruscos. Se puede ver por la forma de la curva espectral que cuanto más lejos está la zona de sulfuro metálico (yacimiento mineral) (la mineralización y la alteración se debilitan), más obvia es la tendencia de la curva espectral. Las formas espectrales de la andesita y el mármol son similares, excepto que hay una fuerte banda de absorción en la banda azul-verde de la luz visible (0,4 ~ 0,6 micrones). La curva de la luz roja a la luz infrarroja cercana es básicamente un arco suave. curva ascendente. Aunque hay una absorción débil a 1,4 μm y 1,9 μm, no hay valles de absorción ni hombros de reflexión obvios. El gneis y el granito son líneas rectas y suaves que básicamente no presentan anomalías. También se puede ver en la comparación espectral de diferentes tipos de alteración y diferentes rocas circundantes cerca de la mina que las curvas espectrales son relativamente densas en las bandas de 0,4 ~ 1,4 micrones y 1,9 ~ 2,5 micrones, y la diferencia de reflexión es grande sólo en las bandas de 1,4 ~ 1,9 banda.
Figura 3.3.2 Curvas del espectro de reflexión de rocas alteradas cercanas al mineral y rocas circundantes en el área de East Qinling.
①filita; ②gneis; ③mármol; ④andesita; ⑤roca alterada silicificada
Las características de la curva del espectro de reflexión anteriores muestran que las rocas alteradas y las rocas no alteradas tienen diferencias obvias en los espectros de reflexión. la banda de 1,4 ~ 1,9 micrones tiene la mejor dispersión, es decir, la banda Landsat-TM5 debería ser la banda más básica para extraer información de alteración de la mineralización. La banda de 1,9 ~ 2,4 μm también tiene una cierta tendencia a la dispersión y Landsat-TM7 se puede utilizar como banda auxiliar. La banda de 0,4 ~ 0,6 micrones es una banda fuertemente absorbente en comparación con la banda de 1,4 ~ 2,5 micrones, y Landsat-TM 1 y 2 se pueden utilizar como bandas de combinación ideales.
La Figura 3.3.3 muestra las curvas de ondas de reflexión de los bosques latifoliados en diferentes condiciones. Se puede ver en la forma de la curva que a medida que la enfermedad de la planta empeora, la absorción en las bandas de 0,6 ~ 0,7 micrones, 1,4 ~ 1,6 micrones y 1,9 ~ 2,4 micrones salta gradualmente. Por el contrario, el pico de reflexión en las bandas de 0,7 micrones. ~ Disminuye la banda de 1,4 micras. Desde la perspectiva de la discreción y agregación de las curvas, la dispersión de bandas de 0,6 ~ 1,8 micrones y 2,0 ~ 2,5 micrones es la mejor. Por lo tanto, Landsat-TM4 y las 7 bandas intermedias se pueden utilizar como banda de aplicación básica, la banda de 0,4 ~ 0,5 micrones es una banda de absorción relativamente fuerte y, entre ellas, Landst-TM1 se puede utilizar como banda de adaptación básica.
Según el principio de operación algebraica, cuando la diferencia de reflectividad entre las bandas es similar pero la pendiente de la curva es diferente, la relación entre la banda de reflexión y la banda de absorción puede expandir la diferencia espectral de la objeto terrestre hasta cierto punto y muestra el rango dinámico. La Tabla 3.3.1 es una tabla numérica de diferentes relaciones de combinación calculadas en base a datos del espectro de reflexión de objetos terrestres.
Como se puede ver en la tabla, Landsat-TM 5, 7 y 1, como bandas de aplicación básica, bandas auxiliares y bandas coincidentes para la extracción de información de zonas de rocas alteradas, pueden maximizar la visualización de rocas alteradas con capa de hierro, silicificación y caolinización. , la diferencia espectral del fondo de roca circundante caracterizada por la sericitización. Se necesita más área.
Figura 3.3.3 Curvas del espectro de reflexión de la vegetación (saúco) en la zona minera de oro de Shanggong en la provincia de Henan en diferentes condiciones.
1—Normal; 2—Período de intoxicación débil; 3—Período de intoxicación grave
Según el tipo de zona de alteración, 7/1, 7/2, 5/1, 5 /2 La relación puede resaltar la información de rocas alteradas dominadas por Fe3+ hasta cierto punto. Según investigaciones experimentales, el procesamiento de la relación de mezcla [(tm3×tm4)-k]/tm7 comprime en gran medida la información de fondo inalterada, y la síntesis de la relación tm5/1(r)+tm7/1(b)+[(tm3×tm4 ) -k]/tm7(g) se puede utilizar en la imagen compuesta a escala. Las bandas de sulfuro metálico deben ser de color rojo oscuro, las bandas de caolín y sericita deben ser de color amarillo brillante y el fondo inalterado debe ser cercano al cian (ver figura en color). .
