三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究

王永魁

（1.中國(guó)海洋大學(xué)，山東 青島 266100；2.山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)，山東 濰坊 261021）

常規(guī)地質(zhì)勘查方法通過地表波勘探，能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)的勘查分析[1]，為此提出三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究?；谌S遙感技術(shù)，利用機(jī)載遙感三維成像儀，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)地形地貌的處理以及地層巖性分析；依托三維遙感技術(shù)獲得地質(zhì)參數(shù)，對(duì)礦山露天礦場(chǎng)、非露天礦場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)分析。結(jié)果表明，提出三維遙感地質(zhì)勘查應(yīng)用具備較高的有效性。

1 應(yīng)用三維遙感技術(shù)獲得地質(zhì)構(gòu)造信息

（1）地形地貌的處理。與常規(guī)地質(zhì)勘查方法（地表波勘探）不同的是，三維遙感技術(shù)是利用機(jī)載遙感三維成像儀（固定在無人飛機(jī)上的空中專業(yè)三維遙感成像設(shè)備）從空中同步獲取地面目標(biāo)的三維位置和遙感光譜信息，實(shí)現(xiàn)定位、定性數(shù)據(jù)的一體化獲取。三維遙感技術(shù)對(duì)地形地貌的地質(zhì)勘查，主要利用圖像獲取和地形地貌的識(shí)別機(jī)構(gòu)，對(duì)地形地貌進(jìn)行分析，可以提取河流長(zhǎng)度、峰叢、以及礦山裸露的巖石、泥石流、堰塞湖等地質(zhì)信息。

（2）地層巖性分析?；跈C(jī)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(jìn)行多光譜的直方圖統(tǒng)計(jì)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(jié)合巖礦灰度反射率的變化規(guī)律，得出不同的地層巖性。同時(shí)，利用地層巖性的突然變化，進(jìn)行礦產(chǎn)類型的辨別。由于地球大陸板塊的運(yùn)動(dòng)，在邊緣地區(qū)一般容易存在內(nèi)生礦，對(duì)內(nèi)生礦的檢查存在技術(shù)難度，利用地層巖性分析能夠較好的對(duì)內(nèi)生礦進(jìn)行分析。大大提升常規(guī)地質(zhì)勘查的找礦能力。

2 應(yīng)用三維遙感技術(shù)進(jìn)行找礦研究

（1）礦山露天礦場(chǎng)地質(zhì)分析。礦山的露天礦場(chǎng)，礦石直接暴露在空氣中，在對(duì)已發(fā)現(xiàn)的礦山的露天礦場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘查分析中，直接通過遙感技術(shù)，獲得準(zhǔn)備勘查位置的詳細(xì)信息，進(jìn)行地形地貌的處理以及地層巖性分析。根據(jù)獲取地形地貌的處理、地層巖性特性，根據(jù)物質(zhì)成分計(jì)算公式，進(jìn)行礦山露天礦場(chǎng)礦藏的辨識(shí)，其物質(zhì)成分計(jì)算公式如公式（1）所示：

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

（2）礦山非露天礦場(chǎng)地質(zhì)分析。與露天礦場(chǎng)地質(zhì)分析不同的是，非露天礦場(chǎng)地質(zhì)分析中無法直接獲得關(guān)鍵位置的詳細(xì)信息，我們分析的關(guān)鍵位置信息是通過三維遙感技術(shù)計(jì)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(shù)；E代表假定為露天礦物質(zhì)成分計(jì)算結(jié)果；f代表誤差系數(shù)；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(jià)值，則通過礦床儲(chǔ)量計(jì)算公式計(jì)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(jié)合以上公式計(jì)算，完成礦山非露天礦場(chǎng)地質(zhì)分析?；谌S遙感技術(shù)獲得地質(zhì)構(gòu)造信息的應(yīng)用分析，以及對(duì)三維遙感技術(shù)進(jìn)行找礦的應(yīng)用分析，實(shí)現(xiàn)提出的三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究。

3 實(shí)例分析

為了保證本文提出的三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究的有效性，進(jìn)行仿真試驗(yàn)分析。利用不同深度的地質(zhì)情況作為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行地質(zhì)勘查準(zhǔn)確率仿真試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種地質(zhì)勘探技術(shù)置于相同的試驗(yàn)參數(shù)中，進(jìn)行地質(zhì)勘查準(zhǔn)確率仿真試驗(yàn)，其地質(zhì)勘查準(zhǔn)確率仿真試驗(yàn)參數(shù)主要包括金屬礦床范圍、成分元素、礦區(qū)礦體大小、類型等。

（2）試驗(yàn)結(jié)果分析。試驗(yàn)過程中，利用兩種不同的地質(zhì)勘探技術(shù)同時(shí)在仿真環(huán)境中進(jìn)行工作，以德興大山選礦廠斑巖銅礦為原型，進(jìn)行仿真。分析其地質(zhì)勘查準(zhǔn)確率的變化。得出兩種地質(zhì)勘探技術(shù)勘查結(jié)果，如表1所示。

表1 兩種地質(zhì)勘探技術(shù)勘查結(jié)果

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)提出的三維遙感地質(zhì)勘探技術(shù)與常規(guī)地質(zhì)勘探技術(shù)，利用公式（4）方式進(jìn)行地質(zhì)勘查準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)計(jì)算，

式中，C代表平均質(zhì)勘查準(zhǔn)確率；n代表統(tǒng)計(jì)次數(shù)，本文取12；A0i代表模擬地質(zhì)信息值；Asi代表三維遙感技術(shù)地質(zhì)勘查方法獲得的地質(zhì)信息值；Aci代表常規(guī)地質(zhì)勘查方法獲得的地質(zhì)信息值。基于計(jì)算結(jié)果得出以下結(jié)論：①提出的三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，較常規(guī)勘查技術(shù)，地質(zhì)勘探精度提高43.69%；②提出的三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，對(duì)礦產(chǎn)心部的探測(cè)較為準(zhǔn)確（＞500m），適合深度地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘測(cè)分析，較常規(guī)勘查技術(shù)地質(zhì)勘探精度提高29.38%；③提出的三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用，對(duì)近表面勘測(cè)準(zhǔn)確率與常規(guī)勘探技術(shù)（地表波勘探）極為相近。

4 總結(jié)

本文提出了三維遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究，對(duì)三維遙感技術(shù)獲得地質(zhì)構(gòu)造信息、三維遙感技術(shù)進(jìn)行找礦進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)本文的研究。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文設(shè)計(jì)三維遙感地質(zhì)勘查應(yīng)用具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)槿S遙感地質(zhì)勘查應(yīng)用提供理論依據(jù)。