礦山地質勘查中多源遙感技術應用研究

陳建明，匡 威，孫衛東

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

遙感技術的成像水平較高，用于地質勘查最為合適，但是礦山地質復雜，范圍廣闊，運用傳統遙感技術并不能起到良好的效果。因此，本文設計了多源遙感技術，應用在礦山地質勘查方面，摒棄了傳統遙感技術中的勘測范圍小的缺點，利用多光譜，全方位地將礦山地質影像呈現出來，最大化地提高礦山地質勘查的精準度[1]。本文就多源遙感技術勘查礦山地質，旨在提高礦山地質勘查的精準度，為礦山業發展創造價值。

1 基于多源遙感技術勘查礦山地質

1.1 采集礦山地質信息

不同的礦山開采出的資源也不同，礦山地質也會有著不同的改變[2]。礦山周圍的地質構造屬于內生礦的范疇，由于地質運動，導致礦山的地質經常出現變化，因此礦山地質信息的實時性，顯得尤為重要。多源遙感技術的研究，無論是在實時性還是準確性，均能達到礦山地質勘查的要求，本文就以上原因，設計基于多源遙感技術勘查礦山地質這一課題。在第一部分，就是采集礦山地質信息，在地質勘查工作過程中，多源遙感技術可以實時上傳礦山地質環境，并且在遙感影像中，摒棄了以往的遙感影像單一性，從多個角度上傳礦山地質影像，勘查到的地質信息范圍更廣，也更為精準。同時，多源遙感影像可以分為線狀影像、環狀影像，以及帶狀影像，從其中各個影像中提取出異常資料，用于研究該地區的礦山地質異常原因，大大地提高了礦山地質信息的采集效率，為勘查人員提供更為清晰的礦山地質構造，進而分析礦山出現斷裂的原因[3]。一般來講，遙感技術雖然在一定程度上將地質信息呈現出來，但是由于礦山地質特殊，遙感成像往往不清晰，導致無法對該地區的地質進行有效分析。本文在采集礦山地質信息過程中，通過多源遙感技術內部接收器，實現勘查人員之間的相互交流，充當對講機的作用，因此在礦山地質信息采集過程中更具有安全性。

1.2 融合遙感技術獲取礦山地質多源影像

IHS變根據上文中采集到的礦山地質信息，本文進行深入研究，并將多源遙感技術融入到礦山地質勘查中，旨在從多源的角度反映礦山地質影像。普通的遙感技術之所以勘查范圍小，就是因為沒有利用IHS算法，此算法以范圍廣而著稱，是目前應用最廣泛的算法之一，因此本文的多源遙感技術是以IHS算法為基礎而設計。此公式如下：

式（1）中，R、G、B分別表示多源遙感技術中影像空間的三個原色，R為紅色（Right）；G為綠色（Green）；B為藍色（Blue），分別依據英文首字母而判定縮寫。因為R、G、B均屬于人眼可見的原色，通過對R、G、B的各種排列組合，將會得到不同的色彩。同時，式（1）中的I、H、S分別表示亮度（Intensities）、色度（Hues），以及飽和度（Saturats），具體到公式中，I表示人眼中的亮度，H表示遙感影像的主圖色，S表示圖像的濃淡程度。該公式中的θ表示遙感影像的補色度。

通過以上算法，將會得到多源化的遙感影像，并且在不同的影像中進行一次處理，其中I、H、S之間可以以獨立的形式存在，因此可以用來彌補遙感影像中的色差，做到影像在呈現出來時，就是一次處理后的影像。如下圖所示。本文將多源遙感技術與礦山地質成像相融合，擁有兩個優點：一方面，礦山信息與影像亮度可以有效地結合，有利于提高礦山地質成像的清晰度；另一方面，影像中的色度與飽和度在人眼觀察中占極大分量，而多元遙感技術設計過程中，同樣以色度、飽和度為主體，因此更容易實現對礦山地質勘查信息的采集。此外，多源遙感技術的應用雖然在一定程度上，擴大了勘查范圍，但是，由于礦山地質環境特殊，經常發生異變，因此，多源影像噪聲較多，容易破壞原始圖像中的地質特點，喪失少部分的精準度，所以本文將著重研究去除多源影像的噪聲，使多源遙感影像更為貼近原始地質。

