三维遥感影像在地质找矿中的应用研究

（甘肃省地矿局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

在传统找矿工作和地质勘测中，遥感影像地质解译大多以二维影像为主，但是由于人眼对平面图像观测和识别能力的局限性，在矿产信息评判和信息筛选中很容易漏判和错判重要信息，极大降低工作效率，也不利于未来对矿区整体地质信息做系统化分析和找矿工作的开展。而三维影像遥感技术可以立体化呈现勘查矿区信息，让矿山勘测人员更容易识别探测区域地形地貌特征。另外，通过现代三维遥感影像技术，可以对矿山区进行立体化影像成图，对勘测矿区某些因为地质原因或者地形原因，人力难以达到的区域，进一步提取信息。总的来说，三维遥感技术可以将矿区整体进行模拟，从而让矿区工作人员制定更准确的矿山开采路线。它是遥感技术在矿山工作中的再升级，对地质找矿工作具有重要意义。为了具体探究三维遥感技术在找矿地质解译中的应用效果，以甘肃省白银县一红土型镍矿区为例，对其进行地质探究，并将探究结果和相关地址结果做出比较，探寻地质解译准确度[1]。部绿地，水系发育完善，水资源较为丰富。

红土型镍矿是一种典型的风化型金属矿。我国已经探测到的大型红土型镍矿均主要附着于风化岩层或者超基性岩层下部的风化壳中，腐岩层是红土型镍矿的主要矿源层。红土型镍矿矿床分布相对比较集中，矿体形态简单，整体呈状面型分布，分布范围在风化壳周围和中央，矿体厚度大，矿体不连续。大面积分布的超基性镍矿地表地貌以平缓台地、河间地为主，这类地形也是找矿工作重点观测标志[2]。

1 矿区及红土镍矿特征性研究

甘肃省白银县矿区属于温带大陆性气候，常年高温少雨，全年平均气温在20摄氏度以上，绝对和相对温度均处于较高水平。区域内整体呈丘陵地貌，山体平稳，多深沟，冲沟溪流发育完善，植被覆盖率较低。矿区海拔介于500m～780m之间。除丘陵地貌外，局部地区还具有冲积平原属性，矿区相对高度差在700m左右，冲积平原内存在局

2 三维遥感影像应用

本次遥感影像在地质找矿工作中的应用研究所使用的数据均为我国ETM航空航天卫星所提供的实时间拍影像数据，以及分辨率为50m的DEN（现代数字最高频模型）视频资料。经过数据分析比对和成像处理后，ETM数据整体分辨率为20m。三维遥感影像技术在现代地质找矿中主要有两个应用内容，即：遥感影像数据分析处理和遥感影像三维可视化处理[3]。

2.1 遥感影像数据分析处理

遥感影像数据分析处理工作主要包括：对矿山图形的三维矫正处理、矿层表面镶嵌化处理、矿山三维遥感成像、整体图像增强和数据融合等。主要影像分析处理工作需要工作人员借助特殊成像仪在PC端进行操作完成。数据处理完成后，工作人员根据找矿信息需要，将不同颜色地区进行比对分析，本次研究最终选择B4（R）+B4（G）+B3（F）的影像组合，在这种组合方式下，三维遥感影像整体类似于一种自然色，比较符合人类视觉习惯检测，而且由于白银县矿区地质条件、地形地貌和矿区信息十分丰富，遥感影像清晰的显示了各类地质差别。工作人员可以轻易区分不同种类和层次的地表覆盖物信息，划分矿区岩类层和矿产层信息，完成最终地质找矿工作。

本次研究的甘肃白银地区以红土型镍矿为主要矿产，根据资料可知，影响红土型镍矿产生的主要因素为地形地貌，虽然甘肃白银矿区局部被绿植覆盖，但因为整体面积较小，对研究数据影响可以忽略不计。在后续的数据处理过程中，也没有将绿植影响因素记录在内。

2.2 三维遥感影像可视化应用

三维遥感影像可视化是以DEN影像数据为基础，根据找矿预测工作需要，将DEN数据资料和三维遥感影像资料、地理信息资料、文字符号资料等多种数据资料相融合，最终生成为具有大量文字标识的研究区三维立体化地形影像。影像上除了地形地貌外，应该具有大量可视化数据如：三维图像栅格数据、地理要素矢量数据、文字符号等。想要将所有数据集成为具体化的三维可视化影像图形，必须将以上各类所有数据全部转化为同一三维图形坐标系中，具体操作过程可以借助ENV1.40影像处理软件来完成，形成三维可视化图形。

3 三维遥感影像遥感解译

本次对甘肃省白银县矿区的三维遥感影像地质解译主要包括遥感岩层解译和遥感矿产解译。甘肃省整体地貌差异和气候差异较小，所有岩层解译和矿产解译均具有较强适应性和借鉴价值。

