适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法
技术领域
本发明属地学信息提取
技术领域
,具体涉及一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法。背景技术
达马拉造山带经历了裂谷的开启到闭合等四个演化阶段,四个阶段强烈的造山运动形成了高度变质的前寒武纪基底达马拉岩系,其变质岩石地层单元包括了古元古代阿巴比斯基底(变质杂岩)、新元古代诺西布群及斯瓦科普群。诺西布群包括埃图西斯组和可汗组,斯瓦科普群包括罗辛组、楚斯组、卡里比组和库塞布组。其中,可汗组、罗辛组、楚斯组、卡里比组地层与区内产出的铀、金、铜和大理石等矿床(点)密切相关。因此,识别区内与各类矿产相关的前寒武纪基底达马拉岩系主要地层,对分析区内构造演化和赋矿地层沉积变质环境,指导矿产勘查与开发具有重要意义。
现今,识别不同时代地层的技术方法主要为常规地质学方法(如岩石学、矿物学方法和野外实测法等),该方法在野外不同时代地层识别中发挥了重要作用,但其人工和经济成本高、周期长,且识别范围有限,不利于大范围推广使用,特别是对于自然和交通环境恶劣的工作区,该方法则需付出更高的成本。随着遥感数据种类不断丰富,数据分辨率不断提高,应用多源遥感技术识别不同时代地层已成为可能。因此,开发一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法十分必要,该方法对于降低野外铀矿调查成本、分析沉积演化和识别赋矿岩层具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,该方法能够快速、准确识别区内前寒武纪基底达马拉岩系主要地层,降低野外调查成本。
为解决上述技术问题,本发明一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,该方法包括如下步骤:
步骤一、多源卫星遥感数据和DEM高程数据获取;
步骤二、对步骤一中获取的多源卫星遥感数据进行预处理,获取预处理后的ASTER和QuickBird遥感数据;
步骤三、对步骤二中预处理后的多源卫星遥感数据的ASTER遥感数据进行假彩色合成和三维影像生成;
步骤四、对步骤二中预处理后的多源卫星遥感数据的QuickBird遥感数据进行真彩色融合处理;
步骤五、主要地层岩石样品采集和光谱测量;
步骤六、主要地层岩石样品光谱预处理和诊断标志识别,获取主要地层岩石样品的光谱诊断吸收峰波长;
步骤七、构建可汗组地层遥感图谱识别标志;
步骤八、构建罗辛组地层遥感图谱识别标志;
步骤九、构建楚斯组地层遥感图谱识别标志;
步骤十、构建卡里毕比组地层遥感图谱识别标志;
步骤十一、识别前寒武纪基底达马拉岩系主要地层。
所述步骤一中的多源卫星遥感数据包括多源卫星遥感数据包括ASTER卫星遥感数据和QuickBird卫星遥感数据;ASTER卫星遥感数据为最高空间分辨率为15米、具有可见-短波-热红外15个谱段的数据,QuickBird卫星遥感数据为最高空间分辨率为0.61米、具有可见-近红外5个谱段数据;DEM高程数据为空间分辨率为30米的数字高程模型数据。
所述步骤二中预处理的辐射校正、几何校正、数据镶嵌和图像增强。
所述步骤二中的辐射校正采用辐射回归分析法完成,几何校正采用多项式纠正法完成,数据镶嵌采用基于地理坐标的镶嵌法完成,图像增强采用直方图匹配法完成。
所述步骤三中的ASTER遥感数据的假彩色合成的具体步骤如下:对步骤二中预处理后的ASTER遥感数据第八波段、ASTER遥感数据第六波段、ASTER遥感数据第一波段进行红、绿、蓝彩色变换,并通过对比度拉伸形成假彩色影像;ASTER遥感数据的三维影像生成的具体步骤如下:以假彩色合成影像为平面数据,步骤一中获取的DEM高程数据为Z轴数据,基于三维地质建模方法—趋势面模型法生成ASTER假彩色三维影像。
所述步骤四的真彩色融合处理的具体步骤如下:对步骤二中预处理后的QuickBird遥感数据的第三、第二、第一3个波段进行红、绿、蓝彩色变换,并通过对比度拉伸形成真彩色数据;基于主成分变换法对合成的QuickBird真彩色数据与QuickBird遥感数据全色波段进行融合,获取QuickBird真彩色融合影像。
所述步骤五中在前寒武纪基底达马拉岩系工作区采集主要地层岩石样品,采用GPS记录样品采集地点经纬度格式的点位坐标,光谱测量采用可见-短波地面光谱测量仪。
