多源数据融合技术及其在地质矿产勘查中的应用

刘 荣，刘春娥，刘晶晶

(1. 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，青海 西宁 810012； 2. 青海省地质调查院，青海 西宁 810012； 3. 青海省地质矿产测试应用中心，青海 西宁 810001)

0 前 言

近年来随着资源危机的进一步加剧，人们对于地质矿产的开采需求日益旺盛。为了应对这一现状，越来越多的勘查技术被引入地质矿产勘查工作中，而将不同的勘查数据来源进行有机地整合以全面掌握地质矿产信息便成为了矿产企业当下的工作重点。多源数据融合技术正是因为这一需求而被引入了地质矿产勘查工作，使用多源数据融合技术可以有效提升地质矿产勘查工作质量。但是作为一种新兴技术，该技术在地质矿产勘查工作中的应用还不完善，本文也将对此进行分析与探讨。

1 多源数据融合技术简述

多源数据融合技术简而言之便是一种数据处理技术，他只是通过对于数据的整理与整合将不同来源的数据融为一个整体，使得数据分析人员对于研究对象的信息有一个全面的掌握[1]。多源数据融合技术的这一工作模式与地质矿产勘查工作完美契合，在地质矿产勘查工作中，勘查人员会对矿产地的地质、水文等一系列要素进行勘查，而后期的数据量也是十分庞大，这也就需要多源数据融合技术对其进行整合。而随着多源数据融合技术的应用，越来越多的勘查技术被引入到地质矿产勘查工作中，其优势也可以得到发挥，增加了地质矿产勘查工作的数据全面性。多源数据融合技术在地质勘查工作中的应用不仅仅只是应用于数据处理这一领域，还要与勘查技术进行结合才能更好地助力勘查工作的进行，而当下最常见的应用模式便是将多源数据融合技术与遥感技术进行结合使用。这是因为在地质矿产勘查工作中，地质数据难以直观的体现出当地的地质条件及矿产状况，进行分析时还需要对于数据进行处理才能进行，严重影响了工作效率，使用遥感技术则可以通过更为清晰的图像直接将地质勘查工作的结果呈现于分析人员眼前，便于其进行分析并开展随后的工作。而通过遥感技术与多源数据融合技术的结合运用，多源数据融合技术可以将更多来源的数据进行处理整合后融入到一张勘查图中，图像中包含的信息也更加丰富多元，分析人员也可以掌握更加全面的信息，为后续的矿产开采工作提供帮助[2]。因此目前多元数据融合技术在地质矿产勘查工作中的应用主要是通过与遥感技术配合实现的。

2 多源数据融合技术的应用流程

目前多源数据融合技术在地质矿产勘查工作中的应用主要是配合遥感技术进行的，而其使用流程也需要结合地质矿产勘查工作的实际情况及遥感技术特点做出调整，以更好地完成数据融合。

在使用过程中，首先要对于地质矿产勘查的遥感数据进行初步的筛选，这也是后续勘查工作顺利开展的前提。由于在地质矿产勘查工作中，遥感技术的运用是多方面的，因此其后期的数据呈现类别也各不相同。当使用多源数据融合技术对这些数据进行融合处理时，部分数据对于后期的工作并无太大帮助反而会干扰整个数据的融合过程，因此在数据融合之前对于遥感数据进行初步的筛选是很有必要的[3]。这就需要勘查人员对于遥感勘查数据类型及其后期的用途有着充分的了解,例如我国常用的遥感技术便有航天遥感技术及航空遥感技术，其呈现方式也分为地面及光谱分辨率，工作人员要做的便是根据地质矿产勘查工作的实际需要及不同种数据间的联系进行勘查数据的初选，为多源数据融合做好准备。在多源数据融合过程中遥感技术虽为主导，但也要穿插其他类别数据的引入，让最终呈现的数据更加充实立体。

经过初选的勘查信息仍然不能直接用于多源数据融合，还需要经过数据的预处理工序才能进行融合。这是因为初选后的勘查数据只是原始数据，在勘查过程中难免会出现一些由于人为失误及仪器问题导致的误差，这些误差一旦经过了数据融合环节将很难被发现并剔除，这也会大大影响多源数据融合技术的工作效果，导致最终呈现的综合数据不能反映实际状况，影响后期的分析工作。另外对于需要融合的数据，还需要进行标准化处理，让不同来源的数据可以免去繁杂的换算过程直接进行融合，减少后期工作量，提升工作效率。而对于不同类别的数据，在融合时除了要进行标准化处理之外，还需要通过公式进行换算，这也需要对于数据进行前期的处理及换算，确定转换方式。

