SPOT5在印尼加里曼丹铝土矿遥感调查中的应用

张文龙，侯昭华，李领军，高海峰，于占超

(1.陕西省地质调查中心，陕西西安 710010； 2.陕西能源集团有限公司，陕西西安 710061； 3.西北有色地质研究院，陕西西安 710055)



SPOT5在印尼加里曼丹铝土矿遥感调查中的应用

张文龙1，侯昭华2，李领军3，高海峰1，于占超1

(1.陕西省地质调查中心，陕西西安 710010； 2.陕西能源集团有限公司，陕西西安 710061； 3.西北有色地质研究院，陕西西安 710055)

以印度尼西亚西加里曼丹SANGGAU地区SPOT-5遥感图像为数据源，采用4(R)1(G)2(B)合成方案及相关遥感数据处理方法，在归纳该地区地形地貌特征、红土型铝土矿成矿背景及控矿因素的基础上，结合DEM三维可视化技术，建立遥感找矿标志，归纳总结控矿母岩及其他岩性的影像特征，划分遥感找矿预测靶区并圈定矿体。所圈矿体与浅井验证工程结果吻合度达75%以上，为快速准确探明印度尼西亚加里曼丹地区红的土型铝土矿提供了新思路，二维和三维技术相结合的方法为此类受制于地形地貌的矿种提供一种新的找矿思路。

遥感解译 铝土矿 三维可视化 加里曼丹 印度尼西亚

Zhang Wen-long, Hou Zhao-hua, Li Ling-jun, Gao Hai-feng, Yu Zhan-chao.Application of SPOT5 data to the remote sensing survey of a bauxite deposit in the Kalimantan area of Indonesia [J].Geology and Exploration,2015,51(1):0157-0164.

0 前言

印度尼西亚西加里曼丹矿产资源多样，其中铝土矿资源丰富。19世纪60年代，美国铝业公司在西加里曼丹发现了广泛的铝土矿带(Wangetal.,1986)，该矿带平行于西海岸，位于内陆，呈近南北向分布，长约300 km，宽50～100 km。国内对研究区铝土矿成矿规律的研究资料甚少，在遥感解译中没有可借鉴同类型矿产的影像标志。

本次研究运用SPOT-5高分辨率数据(陈玲等，2012；成功等，2012)，通过数据处理、各类处理方法的结果比对和二维、三维影像的目视解译，归纳总结了印尼铝土矿在高分辨率遥感影像中的特征及其成矿规律(楼性满，1994；周成虎，1999；王庆飞等，2012)，为今后同类型铝土矿找矿工作提供借鉴。

1 数据处理

研究采用法国SPOT-5卫星HRG数据，单景面积为60×60 km2，具有4个多光谱数据波段以及1个全色波段，分辨率为5～20 m，能够满足1∶2.5万～1∶5万制图要求。通过彩色合成及融合技术处理，该数据可以形成分辨率为5 m的彩色影像，该图像影纹清晰、细腻，能够准确细致地反映微地貌形态，清晰分辨地物展布特征，完全满足解译工作需要，基本参数见表1。遥感影像的处理主要采用图像校正、彩色合成、数据融合、图像增强等技术方法。

表1 SPOT-5数据参数简表

1.1 图像校正

传感器本身、卫星(传感器)姿态、传感介质、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素而造成遥感图像的几何变形。为满足遥感制图的量测和定位要求，首先需要校正影像以消除上述各种变形。由于研究区内地形起伏较为平缓,利用现有的DEM数字高程资料进行正射校正可以满足制图要求。

1.2 彩色合成

基础彩色图像的制作在波段选择上应满足信息丰富、色彩饱和的原则。即：选择波段进行假彩色合成时，影像的实际色彩要尽量贴近实际地物色调。

专题图像的制作应根据解译的需求选择原始波段组合或运算后的结果图像组合。使用的SPOT5数据无蓝色波段，合成过程中选择了短波红外波段代替蓝色波段进行假彩色合成，即使用B4(R)、B1(G)、B2(B)的合成方案，形成的彩色图像与其它合成方案比较，具有色彩层次多、饱和度好等特点，便于地质解译中不同地物的识别与区分。