Tabla 3.3.1 Lista de proporciones de bandas características de mineralización por detección remota en la provincia occidental de Henan
La Tabla 3.3.1 muestra los valores de diferentes proporciones de combinación calculados en función de los datos del espectro de reflexión. de la vegetación en diferentes estados. Se puede ver a partir del valor numérico de la relación combinada que como información de extracción de iones de metales pesados que envenenan la vegetación, Landsat-TM4 y 7 bandas obtuvieron mejores diferencias espectrales. Si se resaltan áreas gravemente dañadas, se requiere un procesamiento de relación de banda mixta, como COSTM4×TM7-K. Según el estudio experimental, la síntesis de la relación [coste M4×TM3-k](r)+TM4/TM 1(b)+TM7/TM 1(g) imagen muestra que el área severamente dañada es naranja y el área ligeramente dañada está cerca del blanco, el área normal está cerca del cian. También puede utilizar la imagen TM4(R)+TM7(B)+[COSTM4×TM7-K](G). El área normal es roja, el área ligeramente dañada está cerca del rosa y el área severamente dañada está cerca del rosa. blanco.
2. Principio de aplicación del modo característico del espectro de reflectancia
Debido a que la mayoría de las pruebas del espectro de reflectancia de las rocas se realizan en condiciones interiores, la reflectividad de las rocas registrada por los sensores de detección remota es un reflejo de las condiciones naturales. . La vegetación, el suelo, el agua y otros factores del entorno natural a menudo distorsionan las características del espectro de reflexión de las rocas. Para las zonas de alteración casi mineral, la información de alteración de la mineralización proporcionada por los satélites de detección remota a menudo está relacionada con la información del agua, el suelo y la vegetación en la zona de alteración de la mineralización. Cuando la zona de alteración mineralizada contiene elementos altamente tóxicos como arsénico, mercurio y elementos de plomo y metales pesados, puede envenenar la vegetación a gran escala. Cuando la zona de alteración está sujeta a una fuerte erosión y meteorización, los residuos en la superficie son en su mayoría agregados de minerales arcillosos silíceos y que contienen hidroxilos. La escala de dichos residuos erosionados puede exceder con creces el rango de distribución de la zona de alteración. Por lo tanto, en el proceso de extracción de información de alteración se debe considerar la existencia de factores de interferencia, se debe determinar el objetivo de extracción (intoxicación de la vegetación, Fe3++ y OH-) con base en las características de exposición de las rocas alteradas mineralizadas locales, y con base en las características de patrón del espectro de reflexión, utilice diferentes fórmulas operativas para la remediación y el filtrado.
Por ejemplo, la tasa de cobertura vegetal en las montañas Qinling es de alrededor del 70%, y en áreas con bosques ricos puede alcanzar más del 90%. Los principales tipos de vegetación de la zona son los bosques mixtos y los arbustos de robles, pinos, pinos chinos y abedules blancos. Según investigaciones geoquímicas regionales, los depósitos de oro de metales preciosos y no ferrosos en las zonas de Xiaoshan y Funiu suelen ir acompañados de elementos nocivos, principalmente arsénico, y elementos de metales pesados, principalmente cobre, plomo, zinc y molibdeno, que dispersarán el radio del halo en el zona de alteración de oro Genera un halo de toxicidad limitada para la vegetación dentro del rango. Con base en esta característica, se seleccionó como área experimental la ladera norte de la montaña Funiu, donde los restos erosionados son delgados y la vegetación es relativamente venenosa, y se llevó a cabo un procesamiento de proporciones mixtas basado en Landsat-TM3, 4, 5, y 7 bandas que son sensibles al estado de crecimiento de la vegetación. El procedimiento de trabajo se muestra en la Figura 3.3.4.
Figura 3.3.4 Diagrama del programa para extraer aturdimiento venenoso de la vegetación en las montañas Funiu, Henan.
Los ratios TM5/TM4 y TM4/TM3 son los mejores índices de vegetación. Su respuesta al grado de toxicidad de la vegetación es una secuencia inversa, es decir, la reflectividad de la vegetación desde el desarrollo normal hasta la metamorfosis tóxica disminuye en 0,36 ~ 0,61 ~ 1,20 (tm5/tm4) y 6,25 ~ 3,3 ~ 1,3 (tm4/tm3) respectivamente. (o fenómeno de cambio al azul).
TM5/TM1 son sensibles a la reacción de las capas de hierro, especialmente a la toxicidad moderada o superior de la vegetación. Sus coeficientes de relación son 3,38 y 2,90 respectivamente, que son más del doble del valor de fondo. Las áreas de envenenamiento de la vegetación y las áreas de alteración se encuentran en el dominio de alta frecuencia. La información de fondo de baja frecuencia se puede comprimir mediante filtrado y se pueden usar colores brillantes para mejorar y resaltar el dominio de alta frecuencia.
