青藏鐵路沿線礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查
青藏鐵路沿線地區(qū)具有優(yōu)越的成礦條件、豐富的礦產(chǎn)資源、多樣的成礦作用、復(fù)雜的礦床類型，是我國尋找眾多貴重、緊缺或稀有礦產(chǎn)資源極具潛力的地區(qū)。然而受客觀條件所限，其地質(zhì)礦產(chǎn)資源調(diào)查工作十分薄弱，工作程度遠遠滿足不了為國家提供戰(zhàn)略資源保障的目的。為了充分發(fā)揮遙感技術(shù)及時、快速、宏觀和信息量豐富等優(yōu)勢，加大青藏鐵路沿線地區(qū)礦產(chǎn)資源勘查力度，2007年12月中國地質(zhì)調(diào)查局資源評價部下達“青藏鐵路沿線礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查”項目任務(wù)書，中國國土資源航空物探遙感中心、青海省地質(zhì)調(diào)查院、四川省地質(zhì)調(diào)查院、新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局信息中心和有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心負責具體實施，項目組主要成員有方洪賓、楊金中、張微、孫延貴、尹顯科、常玲、劉世英、鄒林、孫衛(wèi)東、張偉、陳微、趙福岳、段朋、張瑞江、巨生成。
經(jīng)過四年多的艱苦工作，項目建立了集多光譜、雷達于一體的礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查與資源評價技術(shù)方法體系；完善了適合中西部地區(qū)的遙感異常提取技術(shù)方法體系；系統(tǒng)收集和梳理了青藏鐵路沿線及鄰區(qū)已有的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化探等工作的最新成果；以ERS、RadarSAT、Cosmo等雷達影像為主要數(shù)據(jù)源，提出了適應(yīng)工作區(qū)特定地理環(huán)境的幾何糾正、圖像去噪、圖像融合、極化分解等技術(shù)方法，并提取藏北地區(qū)構(gòu)造信息，重新厘定了區(qū)域構(gòu)造格架；以分辨率優(yōu)于1m的IKONOS影像為主要數(shù)據(jù)源，以山南牧場、澤朗、那拉林卡等遙感找礦靶區(qū)為研究區(qū)，開展基于高分數(shù)據(jù)的遙感地質(zhì)解譯與信息提取工作，初步建立了高分遙感解譯技術(shù)方法流程，為后期開展的重要成礦帶礦產(chǎn)資源遙感綜合調(diào)查及微觀遙感地質(zhì)學(xué)概念的提出提供了技術(shù)支持。
一、主要科技創(chuàng)新
1．建立并完善了中高山地區(qū)遙感異常提取的技術(shù)方法體系
以ASTER和ETM+為主要數(shù)據(jù)源，建立和完善了適應(yīng)于西部干旱‐半干旱地區(qū)的“去干擾‐主成分‐異常篩選”遙感異常信息提取技術(shù)方法體系（圖1），制作了1:5萬工作區(qū)遙感異常圖720幅，并將遙感異常進行了分類和分級。同時結(jié)合已有地質(zhì)、礦產(chǎn)資料對異常進行了篩選，圈定了3389處異常包，并對遙感異常的形成機制進行分析，形成了以遙感異常為主的遙感靶區(qū)圈定模式，開展區(qū)域找礦預(yù)測和資源評價。
2．制定了多光譜遙感和高分雷達相結(jié)合的遙感地質(zhì)調(diào)查技術(shù)方法體系
首次采用多光譜遙感和高分雷達相結(jié)合的方式,在青藏鐵路沿線開展礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查研究。既發(fā)揮多光譜遙感信息豐富的優(yōu)勢，又利用雷達圖像反映的豐富結(jié)構(gòu)信息且具備一定穿透能力的特點，大大提高了對地物的識別和判讀能力，提升了遙感技術(shù)在地質(zhì)和礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用空間。
本次工作過程中，開展了遙感技術(shù)方法理論的深入研究，并將研究成果應(yīng)用到實際工作中，具體工作如下：
（1）開展了適應(yīng)中高山地區(qū)的中高分辨率多光譜圖像處理技術(shù)研發(fā)技術(shù)
進行了系統(tǒng)的遙感數(shù)字圖像處理，包括影像糾正、鑲嵌、彩色合成、圖像增強等工作，并通過不同波段組合和計算分析，選擇均值相近、方差最大、最適合識別工作區(qū)地物特征的假彩色合成波段組合開展遙感地質(zhì)解譯工作。
采用了高通濾波、中值濾波、低通濾波、定向濾波和紋理分析等處理方法，分別增強圖像的高頻、中頻、低頻和定向等相關(guān)特征，以突出不同級別的構(gòu)造信息（圖2）。
提出了基于核PCA的高分遙感自動解譯和巖性分類方法，分別利用核PCA、支持向量機、擇多濾波、概率松弛迭代等方法對巖性進行自動分類，既保證了解譯結(jié)果的客觀性和準確性，又提高了工作效率（圖3）。
提升小波變換為主要數(shù)學(xué)模型，對ETM+的全色波段和多光譜波段進行融合處理，提高了圖像的分辨率和可解譯精度，豐富了ETM+影像上反映的巖性、構(gòu)造信息，并將研究方法與傳統(tǒng)的IHS變換、PCA變換和Brovey變換進行比較分析，結(jié)果顯示提升小波變換的融合方法要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，同時處理速度更快，信息量更豐富。
