ETM_遥感影像铁化蚀变信息的提取方法

0引言

蚀变信息提取，传统的方法大多基于对遥感图像的地质解译，结合地质、物化探资料进行综合分析，对成矿靶区进行预测[1]。目前，航天遥感技术的发展为开发应用提供了大量具有实用性的遥感数据。其中，ETM+具有从可见光到热红外的波谱范围，能满足一定矿物、岩石的划分需要[2]，取得了不少成果。利用遥感影像上的蚀变特征，再结合成矿理论可作为成矿预测的主要依据。内蒙古巴彦淖尔地区第四系覆盖面积大，矿化蚀变信息较强,基岩裸露多,植被覆盖较少,很适合利用遥感技术方法来探测该地区的矿化信息。

本文旨在通过对ETM+遥感数据处理，利用主成分分析法和波段比值法提取铁化蚀变信息，从而得出较为理想的找矿技术与方法，以减轻野外工作强度，提升调查工作效能，促进找矿工作的重大突破。

由于成矿热液作用，绝大部分内生矿床都有黄铁矿化、绢云母化、碳酸岩化等蚀变现象，而且蚀变范围比矿床要大得多，这就为蚀变信息提取创造了条件[3]。遥感技术是通过目标物的电磁辐射信息和发射信息来探测目标的，因此电磁辐射的基本原理就成为遥感技术的理论基础[4]。大量的岩石波谱测试资料表明，在可见光——

—红外光谱带中，含铁离子的赤铁矿和褐铁矿化在0.5um处有个低反射区，在0.65um是高反射区。

1遥感信息的提取

1.1数据的预处理

为有效地对图像上代表性地类样区进行波谱分析和找

ETM+遥感影像铁化蚀变信息的提取方法Extraction Methods of The Iron Minerallaztion and Alteration Information from ETM+Remote Sensing Image

车永飞1李满根1刘林清1张更信2赵世龙2

Che Yongfei Li Mangen Liu Linqing Zhang Gengxin Zhao Shilong

（1.东华理工大学，江西抚州344000；2.核工业地质局208大队,内蒙古包头014010）

(1.East China Institute of Technology,Jiangxi Fuzhou344000;2.Geologic Party No.208,CNNC,Inner Mongolia Baotou014010)

摘要:蚀变信息的研究一般利用ETM+遥感数据，通过数字图像来处理的。文中利用landsat7ETM+卫星影像数据，采用主成分分析、比值法，对内蒙古巴彦淖尔地区进行铁化蚀变信息的提取。研究表明，由于受大面积第四系被氧化铁污染的影响，主成分分析提取铁的氧化物类蚀变异常的效果并不理想；而比值法抑制了大面积分布的第四系受氧化铁污染的影响，分析铁化蚀变异常显示效果较为理想，并结合一些遥感图像地质解译，更有利于应用遥感矿化蚀变异常划分找矿远景区，为进一步综合找矿预测提供了依据。

关键词:ETM+；比值法；铁化蚀变

中图分类号：TP753文献标识码：A文章编号：1671-4792-(2009)3-0109-03

Abstract:The study of alteration information generally use ETM+remote sensing data,through the digital image to the deal.In this paper,using landsat7ETM+satellite image data,principal compo-nent analyses and ratio technique are main ways for extracting alteration information in bayanchuoer area，Inner Mongolia.Study shows that due to a large area of Quaternary by iron oxide pollution, the results of principal component analysis for extracting of iron oxide alteration of abnormal were not very satisfactory;while the ratio technique inhibited the large area affected by the distribution of Qua-ternary oxide pollution,the analysis of altered iron abnormalities showed a better bined with some geological interpretation of remote sensing images,using the abnormal mineralization and alteration for remote sensing divides into prospecting potential area for further comprehensive exploration,provided the basis for prediction.

