Métodos de identificación de rocas y minerales basados en la teoría matemática y las características espectrales (multiespectrales o hiperespectrales) de los minerales (Zhou Chenghu et al., 1999; Gan Puping, 2002) , como mejora de imágenes, transformación de imágenes, identificación de ángulos espectrales, segmentación de densidad óptima, identificación de correlación cruzada, identificación de minerales de roca espectral de imágenes basada en el modo espectral completo, identificación automática de minerales mediante redes neuronales, etc. Aunque algunos resultados se pueden lograr en áreas experimentales expuestas. Sin embargo, no parece haber perspectivas de popularización y aplicación en áreas cubiertas de vegetación. La razón principal es la mezcla de píxeles y la incertidumbre inherente de los espectros de las rocas (Cheng Cheng et al., 2004). La teledetección de la litología es difícil. La integración de la información de la teledetección y la información de exploración geofísica y geoquímica, especialmente la información de la radiactividad aérea, puede ser una de las tendencias de desarrollo en la investigación de la identificación de la litología por teledetección.
Las características de contenido y distribución de elementos radiactivos en diferentes tipos de rocas son diferentes (Departamento de Geoquímica, Instituto de Geología de Wuhan, 1979; Liu Yingjun et al., 1984 en la Tabla 8.1 se enumeran los principales radiactivos naturales). elementos en varias rocas principales contenido y proporción. En la tabla se puede ver que el contenido de elementos radiactivos en las rocas ígneas aumenta con el aumento de la acidez de la roca; el contenido de elementos radiactivos en las rocas clásticas finas en las rocas sedimentarias es mayor que en las rocas clásticas gruesas. Entre las rocas metamórficas, el contenido de elementos radiactivos en las rocas metamórficas con bajo grado de metamorfismo es mayor que en las rocas metamórficas profundas. Para el granito, el contenido de elementos radiactivos está relacionado con la edad geológica de la roca, es decir, cuanto más antigua es la roca, mayor es el contenido de elementos radiactivos. Se puede observar que las firmas radiactivas en las rocas pueden proporcionar mucha información para distinguir la litología y la estratigrafía. Además, cuando las rocas sufren cambios epigenéticos, ciertos elementos radiactivos (como el torio) o la proporción de elementos radiactivos son relativamente estables, y la vegetación tiene poco impacto en las mediciones de radiactividad de las rocas. Se puede decir que la información sobre la radiactividad de las rocas tiene características de identificación mejores e incluso diagnósticas que la información espectral de las rocas, especialmente en áreas cubiertas de vegetación.
La información radiactiva de las rocas se puede obtener mediante prospección geofísica aérea (espectroscopia gamma aérea), que es similar a la teledetección aeroespacial o aérea, no está limitada por las condiciones de la superficie y es rápida, eficiente y económica. Con la mejora continua de la precisión de los instrumentos geofísicos aéreos, es totalmente posible obtener información más detallada sobre el contenido de elementos radiactivos de las rocas superficiales.
Por supuesto, la información radiactiva de las rocas no es de ninguna manera omnipotente en la identificación litología. Así como "el mismo espectro es heterogéneo, el mismo espectro es heterogéneo" en la tecnología de detección remota, la información radiactiva de las rocas también tiene el fenómeno de "el mismo contenido de elementos radiactivos pero diferente litología, o la misma litología pero diferente contenido de elementos radiactivos". . La erosión y alteración de las rocas pueden provocar la pérdida, migración y enriquecimiento de elementos radiactivos, lo que resulta en cambios en las características radiactivas de las rocas. Por lo tanto, utilizar una única información radiactiva de las rocas para la identificación o clasificación litología no es la mejor opción.