3.1 遥感岩层解译

经过三维遥感影像技术观测可以确定，实验矿区岩层岩性相对比较简单，主要以基性——超基性岩类、少量砂砾岩、碳酸性岩石为主。根据白银矿区的历史地形地貌资料、以及红土型镍矿成矿特征，进一步确立了岩性单元和含矿红土层标识如下：

超基性岩：主要包括虎纹岩和橄榄岩，在观测研究矿区广泛分布，式红土型镍矿成矿母岩之一，在三维遥感影像中类似于方块状结构，整体宽大，混元状侧棱角状山脊，坡面具有明显冲沟发育特征且无明显方向性特征，大多以自有舒缓状为主，影响色彩为暗绿色。

辉长岩：辉长岩伴生于超基性岩层四周，属于伴生岩。整体分布较为零散，为红土型镍矿成矿的次生性母岩，在三维遥感影像观测中，呈相对平稳的丘陵状地貌，表面具有不均匀性细碎斑点状条纹型，整体呈浅绿色。

第四系残积岩层和冲击层：此类岩层多分分布于矿山前段的地质疏松和缓坡或者河流交汇的河间浅谈附近。因为受到河流或者风蚀作用影响，所以大部分岩层主要以风蚀状或者网洞状出现。在三维影像中，整体以蓝色色块出现，色块表面可能含有破碎状零星条纹（主要是植被引起），受到下浮状基岩影响，第四系残积岩整体色调不同，该地区下浮基岩为超基性岩，残积岩显示不完全，在影像地图中显示为棕褐色。

3.2 遥感矿产解译

根据此次三维遥感影像和已经建立起的解译标识，对研究区矿山进行解译。解译过程中，区域地形地貌条件是十分重要的控制用因素，所以可以根据三维遥感在影像方面的优势和现有相关岩层解译资料，进行相关地质分析和找矿预测。根据分析，该地区镍矿主要分布方位有两种类型。

分布于台山型的红土层，此类红土层分布于较为平缓，海拔较低的平缓山体顶部台面上，其中以局部内凹的浅状盆地地形条件最为优秀。顶面边缘和周围坡谷分界线也就是红土镍矿存在的边界线。整个台山红土型矿区在三维影像中圈定的图斑内部调色比较均匀，纹理没有向外发育倾向，色调阴影密集，起变化线即为红土边界线。

分布于矿山前缓倾斜坡面以及两处河流河间高地的红土层。此类红土矿层由于所存在的地势较为低缓，受到潜水面负面影响，红土成矿容易流失，成矿条件和矿产存储条件不如前者。

因为在此以前已经建立了三维遥感影像，因此在矿产解译过程中，只需在白银矿区内寻找台山型红土层和缓倾斜坡面两种地形的标志，就可以极大减少确定矿层范围难度。

4 三维遥感影像解译结果检测

4.1 岩层解译效果检测

本次对研究矿区岩层进行了系统的研究调查工作，确定了第四类残积物、第四类岩洪冲击物、超基性岩、辉长岩等四类主要岩性层的具体边界。进一步得出分析调查结果为，超基性岩层在调查区域分布最为广泛，占到整体研究区3/5左右，残积物和冲击物岩层主要分布于研究区西北部，面积约为整个研究区的2/5，其余地区分布了少量的辉长岩。通过实地考察，将考察结果和室内建立起的岩性解译数据指标比对，发现解译标志和野外调查结果吻合度比较高，说明利用三维影像技术建立的岩层解译数据具有真实性和参考价值。

4.2 实际矿化范围检测

本次三维影像地质调查表明，研究区南部大部分为超基性岩层。通过大量的地表、浅井工程控制，一共寻找到了15个地表地壳验证标本。均找到了红土镍矿，矿化面积在0.5～1.58平方公里。

本次调查主要是为了验证并且实地圈解出镍矿分布范围，对根据三维遥感影像所显示的八个红土镍矿进行了检查和边界划分。通过实地钻探取样可以确定，黄土下1米左右为典型的红土镍矿土壤。通过结果比对可以看出，图像解译结果和空间位置上有较高的对应准确性，整体覆盖准确率达到75%以上。

5 结语

将三维遥感影像技术应用于地质找矿中，可以有效弥补传统二维影像技术的不足，提别是研究类似于我国甘肃省风化型地形地貌特征地区，三维遥感影像技术的应用可以更加准确的判断其地貌类型和矿性包括岩性特征，从而极大提高地质找矿准确度。

[1]史超, 李书, 任正情,等. 三维遥感影像在遥感地质构造解译中的应用——以福建平和植被覆盖区为例[J]. 地质找矿论丛, 2016,31(1):127-134.

[2]曹勇刚, 李进喜. 基于Google Earth三维遥感影像在地质连图中的应用[J]. 中国锰业, 2017, 35(2):168-171.

[3]周雷, 邱光辉, 张启生,等. Landsat8卫星OLI遥感影像解译在云南勐海综合找矿实践中的应用研究[J]. 化工矿产地质, 2015,37(3):180-186.