三維遙感技術在地質勘查中的應用研究

王永魁

（1.中國海洋大學，山東 青島 266100；2.山東省地質礦產勘查開發局第四地質大隊，山東 濰坊 261021）

常規地質勘查方法通過地表波勘探，能夠實現地質的勘查，但受深度影響較大，存在勘探精度較低的不足，不適合深度地質結構的勘查分析[1]，為此提出三維遙感技術在地質勘查中的應用研究。基于三維遙感技術，利用機載遙感三維成像儀，實現地質地形地貌的處理以及地層巖性分析；依托三維遙感技術獲得地質參數，對礦山露天礦場、非露天礦場進行地質分析。結果表明，提出三維遙感地質勘查應用具備較高的有效性。

1 應用三維遙感技術獲得地質構造信息

（1）地形地貌的處理。與常規地質勘查方法（地表波勘探）不同的是，三維遙感技術是利用機載遙感三維成像儀（固定在無人飛機上的空中專業三維遙感成像設備）從空中同步獲取地面目標的三維位置和遙感光譜信息，實現定位、定性數據的一體化獲取。三維遙感技術對地形地貌的地質勘查，主要利用圖像獲取和地形地貌的識別機構，對地形地貌進行分析，可以提取河流長度、峰叢、以及礦山裸露的巖石、泥石流、堰塞湖等地質信息。

（2）地層巖性分析。基于機載遙感三維成像儀，獲得高清地形地貌信息，利用獲得的地形地貌信息，進行多光譜的直方圖統計以及灰度分析，獲得垂直深度信息，得出不同地層巖性的多光譜分辨率。按照不同的分辨率，由低到高結合巖礦灰度反射率的變化規律，得出不同的地層巖性。同時，利用地層巖性的突然變化，進行礦產類型的辨別。由于地球大陸板塊的運動，在邊緣地區一般容易存在內生礦，對內生礦的檢查存在技術難度，利用地層巖性分析能夠較好的對內生礦進行分析。大大提升常規地質勘查的找礦能力。

2 應用三維遙感技術進行找礦研究

（1）礦山露天礦場地質分析。礦山的露天礦場，礦石直接暴露在空氣中，在對已發現的礦山的露天礦場進行地質勘查分析中，直接通過遙感技術，獲得準備勘查位置的詳細信息，進行地形地貌的處理以及地層巖性分析。根據獲取地形地貌的處理、地層巖性特性，根據物質成分計算公式，進行礦山露天礦場礦藏的辨識，其物質成分計算公式如公式（1）所示：

式中，p代表獲取的地形地貌系數；H代表地層巖性特性；f代表誤差系數；e代表礦石儲量特征量；a代表礦藏面積；n代表分析礦藏面積系數，通常取1.03。

（2）礦山非露天礦場地質分析。與露天礦場地質分析不同的是，非露天礦場地質分析中無法直接獲得關鍵位置的詳細信息，我們分析的關鍵位置信息是通過三維遙感技術計算得出的。其中多光譜分辨率可用公式（2）表示：

式中，p代表獲取的地形地貌系數；E代表假定為露天礦物質成分計算結果；f代表誤差系數；c代表灰度信息；通過多光譜分辨率可直接判斷礦藏的類型，例如金屬礦藏、非金屬礦藏等，但確定礦藏的成分以及是否具有開采價值，則通過礦床儲量計算公式計算，如公式（3）所示：

式中，Q代表多光譜分辨率；H代表地層巖性特性；t代表勘查深度。結合以上公式計算，完成礦山非露天礦場地質分析。基于三維遙感技術獲得地質構造信息的應用分析，以及對三維遙感技術進行找礦的應用分析，實現提出的三維遙感技術在地質勘查中的應用研究。

3 實例分析

為了保證本文提出的三維遙感技術在地質勘查中的應用研究的有效性，進行仿真試驗分析。利用不同深度的地質情況作為試驗對象，進行地質勘查準確率仿真試驗。

（1）試驗數據準備。為保證試驗的準確性，將兩種地質勘探技術置于相同的試驗參數中，進行地質勘查準確率仿真試驗，其地質勘查準確率仿真試驗參數主要包括金屬礦床范圍、成分元素、礦區礦體大小、類型等。

（2）試驗結果分析。試驗過程中，利用兩種不同的地質勘探技術同時在仿真環境中進行工作，以德興大山選礦廠斑巖銅礦為原型，進行仿真。分析其地質勘查準確率的變化。得出兩種地質勘探技術勘查結果，如表1所示。

表1 兩種地質勘探技術勘查結果

依據試驗結果，對提出的三維遙感地質勘探技術與常規地質勘探技術，利用公式（4）方式進行地質勘查準確率統計計算，

式中，C代表平均質勘查準確率；n代表統計次數，本文取12；A0i代表模擬地質信息值；Asi代表三維遙感技術地質勘查方法獲得的地質信息值；Aci代表常規地質勘查方法獲得的地質信息值。基于計算結果得出以下結論：①提出的三維遙感技術在地質勘查中的應用，較常規勘查技術，地質勘探精度提高43.69%；②提出的三維遙感技術在地質勘查中的應用，對礦產心部的探測較為準確（＞500m），適合深度地質結構的勘測分析，較常規勘查技術地質勘探精度提高29.38%；③提出的三維遙感技術在地質勘查中的應用，對近表面勘測準確率與常規勘探技術（地表波勘探）極為相近。

4 總結

本文提出了三維遙感技術在地質勘查中的應用研究，對三維遙感技術獲得地質構造信息、三維遙感技術進行找礦進行分析，實現本文的研究。試驗數據表明，本文設計三維遙感地質勘查應用具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為三維遙感地質勘查應用提供理論依據。