Keywords:ETM+；PCA；Ratio Technique；Iron Alteration

★基金项目：该项目由国防基础科研（A342008027）、江西省

教育厅科技项目（2003、2004）、江西省数字国土重点实验室

（2005）资助ETM+

遥感影像铁化蚀变信息的提取方法

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科技广场2009.3

矿信息提取，图像首先需进行一系列预处理[5]。根据现有资料，综合考虑遥感影像的空间分辨率、波谱特征等，结合研究区自然状况和植被覆盖度，本次遥感资料选用2002年9月5日和2000年7月13日的美国LANDSAT-7ETM+原始图像数据。因此对原始数据进行了辐射校正、灰度拉伸、彩色增强与高分辨率融合、几何校正与投影变换、空间配准与几何精校正等一系列影像数据处理工作。通过对上述原始数据的处理工作，获得了测区1：5万ETM-7（R）、4（G）、3（B）波段与三原色组合。

1.2铁化蚀变异常提取

（1）主成份分析

主成份分析就是利用蚀变矿物的波谱特征来提取有关的蚀变矿物。其重要特征之一，就是对图像数据的集中和压缩，它将多光谱图像中各个波段中那些高度相关的信息集中到少数几个波段，并且尽可能保证这些波段的信息互不相干[6]，从而达到分离信息、识别有关信息的目的。Loughlin的研究表明，有目的的对一定波段组合进行主成份分析可将特定的信息聚集到单一的主成份分量中[7]，如ETM1、ETM3或ETM2、ETM3组合有利于含铁离子蚀变信息的提取。因此，对含铁离子蚀变矿物信息提取可采用ETMI、ETM3、ETM4、ETM5；ETM2、ETM3、ETM4、ETM5；ETMI、ETM3、ETM4、ETM7或ETM2、ETM3、ETM4、ETM7组合进行主成份分析[8]。本文考虑到铁的氧化物在ETM3、5波段具有反射峰，而在ETM1、4波段反射率较低。因此采用ETM1、3、4、5等4个波段作为主成份分析，从而把与ETM3波段呈正相关、与ETM4呈负相关的主分量用来提取铁的氧化物类蚀变矿物。

从ETM1、3、4、5主成份分析特征向量矩阵（见表一）可知：主组分PC1集中了全部信息的94%，且以ETM3、5波段的信息为主，其特征向量分别为0.60363和0.69850；PC2主要反映ETM5、1波段的信息，且特征向量符号相反；PC3主要反映ETM1、5波段的信息，且特征向量符号相同；PC4主要反映ETM3、4波段的信息，且特征向量符号相反。根据构成含铁化蚀变主组分的特征向量ETM3应与ETM1及ETM4为负相关，且ETM3与ETM5的特征向量符号相同的判断准则，因此选定PC4为含铁化异常的主组分图像（见图一）。

从图一PC4主组分图像可以看出，图中浅色调应是氧化铁类蚀变矿物，如褐铁矿、赤铁矿、针铁矿等蚀变矿物的反映。从在PC4、3、2的RGB合成的假彩色图像上这类蚀变矿物表现为红色——

—桔红色（见图二）。但将这种浅色调或红色——

—桔红色的空间分布与野外实际情况进行对比发现，主要分布于第四系覆盖区，而在基岩裸露区应该出现的这种色调却没有显示，或显示得非常微弱。造成这种情况的原因，笔者认

为，是该区第四系分布面积大，占全区总面积的38.72%，且广泛受到氧化铁的污染，因此图像数据参与计算将会突出显示第四系中氧化铁的污染信息，而基岩裸露区的氧化铁类蚀变信息则受到压抑，以致没有显示或显示得非常微弱。由此看来，ETM1、3、4、5主成分分析得到的氧化铁类蚀变信息与实际情况差异较大，在具体应用时应予以注意。

（2）比值法

比值法的优点就是使同一目标物具有相似的比值，

它与表一ETM1、3、4、5

主成份分析特征向量矩阵

图二ETM+1、3、4、5主成份分析PC4、3、2

主组分彩色合成图像

图一ETM+1、3、4、5波段主成份分析的4个主组分图像PC1-PC4分别为第一、二、三、四主组分图像

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