矿山地质勘查中多源遥感技术应用研究

陈建明，匡 威，孙卫东

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局信息中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

遥感技术的成像水平较高，用于地质勘查最为合适，但是矿山地质复杂，范围广阔，运用传统遥感技术并不能起到良好的效果。因此，本文设计了多源遥感技术，应用在矿山地质勘查方面，摒弃了传统遥感技术中的勘测范围小的缺点，利用多光谱，全方位地将矿山地质影像呈现出来，最大化地提高矿山地质勘查的精准度[1]。本文就多源遥感技术勘查矿山地质，旨在提高矿山地质勘查的精准度，为矿山业发展创造价值。

1 基于多源遥感技术勘查矿山地质

1.1 采集矿山地质信息

不同的矿山开采出的资源也不同，矿山地质也会有着不同的改变[2]。矿山周围的地质构造属于内生矿的范畴，由于地质运动，导致矿山的地质经常出现变化，因此矿山地质信息的实时性，显得尤为重要。多源遥感技术的研究，无论是在实时性还是准确性，均能达到矿山地质勘查的要求，本文就以上原因，设计基于多源遥感技术勘查矿山地质这一课题。在第一部分，就是采集矿山地质信息，在地质勘查工作过程中，多源遥感技术可以实时上传矿山地质环境，并且在遥感影像中，摒弃了以往的遥感影像单一性，从多个角度上传矿山地质影像，勘查到的地质信息范围更广，也更为精准。同时，多源遥感影像可以分为线状影像、环状影像，以及带状影像，从其中各个影像中提取出异常资料，用于研究该地区的矿山地质异常原因，大大地提高了矿山地质信息的采集效率，为勘查人员提供更为清晰的矿山地质构造，进而分析矿山出现断裂的原因[3]。一般来讲，遥感技术虽然在一定程度上将地质信息呈现出来，但是由于矿山地质特殊，遥感成像往往不清晰，导致无法对该地区的地质进行有效分析。本文在采集矿山地质信息过程中，通过多源遥感技术内部接收器，实现勘查人员之间的相互交流，充当对讲机的作用，因此在矿山地质信息采集过程中更具有安全性。

1.2 融合遥感技术获取矿山地质多源影像

IHS变根据上文中采集到的矿山地质信息，本文进行深入研究，并将多源遥感技术融入到矿山地质勘查中，旨在从多源的角度反映矿山地质影像。普通的遥感技术之所以勘查范围小，就是因为没有利用IHS算法，此算法以范围广而著称，是目前应用最广泛的算法之一，因此本文的多源遥感技术是以IHS算法为基础而设计。此公式如下：

式（1）中，R、G、B分别表示多源遥感技术中影像空间的三个原色，R为红色（Right）；G为绿色（Green）；B为蓝色（Blue），分别依据英文首字母而判定缩写。因为R、G、B均属于人眼可见的原色，通过对R、G、B的各种排列组合，将会得到不同的色彩。同时，式（1）中的I、H、S分别表示亮度（Intensities）、色度（Hues），以及饱和度（Saturats），具体到公式中，I表示人眼中的亮度，H表示遥感影像的主图色，S表示图像的浓淡程度。该公式中的θ表示遥感影像的补色度。

通过以上算法，将会得到多源化的遥感影像，并且在不同的影像中进行一次处理，其中I、H、S之间可以以独立的形式存在，因此可以用来弥补遥感影像中的色差，做到影像在呈现出来时，就是一次处理后的影像。如下图所示。本文将多源遥感技术与矿山地质成像相融合，拥有两个优点：一方面，矿山信息与影像亮度可以有效地结合，有利于提高矿山地质成像的清晰度；另一方面，影像中的色度与饱和度在人眼观察中占极大分量，而多元遥感技术设计过程中，同样以色度、饱和度为主体，因此更容易实现对矿山地质勘查信息的采集。此外，多源遥感技术的应用虽然在一定程度上，扩大了勘查范围，但是，由于矿山地质环境特殊，经常发生异变，因此，多源影像噪声较多，容易破坏原始图像中的地质特点，丧失少部分的精准度，所以本文将着重研究去除多源影像的噪声，使多源遥感影像更为贴近原始地质。