La información de teledetección es información de múltiples elementos, incluida información de reflectividad en diferentes bandas, y la información de radiactividad de la aviación también es información de múltiples elementos, incluido el contenido total de γ, U, Th, K y su información de proporción. Tiene velocidades de adquisición. Tiene las ventajas de alta velocidad, bajo costo, gran cantidad de información y gran área de cobertura. Se puede demostrar teóricamente que la fusión de la teledetección y la información radiactiva aérea no sólo puede expresar plenamente la información espectral de las rocas, incluidas su textura y características estructurales, sino que también refleja plenamente las características radiactivas de las rocas y mejora el poder de resolución de la litología. Se puede utilizar en estudios geológicos y recursos minerales. Tiene un alto valor de aplicación en la evaluación. Se trata de una tecnología combinada de luz (detección remota multiespectral e hiperespectral) y energía (espectroscopia de rayos gamma radiactivos en el aire). Liu Dechang et al (1993), en el estudio "Tecnología de integración de información de fuentes múltiples y aplicación con medición de radiación aeronáutica como fuente de información principal", integró información de radiactividad aeronáutica e información de teledetección por primera vez, es decir, utilizando. sistemas informáticos, sistemas de procesamiento de imágenes digitales y sistemas de información geográfica El sistema de procesamiento de información geocientífica, que se compone de un sistema de mapeo asistido por computadora y un sistema de mapeo asistido por computadora, ha desarrollado una imagen compuesta que contiene información de textura espacial y radiactividad. información en la imagen espectral, logrando así los siguientes objetivos. Preprocesan los datos del espectro de energía aeronáutica, incluida la interpolación, la cuadrícula y la conversión en escala de grises; (2) coordinan el registro de los datos del espectro de energía aeronáutica preprocesados y los datos de teledetección ③ registrados de teledetección y espectro de energía aeronáutica Los datos se sintetizan en una serie de nuevos; Imágenes en RGB.
Por lo tanto, dividieron el macizo rocoso productor de uranio de Lianshanguan, determinaron el modelo estructural de mineralización de uranio en el área de Lianshanguan, predijeron áreas de mineralización favorables y demostraron sus buenos efectos de aplicación.
Feng et al. (1997) estudiaron la aplicación de tecnología de información geológica de múltiples fuentes en el análisis de las condiciones de mineralización de uranio y la predicción de prospectos. Según el preprocesamiento y el registro geométrico de los datos originales, TM1, 5 y 7 se utilizan como intensidad I, U, Th, K como tono H, y la saturación S es una constante 255, y el espacio HIS se convierte al espacio RGB. En esta imagen, los límites de las formaciones principales son claros y las estructuras lineales y anulares se reflejan bien.
Tabla 8.1 Contenidos y proporciones de K, U y Th en diferentes tipos de rocas
Nota: Los contenidos de K, U y Th en rocas magmáticas y rocas sedimentarias en la tabla están de acuerdo a Chen (1985); los contenidos de uranio y torio en rocas metamórficas se basaron en Chen et al.
Li Jianfeng et al. (1999) realizaron análisis estadísticos de múltiples fuentes sobre los datos U, Th, K y totales de las cuatro bandas del SMS y los cuatro canales del espectro gamma aéreo, calcularon su matriz de correlación, y luego tomar los primeros tres componentes principales después de la transformación K-L para realizar la síntesis RGB y realizar la ecualización del histograma para obtener uno con colores ricos y un buen efecto de reconocimiento de litología.
En su tesis doctoral "Investigación sobre tecnología de evaluación integral de información de fuentes múltiples para depósitos de uranio en cuencas de arenisca basada en GIS", Zhu Minqiang (2002) utilizó el software SURFER para convertir datos de cuadrícula en datos de imágenes, y Luego se utilizó el software de procesamiento de imágenes ERDAS registrado con datos de TM. Luego, el primer y segundo componente principal PC1 y PC2 después de la transformación K-L de los datos TM se combinan con los datos de la imagen U del espectro de energía aerotransportada para RGB, y la imagen combinada proporciona una base para la predicción del mineral de uranio.
El proceso operativo de la tecnología de integración de información radiactiva de aviación y teledetección se puede resumir aproximadamente en los siguientes cinco pasos:
(1) Preprocesamiento y registro geométrico de dos imágenes de datos sin procesar.
(2) Calcular las matrices de coeficientes de correlación U, Th, K, Tc, U/Th, K/U, etc. entre datos de teledetección y datos de aviación en cada banda.
(3) Realizar transformación K-L, transformación de Maunsel o transformación inversa en variables relevantes.
(4) Utilice el componente principal de la transformación K-L u otras variables para la síntesis de colores falsos y la mejora de imágenes para obtener imágenes temáticas.
(5) Supervisar la clasificación de imágenes temáticas y generar mapas temáticos.
8.1.2 Procesamiento y análisis integral de imágenes de información de teledetección y radiactividad aeronáutica en el área de Xiangshan
Los datos de teledetección en el área de Xiangshan han sido sometidos a corrección de precisión geométrica polinomial y fusión SFIM , y los datos de radiactividad aeronáutica son consistentes con los datos de teledetección Corregidos al mismo sistema de proyección UTM (Clarke, 1886). Estos dos tipos de imágenes tienen condiciones de registro geométrico para un procesamiento integral.
