青藏鐵路沿線礦產資源遙感調查
青藏鐵路沿線地區(qū)具有優(yōu)越的成礦條件、豐富的礦產資源、多樣的成礦作用、復雜的礦床類型，是我國尋找眾多貴重、緊缺或稀有礦產資源極具潛力的地區(qū)。然而受客觀條件所限，其地質礦產資源調查工作十分薄弱，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)礦產資源勘查力度，2007年12月中國地質調查局資源評價部下達“青藏鐵路沿線礦產資源遙感調查”項目任務書，中國國土資源航空物探遙感中心、青海省地質調查院、四川省地質調查院、新疆地質礦產勘查局信息中心和有色金屬礦產地質調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、雷達于一體的礦產資源遙感調查與資源評價技術方法體系；完善了適合中西部地區(qū)的遙感異常提取技術方法體系；系統(tǒng)收集和梳理了青藏鐵路沿線及鄰區(qū)已有的地質、礦產、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、極化分解等技術方法，并提取藏北地區(qū)構造信息，重新厘定了區(qū)域構造格架；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)的遙感地質解譯與信息提取工作，初步建立了高分遙感解譯技術方法流程，為后期開展的重要成礦帶礦產資源遙感綜合調查及微觀遙感地質學概念的提出提供了技術支持。
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方法體系
以ASTER和ETM+為主要數(shù)據(jù)源，建立和完善了適應于西部干旱‐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。同時結合已有地質、礦產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)域找礦預測和資源評價。
2．制定了多光譜遙感和高分雷達相結合的遙感地質調查技術方法體系
首次采用多光譜遙感和高分雷達相結合的方式,在青藏鐵路沿線開展礦產資源遙感調查研究。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構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，提升了遙感技術在地質和礦產勘查中的應用空間。
本次工作過程中，開展了遙感技術方法理論的深入研究，并將研究成果應用到實際工作中，具體工作如下：
（1）開展了適應中高山地區(qū)的中高分辨率多光譜圖像處理技術研發(fā)技術
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、低頻和定向等相關特征，以突出不同級別的構造信息（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、接觸帶之間的關系進行了深入研究和對比分析，相關成果已在期刊上發(fā)表。
（2）開展了雷達圖像的去噪、濾波處理和構造解譯工作相關技術的研發(fā)
以ERS-2為數(shù)據(jù)源，開展藏北淺覆蓋地區(qū)遙感地質解譯和構造信息提取，并結合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產品制作原理的基礎上，提出并構建了SAR影像SSG級別產品的嚴密成像幾何模型，并在此基礎上研究了替代該嚴密成像幾何模型的RPC模型。結果顯示，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)域地質背景和區(qū)域構造規(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)的地質解譯提供了影像基礎，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)域礦產地質調查的工作技術流程
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解譯工作方法試驗研究（圖6），對研究區(qū)的主要巖性構造進行細化分解，并對礦（化）帶（點）和相關成／控礦要素進行了重點解譯，初步厘定了遙感解譯的內容、精度和工作方法，為后續(xù)重要成礦帶礦產資源遙感調查工作進行了前期技術準備。
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流程和方法體系，其結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，相關成果已發(fā)表。
4．解決了部分重大地質問題，研究了板塊匯聚及相關的成礦類型和時空分布規(guī)律
以遙感信息為基礎，對重大地質問題、地質事件與成礦時空分布關系進行分析和研究。以班公湖‐怒江成礦帶為例，首次將區(qū)內其劃分為5個次級構造單元，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、遙感地質解譯和找礦預測工作，首次編制了青藏鐵路沿線及周邊地區(qū)1:25萬遙感地質解譯圖件，為該區(qū)域的重大基礎地質問題研究和礦產資源勘查提供了基礎資料。
2、首次采用ASTER和ETM+相結合的方式開展全區(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148幅，為后期的區(qū)域地質調查與礦產遠景調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、礦產、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信息數(shù)據(jù)庫，并結合現(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)開展礦產資源遙感調查和成礦規(guī)律分析提供了理論基礎和科學依據(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、圖像融合等技術方法，并提取藏北地區(qū)構造信息，重新厘定了區(qū)域構造格架，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)，開展基于巖性和構造的遙感地質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數(shù)據(jù)。
三、應用情況
青藏鐵路沿線礦產資源遙感調查成果經(jīng)驗收評審后，第一時間提交中國地質調查局和在青海、西藏地區(qū)從事區(qū)域地質調查、礦產資源勘查的單位使用，為在該地區(qū)開展地質調查、資源評價和科學研究提供了重要的基礎數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。對后續(xù)的地質礦產工作部署具有重要的參考價值。項目所使用的先進技術方法手段對工作的開展和實施均具有非常實用的指導意義。
四、社會效益
項目為在青藏鐵路沿線及周邊地區(qū)開展礦產資源勘查、資源評價和科學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，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解譯技術方法流程，為在成礦帶開展高分遙感地質調查提供了技術支持，同時采用的技術方法在行業(yè)內部得到了廣泛的宣傳。項目組先后在國內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)應用于一體的遙感地質找礦技術方法對行業(yè)內技術方法的普及和推廣起到了推動促進作用，奠定了技術基礎。
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地貌遙感信息提取方法”等方法，促進了遙感技術在區(qū)域地質、礦產地質方面的應用推廣，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)。