所述步骤六中的预处理包括基线校正、填充零和包络线去除,诊断特征识别采用连续统去除法和光谱吸收特征分析方法,获取前寒武纪基底达马拉岩系主要地层岩石的光谱诊断吸收峰对应的波长位置。
所述步骤十一的具体步骤如下:将步骤五获取的前寒武纪基底达马拉岩系主要地层岩石样品采集的GPS点位坐标,投影至步骤三获取的ASTER假彩色三维影像和步骤四获取的QuickBird真彩色融合影像上,结合步骤七、步骤八、步骤九、步骤十分别构建的主要地层遥感图谱识别标志,在ASTER假彩色三维影像和QuickBird真彩色融合影像上,识别并用红色线条勾勒出样品采集点位对应的主要地层分布范围,以该范围作为识别样本,识别出全区前寒武纪基底达马拉岩系主要地层的分布范围。
所述步骤十一中采用人工解译方法在ASTER假彩色三维影像和QuickBird真彩色融合影像上,识别并用红色线条勾勒出样品采集点位对应的主要地层分布范围;采用监督分类法—最小距离法识别出全区前寒武纪基底达马拉岩系主要地层的分布范围。
本发明的有益技术效果在于:
(1)本发明提供的一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,能够快速识别工作区前寒武纪基底达马拉岩系主要地层分布范围,大大降低工作区前寒武纪基底达马拉岩系主要地层的野外地质调查成本,为地质调查人员优选重点调查区开展野外地质调查提供了重要依据;
(2)本发明提供的一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,弥补了传统调查方法的人工和经济成本高、周期长,且识别范围有限,不利于大范围推广使用,特别是对于自然和交通环境恶劣的工作区,需付出更高成本甚至无法开展的弊端。
(3)本发明提供的一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,可用于类似古老变质岩区主要地层的快速识别,对于开展工作区野外地质调查和基础地质填图具有重要的先导作用。
(4)本发明提供的一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,对分析区内构造演化和地层沉积变质环境,研判成矿地质条件,预测成矿远景区和指导矿产勘查与开发具有重要意义。
附图说明
图1为本发明所提供的可汗组地层ASTER遥感影像识别图。
图2为本发明所提供的罗辛组地层QuickBird遥感影像识别图。
图3为本发明所提供的楚斯组地层QuickBird遥感影像识别图。
图4为本发明所提供的卡里毕比组地层ASTER影像识别图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明一种适用于前寒武纪基底达马拉岩系地层的多源遥感识别方法,包括如下步骤:
步骤一、获取多源卫星遥感数据和DEM高程数据。
获取覆盖某地区地表出露前寒武纪基底达马拉岩系主要地层的多源卫星遥感数据和DEM高程数据;多源卫星遥感数据包括ASTER卫星遥感数据、QuickBird卫星遥感数据。ASTER卫星遥感数据最高空间分辨率为15米,具有可见-短波-热红外15个谱段;QuickBird卫星遥感数据最高空间分辨率为0.61米,具有可见-近红外5个谱段;上述两种遥感数据的采集时间为正午时分,且天空无云、信噪比高;DEM高程数据指空间分辨率为30米的数字高程模型数据。
覆盖某地区地表出露前寒武纪基底达马拉岩系主要地层包括可汗组、罗辛组、楚斯组、卡里毕比组。
步骤二、对步骤一中获取的多源卫星遥感数据进行预处理,获取预处理后的ASTER和QuickBird遥感数据。
对步骤一获取的多源卫星遥感数据,包括ASTER卫星遥感数据和QuickBird卫星遥感数据进行预处理,预处理包括辐射校正、几何校正、数据镶嵌和图像增强,获取预处理后的ASTER和QuickBird遥感数据。采用辐射回归分析法完成辐射校正,采用多项式纠正法完成几何校正,采用基于地理坐标的镶嵌法完成数据镶嵌,采用直方图匹配法完成图像增强等预处理。
步骤三、对步骤二中预处理后的多源卫星遥感数据的ASTER遥感数据进行假彩色合成和三维影像生成。
对步骤二预处理后的多源卫星遥感数据的ASTER遥感数据的第八波段、第六波段和第一波段进行红、蓝、绿彩色变换,并通过对比度拉伸形成假彩色合成影像;以假彩色合成影像为平面数据,步骤一中获取的DEM高程数据为Z轴数据,基于三维地质建模方法—趋势面模型法生成ASTER假彩色三维影像。