图1 融合遥感影像技术后的矿山地质图像

1.3 利用邻域平均法去除多源影像噪声

上文中将多源遥感技术融入矿山地质勘查中，使矿山地质信息以多源化的影像展现出来，因此矿山地质勘查效率逐渐提高。但是在多源遥感图像的传输过程中，免不了受到噪声的影响，所以本文研究重点在于去除多源影像的噪声。在一般的遥感技术上来讲，去除噪声的方法较为复杂，经常出现因为去噪而死机的现象，久而久之，去噪效果被勘查人员遗忘，导致矿山地质勘查精准度下降。本文设计的多源遥感技术，运用邻域平均法，优化降噪水平，同时保证多源影像的完整性。本文认为，多源遥感影像的噪声来源于光、电，以及粒子噪声。这三种类型的噪声，仅存在于矿山地质影像的呈现，因为矿上地质环境容易受到矿产的影响而变化，因此本文在多源遥感技术的设计方面，利用了邻域平均法，此方法是在相邻的空间中，保证影像的真实性的前提下，直接对影像下达去噪信号，并在邻域中找到相对阈值、最小降噪误差等，按照以上方法，将影像的噪声去除掉。同时，本文设计的去噪方法是在相邻空间中，对影像的噪声进行转换，变成小阈值，从而展开精准地去噪处理。具体降噪公式如下所示：

式（2）中，D表示降噪后的多源影像；aij表示影像a在i与j两个邻域中的相对阈值；Xi表示在i空间中多源影像的灰度值；Yj表示在j空间中多源影像的灰度值。与传统去噪手段相比，本文设计的去噪方法可以更有效地抑制噪声的产生，并保证矿山地质多源影像的细节部分不被忽略，因此去噪效果将会更佳，矿山地质勘查精度也会更加准确。

2 实验

验证本文设计的多源遥感技术在矿山地质勘查方面的效果，最好的办法就是观察矿山地质勘查的精准度，本文就此展开实验，判断本文设计是否具有应用价值。

2.1 实验准备

为了保证实验的准确性，两种遥感技术在勘查地质、范围均相同的条件下，分别进行工作，分析矿山勘测时的精准度变化。矿山勘查精准度通过红外与近红外两种反射光线计算，公式如下：

式（3）中，K表示矿山勘查精度，λ1为矿物红外反射的精度，λ2为矿物近红外反射的精度。

2.2 实验结果

分别使用传统的遥感技术，与本文设计的多源遥感技术勘查矿山，并使用式（3）中的精度计算公式，得出两种遥感技术具体勘查精准度效果。

传统遥感技术勘查矿山的精准度在小范围运行时，精准度较高，随着勘查范围的增加，勘查精准度随之降低，因此，并不能用作大范围的勘查矿山地质。而本文设计的多源遥感技术，精准度始终保持在40%以上，并且随着勘查范围的扩大，精准度也随之提高，适用于大范围的矿山地质勘查。一般来讲，矿山地质勘查范围都比较大，因此本文设计的多源遥感技术更具有实用价值。

3 结语

近年来，我国采矿业不断发展，矿山地质也逐渐应用遥感技术进行勘查，但是传统的遥感技术，在小范围内的勘查精度较为准确，但是随着矿山勘查的范围扩大，其勘查精度也逐渐下降。因此，本文设计了多源遥感技术，应用在矿山地质勘查方面，摒弃了以往遥感技术的缺点，矿上地质勘查范围越广，精度越高，并且多源遥感技术拥有多种矿山地质影像，可以同时勘查矿山的多个地区，使矿山地质勘查突破了局限性，以全方位、多元性为基础，促进矿山地质勘查的发展进程。