1.3 数据融合

为了提高图像清晰度，同时充分发挥多波段数据的特点，需要将高分辨率的全色波段与参加彩色合成的多光谱波段进行融合处理。融合后的图像可以发挥多光谱图像的综合分析精度。

研究过程中采用HIS变换的方法进行数据融合，SPOT数据多光谱波段与5 m的全色波段融合后分辨率可以达到5 m。融合后的图像的地面分辨程度明显提高。高分辨率图像具有各自的优势，能相互弥补不足，改善遥感图像目标识别的准确率。

1.4 图像增强

图像增强是为了突出相关的主题信息，提高图像的视觉效果。常用图像增强的手段是通过对图像直方图的变化获得图像色调、饱和度、亮度等方面的扩展，使影像的可识别程度提高。针对不同类型的直方图以及处理的目的，直方图处理常用方法主要有线性拉伸、直方图均衡化、适应性拉伸、对数拉伸等，各种方法的效果各不相同。

根据解译要求，通过不同假彩色的波段组合比较，最终选择B4(R)、B1(G)、B2(B)的合成方案，形成的彩色图像与其它合成方案比较，具有色彩层次多、饱和度好等特点；通过适应性拉伸进行图像增强得到最佳效果的影像，如图1所示。

图1 研究区SPOT5数据遥感影像图Fig.1 Remote sensing image of SPOT-5 data in the research area

1.5 影像三维可视化

遥感影像三维可视化是以DEM(为60 m分辨率的DEM，后期进行插值处理提高到30 m精度)为支撑，在其上叠加遥感图像以及地理要素等实现研究区范围的遥感影像三维显示。影像可以更直观清晰地识别地形变化和地貌特征，对于地形地貌为重要控矿因素的红土型矿床识别具有很大的帮助(魏冠军等，2007；凌成星等，2008；苗晋祥等，2012)。影像生成在ENVI4.0软件平台实现，生成的三维影像如图2所示。

图2 研究区SPOT5数据三维可视图Fig.2 Three-dimensional display image of SPOT-5 data in the research area

2 研究区铝土矿成矿条件简述

2.1 研究区地质简况

本次遥感地质调查研究区位于卡普阿斯河以北。据收集到的地质图资料(图3)显示，研究区大面积为沼泽和第四系覆盖，出露岩性单元也较为简单，其中砂岩、砾岩、泥岩(Tola)出露面积最大，分布在中北部；页岩、泥板岩、泥岩、粉砂岩等(Kp)分布在东北角。成矿母岩多呈不规则蚕食状出露在中部和中北部的沼泽地中，多为酸性岩，主要岩性为花岗闪长岩、黑云母花岗岩(Klm)、角闪石黑云母二长花岗岩、正长花岗岩(Kll)、角闪石黑云母石英闪长岩(Kls)。

2.2 加里曼丹铝土矿的成矿条件

2.2.1 基岩条件

形成红土型铝土矿最常见的成矿基岩是玄武岩及基性、中酸性侵入岩(约占40%)，其次为富长石或富铝质的碎屑岩、粘土岩(约占22%)，碱性岩也是一种有利的成矿基岩(刘发荣等，2008；郭玉溪，2012；张云峰等，2012)。除化学成分富铝外，岩石的渗透性能也是影响成矿的重要因素(洪金益，1994)。本次研究区铝土矿床的成矿母岩为基性和酸性岩，基性岩包括辉长岩、橄榄辉长岩、苏长岩；酸性岩包括闪长岩、石英闪长岩、石英二长岩、花岗岩及云英闪长岩(戴晓彬，2005；罗太旭，2008)。

图3 研究区地层岩性简图Fig.3 Formation lithology map in the research area 1-砂岩、砾岩、泥岩；2-页岩、泥岩、粉砂岩；3-花岗闪长岩、黑云母花岗岩；4-角闪石黑云母二长花岗岩、正长花岗岩 5-角闪石黑云母石英闪长岩；6-第四系1-sandstone, conglomerate, mudstone；2-shale, mudstone, siltstone；3- granodiorite and biotite granite；4-hornblende biotite monzonitic granite, orthoclase granite；5-hornblende biotite quartz diorite；6-Quaternary