步骤四、对步骤二预处理后的多源卫星遥感数据的QuickBird遥感数据进行真彩色融合处理。
对步骤二中预处理后的多源卫星遥感数据的QuickBird遥感数据的第三、第二、第一3个波段进行红、绿、蓝彩色变换,并通过对比度拉伸形成真彩色影像,基于主成分变换法对合成的QuickBird真彩色数据与QuickBird遥感数据全色波段进行融合,获取空间分辨率为0.61米的QuickBird真彩色融合影像。
步骤五、主要地层岩石样品采集和光谱测量。
在前寒武纪基底达马拉岩系工作区采集主要地层岩石样品,样品采集尺寸为3cm(高)×6cm(宽)×9cm(长),并用GPS记录样品采集地点经纬度格式的点位坐标;光谱测量采用可见-短波地面光谱测量仪,可见-短波地面光谱测量仪使用美国ASD公司生产的FieldSpec PRO FR光谱仪,在室内对岩石样品进行反射光谱测量,获取主要地层岩石样品的光谱曲线。
前寒武纪基底达马拉岩系工作区主要地层包括可汗组、罗辛组、楚斯组、卡里毕比组。
步骤六、主要地层岩石样品光谱预处理和诊断标志识别,获取前寒武纪基底达马拉岩系主要地层岩石的光谱诊断吸收峰对应的波长位置。
采用基线校正、填充零和包络线去除,对步骤五中获取的前寒武纪基底达马拉岩系主要地层岩石样品的光谱曲线进行预处理;采用连续统去除法光谱吸收特征分析方法对预处理后的光谱曲线进行诊断特征识别,获取前寒武纪基底达马拉岩系主要地层岩石的光谱诊断吸收峰对应的波长位置。
步骤七、构建可汗组地层遥感图谱识别标志。
若在步骤三中获取的ASTER假彩色三维影像上呈现浅蓝紫色夹浅黄绿色调,三维地貌为中低山,且地形切割强烈;在步骤四中获取的QuickBird真彩色融合影像上呈现灰黄色夹蓝紫色色调,爪状、弧状影纹;且地层岩石光谱诊断吸收峰波长为1098nm、2340nm,则该岩层为可汗组地层(图1)。
步骤八、构建罗辛组地层遥感图谱识别标志。
若在步骤三中获取的ASTER假彩色三维影像上呈现青蓝色深色调,三维地貌为高陡山地、耐风化,且地形切割强烈;在步骤四中获取的QuickBird真彩色融合影像上呈现浅灰色夹白色色调,辫状影纹;且地层岩石光谱诊断吸收峰波长为970nm、2342nm,则该岩层为罗辛组地层(图2)。
步骤九、构建楚斯组地层遥感图谱识别标志。
若在步骤三中获取的ASTER假彩色三维影像上呈现黄褐色夹深褐色调,三维地貌为中低山陡峭地貌、耐风化、地形切割强烈;在步骤四中获取的QuickBird真彩色融合影像上呈现浅灰色色调,局部呈黄绿色色调,梳状影纹;且地层岩石光谱无明显诊断吸收特征,则该岩层为楚斯组地层(图3)。
步骤十、构建卡里毕比组地层遥感图谱识别标志。
若在步骤三中获取的ASTER假彩色三维影像上呈现青蓝色深色调,三维地貌为低缓山坡、耐风化;在步骤四中获取的QuickBird真彩色融合影像上呈现较厚不连续浅白色色调,线状影纹;且地层岩石光谱诊断吸收峰波长为643nm、2150nm、2341nm,则该岩层为卡里毕比组地层(图4)。
步骤十一、识别前寒武纪基底达马拉岩系主要地层。
将步骤五获取的前寒武纪基底达马拉岩系主要地层岩石样品采集的GPS点位坐标,投影至步骤三获取的ASTER假彩色三维影像和步骤四获取的QuickBird真彩色融合影像上,结合步骤七、步骤八、步骤九、步骤十分别构建的主要地层遥感图谱识别标志(如下表1所示),基于人工交互解译方法在ASTER假彩色三维影像和QuickBird真彩色融合影像上,识别并用红色线条勾勒出样品采集点位对应的主要地层分布范围,以该范围作为识别样本,采用监督分类法—最小距离法识别出全区前寒武纪基底达马拉岩系主要地层的分布范围。
表1前寒武纪基底达马拉岩系主要地层遥感图谱识别标志表
步骤十一中的人工解译指采用红色线条在ASTER假彩色三维影像和QuickBird真彩色融合影像上分别勾勒出前寒武纪基底达马拉岩系主要地层分布范围;训练样本指在ASTER假彩色三维影像和QuickBird真彩色融合影像上已确认的前寒武纪基底达马拉岩系主要地层的分布范围作为识别样本,基于该样本自动识别主要地层在工作区的全部分布范围;监督分类法指采用最小距离法进行分类。
上面对本发明的实施例作了详细说明,上述实施方式仅为本发明的最优实施例,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
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