以ETM+數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，提出了基于特征信息的第四紀地質(zhì)地貌遙感信息提取方法，通過不同波段的運算，獲取了植被指數(shù)、水體指數(shù)以及巖體指數(shù)等特征信息，再對上述信息進行主成份變換提取第四紀地質(zhì)地貌信息，并將其與743假彩色合成方法進行目視判讀、定量化分析和評價，無論是在信息量上，還是在光譜分布范圍上，均優(yōu)于傳統(tǒng)的743波段組合方法，在區(qū)分第四紀內(nèi)部不同地貌界線方面更為明顯，獲得了較為理想的效果（圖4）。
選用數(shù)字高程模型（DEM），分別采用最近鄰點法、雙線性內(nèi)插法、三次褶積法，以及基于回歸統(tǒng)計分析的重采樣方法對其進行信息提取，重點對斷裂的空間展布特征及其與含礦層、接觸帶之間的關(guān)系進行了深入研究和對比分析，相關(guān)成果已在期刊上發(fā)表。
（2）開展了雷達圖像的去噪、濾波處理和構(gòu)造解譯工作相關(guān)技術(shù)的研發(fā)
以ERS-2為數(shù)據(jù)源，開展藏北淺覆蓋地區(qū)遙感地質(zhì)解譯和構(gòu)造信息提取，并結(jié)合ERS-2自身特點，選擇最優(yōu)濾波和圖像去噪方法，得到了很好的效果（圖5）。
以RadarSAT-2為主要數(shù)據(jù)源，在充分研究RadarSAT-2 SSG產(chǎn)品制作原理的基礎(chǔ)上，提出并構(gòu)建了SAR影像SSG級別產(chǎn)品的嚴密成像幾何模型，并在此基礎(chǔ)上研究了替代該嚴密成像幾何模型的RPC模型。結(jié)果顯示，采用分母不相同三階RPC模型替代SSG影像嚴密成像的精度優(yōu)于1%像素，RPC模型可以替代SSG嚴密成像幾何模型進行幾何處理。研究成果使得雷達數(shù)據(jù)的幾何定位精度更高，可解譯能力更強。
提出了基于FIR數(shù)字濾波器的圖像去噪方法，在不降低圖像空間分辨率的前提下消除或最大限度地抑制斑點噪聲，并在濾波過程中通過試驗對比分析，選取0.6為最優(yōu)的濾波系數(shù)。結(jié)果表明，使用FIR濾波器進行SAR圖像去噪在輻射特性保持和斑點噪聲抑制方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的濾波方法，速度較快，并很好地保持了原始圖像的細節(jié)信息和紋理信息。
以RadarSAT-2為數(shù)據(jù)源，采用H-A-alpha極化分解的方法，最大限度提取目標地物的極化信息，增加了圖像的信息量和可解譯程度。同時利用Cloude分解的H-A-alpha-Wishart極化分類方法對SAR圖像進行非監(jiān)督分類，獲取了藏北區(qū)域地質(zhì)背景和區(qū)域構(gòu)造規(guī)律。
（3）開展了基于多光譜數(shù)據(jù)和雷達數(shù)據(jù)的圖像融合技術(shù)方法研究
以ETM+和Cosmo-SAR為主要數(shù)據(jù)源，充分發(fā)揮多光譜色彩信息豐富以及雷達具有一定穿透能力的特點，提出了基于變分模型的圖像融合方法，為藏北第四系淺覆蓋區(qū)的地質(zhì)解譯提供了影像基礎(chǔ)，較好地識別了地物特征信息。
3．初步形成了利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)開展高分辨率區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查的工作技術(shù)流程
以西藏山南牧場、澤朗、那拉林卡等為試驗區(qū)，利用分辨率優(yōu)于1m的遙感數(shù)據(jù)，開展了高分遙感地質(zhì)解譯工作方法試驗研究（圖6），對研究區(qū)的主要巖性構(gòu)造進行細化分解，并對礦（化）帶（點）和相關(guān)成／控礦要素進行了重點解譯，初步厘定了遙感解譯的內(nèi)容、精度和工作方法，為后續(xù)重要成礦帶礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查工作進行了前期技術(shù)準備。
同時針對基于像元的高分辨率遙感影像自動解譯存在的缺點，提出一種分三步走的高分辨率遙感影像自動解譯技術(shù)流程和方法體系，其結(jié)果與人工目視解譯圖基本一致，基本能夠有效地實現(xiàn)巖性的自動分類和解譯，取得了理想的效果，相關(guān)成果已發(fā)表。
4．解決了部分重大地質(zhì)問題，研究了板塊匯聚及相關(guān)的成礦類型和時空分布規(guī)律
以遙感信息為基礎(chǔ)，對重大地質(zhì)問題、地質(zhì)事件與成礦時空分布關(guān)系進行分析和研究。以班公湖‐怒江成礦帶為例，首次將區(qū)內(nèi)其劃分為5個次級構(gòu)造單元，發(fā)現(xiàn)了多處新的礦化類型和多處礦化蝕變地段，預(yù)測并圈定了一系列較好的遙感成礦遠景區(qū)和找礦靶區(qū)，當?shù)厣a(chǎn)部門已在該找礦遠景區(qū)新發(fā)現(xiàn)了具有較好找礦前景的礦化蝕變帶。
二、主要調(diào)查成果