2.2.2 气候条件

红土型铝土矿最有利的成矿气候条件是温度高、降雨量大的热带及亚热带、雨季和旱季分明、年降雨量在1000～3500 mm的气候带；全球年轻的红土型铝土矿矿床一半分布在年降雨量2000～3500 mm的地区。

西加里曼丹气候属热带气候，终年高温多雨，日平均气温在22～32℃之间。年降雨量在3000 mm左右，具备有利的成矿气候条件。

2.2.3 地形条件

影响红土型铝土矿富集的一个重要因素是地形条件。区域性大构造控制着地形的格局，一般认为稳定的丘陵、台地、低山、高原等地形的雨水渗滤条件良好，对成矿有利；受局部性断裂、所属岩性等因素影响，沟壑地形发育，雨水沿沟壑流失，无法对其产生淋滤作用，故不易成矿。

一般认为研究区这类地形起伏较为平缓的岛区，多以浑圆状的小山包展布，地形高差较小，标高一般在20～60 m。浑圆状小山包多被沼泽环绕，排水条件良好。

3 遥感解译及找矿靶区圈定

研究区可利用的地质资料较少，仅收集到1∶20万地质图。分析资料显示，铝土矿多与酸性岩类有关；结合遥感影像，由于植被覆盖严重等原因，对这类中酸性岩的具体岩性的解译较为困难。本研究主要是快速准确圈定铝土矿的有利成矿区，故仅从圈定成矿母岩为酸性和基性岩就能满足需要(陈松岭，1990；张瑞江，2010)。已有资料对酸性岩的圈定有一定帮助，基性岩的解译需要在影像上归纳总结。

控制地形格局的区域性大构造在研究区内没有展布;由于植被覆盖严重，小型线性构造在影像上基本没有表现，且从现有资料分析小型线性构造对铝土矿的成矿没有直接影响，故本次研究仅解译与矿体有关的岩性。

主要的解译方法是二维影像和三维影像相结合。由于此类矿种主要受地形地貌控制，运用二维和三维相结合的方法能更加清晰和直观地显示微地貌，对其快速识别有很大的帮助，且通过三维分析可以较准确地认识局部阴影面。

图4 遥感解译的岩性标志Fig.4 Lithology indicators of remote sensing interpretation (a)-中酸性岩; (b)-中酸性岩; (c)-基性岩; (d)-泥页岩; (e)-砂砾岩(a)- intermediate acid rock; (b)-intermediate acid rock; (c)-basic rock; (d)-mudstone-shale; (e)-sandstone-conglomerate stone

图5 SPOT5数据遥感解译成果图Fig.5 Remote sensing interpretation results of SPOT-5 data 1-中酸性岩为母岩的铝土矿；2-基性岩类为母岩的铝土 矿；3-遥感解译所圈的有利成矿区1-bauxite of middling acidic rock for parent rock; 2-bauxite of basic rock for parent rock; 3- Favourable metallogenic area of remote sensing interpretation

3.1 主要岩性解译

研究区成矿母岩以基性岩和中酸性岩为主，且受地形地貌控制严重，均呈浑圆状的小山包分布，高差不大，起伏较小。结合三维影像，参考地质资料和二维影像特征，建立如下的岩性单元解译标志。

3.1.1 中酸性岩

以花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩等为主，在区内小范围分布，影像中主要有两种纹型特征：① 地貌呈浑圆状、蠕虫状的小山丘，是母岩为中酸性岩类的典型矿体，山体植被稀疏，影像呈浅色；周边为沼泽，地势低洼，影像色深(如图4-a)；② 褐色图斑的赋矿影像单元，成矿母岩为中酸性岩类。与典型中酸性岩类矿(化)体影像呈过渡状，可能为地表剥蚀程度较弱所致(如图4-b)。