在数据预处理之后，便可以对于不同来源的数据进行融合。而这个融合过程并不是单纯地将不同遥感技术的图片进行叠加及整合，而是需要技术人员根据数据的分辨率、数据类型以及勘查工作的实际需求选取融合方式[4]。在数据融合过程中，对于遥感技术勘查图的分辨率有着较高的要求，分辨率越高的图片其后期融合的自由度及空间也就越大，也更加有利于数据融合过程的进行。而目前遥感数据的融合主要有像素级、特征级及决策级三种类型，分别针对不同的勘查实际予以选取，例如像素级便是对相近的遥感勘测图进行融合而决策级则是对于地质矿产勘查整体进行数据的融合。在由于地质矿产勘查工作的数据较为繁杂，因此在进行数据融合的过程中难免会出现一些常规融合难以完成的情况，这就需要数据融合人员根据实际情况进行融合方式的调整。例如在进行线性构造提取时，除了从图像着手之外还可以利用滤波技术，同时辅以假色彩合成、主成分分析，通过反差扩展及直方图调整进行遥感勘测图的线性分析也可以有效提取数据并加以整合。而在地质矿产勘查工作中，矿化蚀变信息的分析也是重中之重，目前主要使用的数据融合分析方法为Crosta技术及分类光谱角法。另外，为了有效提升地质矿产勘查工作的全面性及工作质量，多源数据融合技术的应用范围并不限于对遥感数据的融合，还可以针对勘查工作需要将其他勘查方式的不同来源的数据整合到遥感图中这样也可以使遥感勘测图传达的信息更加丰富。在这一过程中为了实现不同类别信息数据的高效融合，可以借助信息化技术利用计算机进行数据的整理，并建立更加立体全面的数据模型，为后期的分析工作服务。

在数据融合结束后，多源数据融合工作仍未结束，随后的数据分析工作才是流程的核心环节。通过之前的数据处理及融合，最终呈现出的遥感勘测图内部包含的信息极为丰富，因此对其的综合分析工作难度也是大大提高。这就需要分析人员在分析过程中不能只局限于对眼前图像的分析，还要结合对于勘测地区的实际考察情况以及历史地质信息进行全面分析，同时对于当地有代表性的地质条件及特征地质环境进行重点分析，以确保分析工作可以真正反映出当地的真实地质矿产条件，做好勘查工作。

3 多源数据融合技术应用分析

目前通过多源数据融合技术与遥感技术的结合，可以有效提高地质矿产勘查工作的工作质量，也可以使勘查工作更加全面，而最具代表性的应用领域便是构造信息及矿化蚀变的提取以及找矿靶区的圈定工作。

首先通过多源数据融合技术，可以将不同的遥感技术图像进行整合。例如在某地质矿产勘查工作中，勘查人员首先利用航空遥感技术对当地的地貌及水系分布等数据进行了初步的勘查。随后利用多源数据融合技术，将卫星传来的不同遥感勘测图进行预先处理，利用几何校正及参数统一等手段将不同的遥感图进行整合。这样在随后的构造信息提取时，技术人员便可以通过一张图片完成对于地质矿产线性及环形信息的同时提取，利用图片上显示色调及结构的标识，也可以直接掌握当地的地质地貌及水文条件，让信息提取工作变得更加高效，例如在青海省拉陵灶火地区的夕卡岩型矿床遥感成矿预测图就进行了这一过程，遥感图见图1。

图1 青海省拉陵灶火地区的夕卡岩型矿床成矿预测

而矿化蚀变信息的提取与随后的找矿靶区确定工作息息相关，这也是整个地质矿产勘查工作的最终目的。在以往的勘查工作中，遥感技术呈现的数据信息都是片面的，加上缺乏非遥感技术勘查数据的支撑，对于矿化蚀变信息的提取十分困难也不够精确。而在使用了多源数据融合技术之后，在数据处理阶段便可以将片面的遥感图像进行整合，使得最终的成图包含有完整的地质信息，同时还可以将非遥感技术勘测的数据加以引入，使得分析人员在进行矿化蚀变信息提取分析时除了可以依据勘查数

据进行矿化蚀变分析，也可以参考邻区矿产分布信息、地球化学及成矿因素分析等多领域信息，让结果更加准确。而多源数据融合技术应用带来的另一大便利便是其在数据融合过程中已经为整个地质矿产勘查工作中的数据建立了一个统一的平台，这也为信息化技术的引入铺平了道路，基于多源数据融合技术建立的数据平台可以利用计算机技术实现对于大量数据的高效分析处理，实现对于矿化蚀变过程的准确分析。同时也可以将遥感图进行三维建模，对于后期找矿靶区的确定提供指导，提升开采效率。

4 结 语

为了应对目前日益增长的矿产需求量，矿产企业愈发重视地质矿产勘查工作，多源数据融合技术便在这一大趋势下被引入了地质矿产勘查工作中。结合遥感技术并通过前期的数据初选及预处理工作，多源数据融合技术可以实现对于多种勘查数据的整合，便于后期进行构造信息及矿化蚀变信息的提取，为选矿靶区圈定提供指导，提升矿产开采效率。

[1] 郭璟鑫, 王新新. 多源数据融合技术及其在地质矿产勘察中的应用探析[J]. 地球, 2016(9): 85-86.

[2] 史晓鸣, 贠海晏. 浅析多源数据融合技术在地质矿产调查中的应用[J]. 华夏地理, 2015(10): 76.

[3] 史宝平, 李向平. 多源数据融合技术及其在地质矿产调查中应用探讨[J]. 中国科技博览, 2015(28): 254.

[4] 任天瑞. 多源数据融合技术及其在地质矿产调查中应用研究初探[J]. 黑龙江科技信息, 2014(27): 68.