1、完成了青藏鐵路沿線及雅江成礦帶面積約32萬平方千米的遙感數(shù)字圖像處理、遙感地質(zhì)解譯和找礦預(yù)測工作，首次編制了青藏鐵路沿線及周邊地區(qū)1:25萬遙感地質(zhì)解譯圖件，為該區(qū)域的重大基礎(chǔ)地質(zhì)問題研究和礦產(chǎn)資源勘查提供了基礎(chǔ)資料。
2、首次采用ASTER和ETM+相結(jié)合的方式開展全區(qū)遙感異常信息提取工作，面積32萬平方千米，篩選出具有找礦意義的遙感異常3389處，圈定遙感找礦靶區(qū)908處，遙感找礦遠景區(qū)59處，新發(fā)現(xiàn)得嘎東、雪水河溝等礦化線索13處，推薦了1:5萬礦調(diào)148幅，為后期的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)遠景調(diào)查等工作部署提供了重要依據(jù)。
3、系統(tǒng)收集和梳理了青藏鐵路沿線及鄰區(qū)已有的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化探等工作的最新成果，首次建立了以鐵、銻、金、銅、鉛鋅、鈷等金屬礦床和石膏、硼、煤等非金屬礦床為主的礦產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合現(xiàn)有成礦理論，建立斑巖型銅礦等典型礦床遙感找礦模型14個，為在青藏鐵路沿線及周邊地區(qū)開展礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查和成礦規(guī)律分析提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。
4、利用ERS、RadarSAT-2等雷達影像為主要數(shù)據(jù)源，提出了適應(yīng)工作區(qū)特定地理環(huán)境的幾何糾正、圖像去噪、圖像融合等技術(shù)方法，并提取藏北地區(qū)構(gòu)造信息，重新厘定了區(qū)域構(gòu)造格架，為在本地區(qū)開展更深入的研究提供了參考依據(jù)。
5、以分辨率優(yōu)于1m的IKONOS影像為主要數(shù)據(jù)源，以山南牧場、澤朗、那拉林卡等遙感找礦靶區(qū)為研究區(qū)，開展基于巖性和構(gòu)造的遙感地質(zhì)解譯與信息提取工作，新發(fā)現(xiàn)一系列礦化線索，為后續(xù)工作的開展提供了翔實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
三、應(yīng)用情況
青藏鐵路沿線礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查成果經(jīng)驗收評審后，第一時間提交中國地質(zhì)調(diào)查局和在青海、西藏地區(qū)從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查的單位使用，為在該地區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查、資源評價和科學(xué)研究提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。對后續(xù)的地質(zhì)礦產(chǎn)工作部署具有重要的參考價值。項目所使用的先進技術(shù)方法手段對工作的開展和實施均具有非常實用的指導(dǎo)意義。
四、社會效益
項目為在青藏鐵路沿線及周邊地區(qū)開展礦產(chǎn)資源勘查、資源評價和科學(xué)研究提供了翔實可靠的數(shù)據(jù)，為局、省廳（局）和地勘單位提供了服務(wù)，為開展后期工作部署提供了參考依據(jù)和下一步工作建議。初步建成高分遙感地質(zhì)解譯技術(shù)方法流程，為在成礦帶開展高分遙感地質(zhì)調(diào)查提供了技術(shù)支持，同時采用的技術(shù)方法在行業(yè)內(nèi)部得到了廣泛的宣傳。項目組先后在國內(nèi)外核心期刊和會議上發(fā)表論文30余篇，編寫專著1部，尤其是建立的遙感異常提取技術(shù)方法體系，以及初步建立的集中高分辨率多光譜遙感數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)應(yīng)用于一體的遙感地質(zhì)找礦技術(shù)方法對行業(yè)內(nèi)技術(shù)方法的普及和推廣起到了推動促進作用，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
依托本項目研建的“基于核PCA的高分遙感自動解譯和巖性分類方法”、“基于特征信息的第四紀地質(zhì)地貌遙感信息提取方法”等方法，促進了遙感技術(shù)在區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)方面的應(yīng)用推廣，為青藏高原的資源可持續(xù)開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護提供了技術(shù)保障。由于工作出色，成績顯著，項目組兩人次榮獲2012年國家國土資源系統(tǒng)“青藏高原地質(zhì)理論創(chuàng)新與找礦重大突破先進個人”。依托該項目，培養(yǎng)碩士研究生5名，且均已順利畢業(yè)。