En la plataforma de software Erdas (8.6), superponga y combine las imágenes de SFIM1, 2, 3, 4, 5, 7 y K, U, Th, Tc y calcule la matriz de coeficientes de correlación (Tabla 8.2).
Tabla 8.2 Matriz de coeficientes de correlación de los datos SFIM1, 2, 3, 4, 5, 7 y K, U, Th, Tc en el área de Xiangshan
Como se puede observar en la Tabla 8.2 , teledetección Existe una cierta correlación entre cada banda de los datos (SFIM1, 2, 3, 4, 5, 7), existe una buena correlación entre los datos aéreos K, U, Th, Tc y los datos de teledetección y los datos aéreos. Hay poca correlación entre ellos. La vegetación en el área de Xiangshan está desarrollada y los datos de teledetección contienen menos información sobre las características de las rocas y más información sobre la vegetación y la topografía (textura), mientras que los datos aéreos reflejan principalmente características litológicas. Este es un factor intrínseco porque los dos tipos de información son. No están relacionados entre sí, y también es una buena manera de integrar los dos tipos de información. El significado de la información de clase.
Para integrar eficazmente los dos tipos de información, el autor utiliza el método de transformación K-L para descomponer las variables multivariadas en varias variables nuevas irrelevantes con información decreciente, es decir, al comprimir las dimensiones de los datos, la pérdida de la información original se minimiza para lograr el propósito de extraer información del tema.
Tabla 8.3 Transformada K-L de SFIM1, 2, 3, 4, 5, 7 valores propios y K, U, Th, Tc en el área de Xiangshan
Características de la transformada K-L Ver Tabla 8.3 para valores. Como se puede ver en la Tabla 8.3, ①KL1, KL2 y KL3 contienen el 99,97 de la información total; ②KL1 tiene la mayor cantidad de información, principalmente de Tc, KL8 de Th, KL9 de U y ③KL2 se refleja principalmente en; Información de SFIM5, pero también se refleja en otras bandas. ④KL6 tiene una fuerte carga y contribuciones opuestas a las bandas SFIM5 y 7, y puede usarse para extraer información de alteración anormal de minerales hidratados. Por lo tanto, la imagen compuesta RGB de KL6, KL1 y KL2 (Figura 8.1) es más interpretable que una sola imagen de datos aéreos o de teledetección.
En la Figura 8.1, los sedimentos aluviales del Cuaternario son rojos, lineales y ramificados; la arenisca roja de la Formación Nanxiong del Cretácico Superior es azul, en relieve y de cerebro grueso; la lava de la Formación Ehuling es de color amarillo verdoso, con bloques cortados de profundidad media; el tono del pórfido de granito o del pórfido de riolita y dacita es similar al de la lava de pórfido, pero su sombra es más compleja. Rocas metamórficas del Sinio, de color verde grisáceo claro, con incisiones de poca profundidad y densamente emplumadas; granitos de Caledonia o Yanshaniano temprano, crestas irregulares en forma de garras de color amarillo verdoso y sistemas de agua dendríticas bien desarrollados.
Además, la imagen de la estructura del bucle de alambre también se muestra bien en la Figura 8.1.
En comparación con imágenes simples de teledetección (ver Figura 4.1), la mejora más obvia de esta imagen es que existen diferencias obvias en los tonos de las rocas metamórficas del basamento, el granito del basamento y los complejos volcánicos-intrusivos, que mejora la calidad visual de la imagen. Aunque la resolución espacial de los datos de teledetección alcanza los 15 m, el espaciado de la cuadrícula de los datos de levantamientos aéreos es de 300 m, y la mayoría de los límites estratigráficos litológicos aún no están suficientemente definidos. Desde que se llevó a cabo un mapeo de litología y litofacies 1:25000 en el área de Xiangshan, la resolución espacial de la imagen sintética está lejos de cumplir con los requisitos para una identificación de litología más refinada y una extracción de información de alteración. Sólo cuando la precisión de los instrumentos geofísicos aéreos mejore significativamente, la aplicación de este tipo de imagen sintética que puede expresar tanto información espectral como información del espectro de energía tendrá importancia práctica en el área de Xiangshan. Por lo tanto, los autores no procesaron ni clasificaron más esta imagen.