Como se muestra en la Figura ⅰ.1, el área de alto valor de TM4/TM3(B) se encuentra en el área de roca alterada tóxica para la vegetación, y las manchas de color amarillo brillante después de los componentes locales R y G son casi iguales y representan información relacionada con la mineralización. Cabe señalar que este punto amarillo no indica con precisión la ubicación de la alteración mineralizada. Este punto tiende a estar aguas abajo de rocas mineralizadas alteradas debido a su mala ubicación debido a la migración del halo de dispersión.
En el área de Xiongershan-Waifangshan, la mineralización y la alteración se desarrollan a lo largo de la zona de fractura estructural. En la mayoría de los casos, la zona de fractura estructural es una topografía negativa. Excepto por la zona de alteración de la mineralización silicificada expuesta intermitentemente, la mayoría de las áreas están llenas de limonita y materiales arcillosos. Las principales rocas mineralizantes circundantes son la serie de granito y piedra verde del Grupo Archean Taihua y la andesita del Grupo Proterozoico Xiong'er. Por lo tanto, la información que es necesario mejorar son los agregados minerales arcillosos ricos en hidroxilos desarrollados en las zonas estructurales.
Según los datos del espectro de reflexión de los objetos terrestres, la dispersión de objetivos y fondos en las bandas Landsat-TM3, 5 y 7 es buena. Si la zona de alteración se divide aún más, es necesario procesar píxeles mixtos según las bandas Landsat-TM3, 5 y 7. El procedimiento de trabajo se muestra en la Figura 3.3.5 a continuación:
Figura 3.3.5 Diagrama del proceso de extracción del halo mineral de arcilla hidroxi
Se puede ver en el patrón característico del espectro de reflexión de la roca que TM7 /TM1 y TM5/TM4 Los resultados de la relación resaltan el núcleo del halo de alteración: la capa de óxido de hierro de sulfuro metálico. Los resultados de la relación TM3/TM4 resaltan la información de que la vegetación está envenenada por metales pesados. La transformada de Fourier transforma los datos de relación en el dominio de la frecuencia y luego suprime el fondo de baja frecuencia mediante un filtrado alto, de modo que la información de alteración se mejora en gran medida y se restaura al dominio espacial mediante la transformada inversa (IFT) y la transformación inversa (IFT). El área de alteración conocida se utiliza como muestras para determinar el umbral para la segmentación del color. Con base en este umbral, se puede realizar una itinerancia de color falso o una segmentación de densidad de color falso para obtener la placa reflectante ⅰ.
Los métodos de procesamiento para comprimir píxeles mixtos de fondo propuestos en el modo característico del espectro de reflexión incluyen [(tm3× tm4)-k] y [cos-tm4× tm7]-k, donde el valor de k representa la mineralización. Reflectividad (valor de fondo) de las rocas circundantes en la zona de alteración. El método de comprimir el fondo se denomina "expansión lineal por partes" en el procesamiento de imágenes, es decir, todo el rango dinámico del valor de brillo de la imagen se divide en varios segmentos y cada segmento se expande en diversos grados (Figura 3.3.6).
En la figura, L1 es la variable del valor de brillo de la imagen original y L2 es la variable del valor de brillo de la imagen transformada. A1, a2 y a3 son los puntos de interrupción del segmento seleccionado respectivamente. La pendiente entre puntos de interrupción controla la transformación de los valores de brillo en la sección.
En la figura, k1, k2 y k3 son las pendientes de las curvas de transformación de los tramos de carretera correspondientes. Al elegir adecuadamente los puntos de interrupción y las pendientes, puede mejorar el contraste de una imagen de destino dentro de una región específica de valores de brillo o comprimir el contraste de ciertos objetivos.
Figura 3.3.6 Diagrama esquemático de expansión lineal por tramos
La Placa ⅰ es una imagen obtenida a través de un programa de procesamiento de imágenes, con el propósito de extraer información sobre fallas guías de mineral. Para resaltar la información característica de la abundancia de humedad de la vegetación y los cambios en diferentes secciones de la zona de la estructura de la falla, se utilizaron TM4/TM3, TM5/TM1 y TM5/TM2 para el procesamiento de proporciones. Los datos de la imagen del valor de comparación se escalan para obtener una imagen en escala de grises con una escala de grises de 0 ~ 255. Luego encuentre el intervalo de valor de brillo (192, 128, 115) de la información de la característica de fractura en la imagen de relación como punto de interrupción, comprima el área no objetivo a 0, déle al área objetivo una pendiente de expansión mayor y sintetice la imagen expandida. con fractura Cuerpos lineales de importancia estructural, mostrados con precisión en tonos brillantes. Si se le superpone el halo de alteración, la importancia de la falla para el control del mineral será más clara.