圖1 融合遙感影像技術后的礦山地質圖像

1.3 利用鄰域平均法去除多源影像噪聲

上文中將多源遙感技術融入礦山地質勘查中，使礦山地質信息以多源化的影像展現出來，因此礦山地質勘查效率逐漸提高。但是在多源遙感圖像的傳輸過程中，免不了受到噪聲的影響，所以本文研究重點在于去除多源影像的噪聲。在一般的遙感技術上來講，去除噪聲的方法較為復雜，經常出現因為去噪而死機的現象，久而久之，去噪效果被勘查人員遺忘，導致礦山地質勘查精準度下降。本文設計的多源遙感技術，運用鄰域平均法，優化降噪水平，同時保證多源影像的完整性。本文認為，多源遙感影像的噪聲來源于光、電，以及粒子噪聲。這三種類型的噪聲，僅存在于礦山地質影像的呈現，因為礦上地質環境容易受到礦產的影響而變化，因此本文在多源遙感技術的設計方面，利用了鄰域平均法，此方法是在相鄰的空間中，保證影像的真實性的前提下，直接對影像下達去噪信號，并在鄰域中找到相對閾值、最小降噪誤差等，按照以上方法，將影像的噪聲去除掉。同時，本文設計的去噪方法是在相鄰空間中，對影像的噪聲進行轉換，變成小閾值，從而展開精準地去噪處理。具體降噪公式如下所示：

式（2）中，D表示降噪后的多源影像；aij表示影像a在i與j兩個鄰域中的相對閾值；Xi表示在i空間中多源影像的灰度值；Yj表示在j空間中多源影像的灰度值。與傳統去噪手段相比，本文設計的去噪方法可以更有效地抑制噪聲的產生，并保證礦山地質多源影像的細節部分不被忽略，因此去噪效果將會更佳，礦山地質勘查精度也會更加準確。

2 實驗

驗證本文設計的多源遙感技術在礦山地質勘查方面的效果，最好的辦法就是觀察礦山地質勘查的精準度，本文就此展開實驗，判斷本文設計是否具有應用價值。

2.1 實驗準備

為了保證實驗的準確性，兩種遙感技術在勘查地質、范圍均相同的條件下，分別進行工作，分析礦山勘測時的精準度變化。礦山勘查精準度通過紅外與近紅外兩種反射光線計算，公式如下：

式（3）中，K表示礦山勘查精度，λ1為礦物紅外反射的精度，λ2為礦物近紅外反射的精度。

2.2 實驗結果

分別使用傳統的遙感技術，與本文設計的多源遙感技術勘查礦山，并使用式（3）中的精度計算公式，得出兩種遙感技術具體勘查精準度效果。

傳統遙感技術勘查礦山的精準度在小范圍運行時，精準度較高，隨著勘查范圍的增加，勘查精準度隨之降低，因此，并不能用作大范圍的勘查礦山地質。而本文設計的多源遙感技術，精準度始終保持在40%以上，并且隨著勘查范圍的擴大，精準度也隨之提高，適用于大范圍的礦山地質勘查。一般來講，礦山地質勘查范圍都比較大，因此本文設計的多源遙感技術更具有實用價值。

3 結語

近年來，我國采礦業不斷發展，礦山地質也逐漸應用遙感技術進行勘查，但是傳統的遙感技術，在小范圍內的勘查精度較為準確，但是隨著礦山勘查的范圍擴大，其勘查精度也逐漸下降。因此，本文設計了多源遙感技術，應用在礦山地質勘查方面，摒棄了以往遙感技術的缺點，礦上地質勘查范圍越廣，精度越高，并且多源遙感技術擁有多種礦山地質影像，可以同時勘查礦山的多個地區，使礦山地質勘查突破了局限性，以全方位、多元性為基礎，促進礦山地質勘查的發展進程。