3.1.2 基性岩

基性岩多呈独立状存在于浅色平滑影像区(棕榈林)，图斑规模较小，边界较清楚，呈紫褐色细碎斑状(如图4-c)。

3.1.3 泥页岩

泥页岩大多分布在研究区的东北部，岩性软弱，抗风化能力弱，形成低缓地形，影像呈深绿-浅绿斑杂色(如图4-d)。

3.1.4 砂砾岩

主要分布在研究区的中部，山体较为陡峻，起伏较大，呈凸起次棱角状地貌，深褐色影像，反映抗风化能力较强的特征(如图4-e)。

3.2 铝土矿遥感靶区圈定

根据铝土矿成矿母岩和地形地貌等特征建立解译标志，并结合三维影像对研究区进行了全区解译，圈定有利成矿靶区，归纳总结靶区内矿体的形态、规模及分布规律(李领军等，2010)。

(1) 研究区西部靠近海岸，沼泽发育，人类活动行迹稀少，原始地表状态保存较完好，影像中圈定的矿(化)体连续性好，单体规模较大，如3号预测区及2号预测区西部；中东部地区由于大面积种植油棕榈等农作物以及矿业活动，森林成片遭砍伐，原始地貌形态破坏，影像中呈现大片的浅色白斑，铝土矿(化)体均为残留小斑块状，1号、5号预测区及6号预测区表现最为明显。

(2) 岩石的图形特征不会因为覆盖而改变其分布形态及外形轮廓，这是覆盖区大岩类遥感解译的依据。本区大多数铝土矿(化)体影像呈现被钳状树枝状分割的凸起浑圆地貌格局，再结合其浅色光谱特征，都表明中酸性岩类为本地区的主要成矿母岩；1号预测区及4号预测区部分铝土矿(化)体影像呈较深的紫褐色，碎斑状纹型，由于规模小、分布零散，岩石整体形态轮廓特征不明显，解译其为疑似基性岩类为母岩的矿(化)体。

(3) 矿体多分布在“Y”型分支河流的河间高地，说明良好的排泄水条件是铝土矿富集成矿的重要因素，此特征也可作为解译的重要标志。

结合三维遥感影像图，再结合以上研究的成矿有利区分布条件，即浑圆状山包，具有明显的色调差异，植被分布稀疏等，这就大大降低了解译难度。根据这个规律解译出的有利铝土矿成矿区及矿(化)体分布情况如图5所示。

4 靶区评价

4.1 对遥感解译岩性标志的验证

在研究区内开展了大范围的地质调查，主要有路线穿越、剖面调查及浅井工程。

地质调查结果显示，区域范围内主要以第四系沼泽地为主，沼泽地中的浑圆状小山包出露酸性岩和基性岩，区域东北侧有大面积页岩分布，中部有部分砂岩出露。

现有地图数据教学内容中，主要讲授传统地图制图数据的获取和空间观测数据的获取等几种方式，且主要集中在野外实测成图、数字化地图、传统摄影测量与遥感观测等[6].随着空间观测技术的发展和大数据时代的到来，地图数据获取方式呈现多源化趋势，如最新发展的一系列对地观测卫星数据、低空无人机航拍数据，以及互联网衍生出的带有地理位置信息的众源地理数据.上述不同来源的数据不仅深刻改变了地图数据获取和处理方式，将地图数据的发展带入一个新的高度，而且在地图数据使用方面也呈现出由单一数据源向多数据源融合的趋势.因此在地图学教学过程中应不断更新教学内容，及时介绍新生数据源的产生和特点，以增强内容的现势性.

地面地质调查发现，遥感解译出的地层岩性及其边界与实际情况相一致，证实了遥感解译成果的准确性。

4.2 对遥感圈定靶区的验证

以浅井作为验证手段对有利成矿靶区按100 m×100 m的网度布置工程，验证结果进一步证明了铝土矿成矿母岩中部酸性岩及疑似基性岩较为密集的分布在沼泽地中的浑圆状突起的小山包上，高差相对较小(徐强等，2009)。

图6 3号研究区遥感与野外工程圈定矿体对比图Fig.6 Contrast maps of ore bodies delineated by remote sensing results and field mork in the No.3 research area (a)-实际工程圈定的矿体;(b)-遥感解译圈定的矿体(a)-ore bodies by field engineering;(b)-ore bodies by re mote sensing results

以研究区北部圈定的3号靶区为例，区内100 m×100 m间距的浅井工程共控制12个成矿区段，与遥感所圈矿体形态较为相似(图6)，单个矿(化)体的矿化范围为0.04～0.8 km2，圈定的整个矿化面积为2.9 km2，工程取样测试结果显示矿体内的Al2O3>40%，其中3号预测区的12个成矿区段(矿体)的测试结果显示所圈区域均已达到工业开采价值。矿体形态主要为上部1～2 m盖层为黄色、土黄色的粘土层，2～4 m不等的铝土矿层，一般被粘土包裹，呈土黄色，结核大小不等，上部结核小，靠近基岩结核较大(图7)。这也与以往资料中对该地区以酸性和基性岩为成矿母岩的红土型铝土矿的矿体垂直空间展布相一致。

图7 有利成矿区内浅井素描图Fig.7 Sketch of a shallow well in the favourable metallogenic area

通过遥感解译结果和实际工程圈定的结果对比可以看出，两者的对应关系良好，符合程度达到75%以上，仅仅在矿体边界出现差异。图面上主要表现为：北侧圈定的矿体与实际的矿体分布范围、面积基本一致，中部和南部的矿体范围由于受到植被覆盖的影响，其形态吻合但矿体边界略有偏差。南部遥感解译出的星点状的矿化异常，由于面积较少没有研究价值，故没有进行工程控制。

通过以上的对比分析发现，地形地貌对遥感解译有一定影响，本次研究采用了二维和三维相结合的工作方法，很好地解决了地形地貌条件较复杂地区的遥感判读问题。此方法的应用极大地提高了解译的准确程度。

5 结论与建议

(1) 通过遥感解译和野外工程的验证，总结了印尼铝土矿的控矿因素及遥感影像特征，为快速准确地查明印度尼西亚加里曼丹地区红土型铝土矿提供新思路。

(2) 二维和三维影像的结合为找矿工作提供了一种新的思路，尤其是成矿条件受地形地貌控制的矿种，能更加快速准确地圈定有利成矿区。

(3) 遥感解译的DEM数据分辨率较低，导致生成的三维影像精度也较低，如影像中突显的陡坎、影像失真等因素都对研究工作有一定影响。因此，应尽可能收集高分辨率的DEM，从而使三维可视的效果更佳。

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Application of SPOT5 Data to the Remote Sensing Survey of a Bauxite Deposit in the Kalimantan area of Indonesia

ZHANG Wen-long1，HOU Zhao-hua2, LI Ling-jun3, GAO Hai-feng1, YU Zhan-chao1

(1.ShaanCenterofGeologySurvey，Xi’an,Shaanxi710010； 2.ShaanXiEnergyGroupCo.,Ltd.，Xi’an,Shaanxi710061； 3.NorthwestGeologicalInstituteOfNonferrousMetals，Xi’an,Shaanxi710055)

This work used the remote sensing data SPOT-5 and the synthesis method 4(R)1(G)2(B) to conduct a ore-search survey in the Sanggau area of western Kalimantan, Indonesia. It considered the terrain features, ore-controlling factors and metallogenic background of lateritic bauxite in this area, and combined the DEM 3D visualization technology. The results include establishment of the marks for remote sensing-based prospecting, summary of image features of ore-control host rock and other rocks, determination of target areas for ore search, and delineation of ore bodies. The consistency degree between the prediction and shallow-well verification is more than 75%. This work provides a new thought line for prospecting of the lateritic bauxite in the Kalimantan area. It also indicates that the combination of 2D and 3D methods can offer a new approach for prospecting of the ore limited by topography like the study area.

remote sensing interpretation，bauxite，three-dimensional display，Kalimantan, Indonesia

2014-09-10；

2014-11-22；[责任编辑]郝情情。

张文龙(1982年-)，男，工程师，从事遥感地质找矿工作。E-mail: 27860422@qq.com。

P627

A

0495-5331(2015)01-0157-08