一种火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法与流程

本发明属于地球科学领域，具体涉及一种火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法。

背景技术

铀矿资源是一种重要的军民两用战略资源，是核电的粮食。随着我国核能的快速发展，对铀矿资源的需求也在不断的增加。研究和开发铀矿勘查新技术，是实现铀矿资源勘查不断取得新突破和不断增加铀资源储量的重要途径之一。因此，基于地质、物化探、遥感等技术开展铀矿勘查新技术研究，不断提高铀资源勘查技术水平和应用效果是当前我国铀矿勘查领域的重要课题，对保障我国核能发展所需要的铀资源和国家战略安全具有重要的意义。

遥感技术一直是铀矿勘查领域的一种重要新技术新方法。当前，遥感技术已进入到高分辨率的时代。高空间分辨率和高光谱分辨率遥感技术是当前遥感技术的两大明显特征，尤其是高光谱遥感技术更是遥感技术发展的前沿。由于航空高光谱遥感技术能获取同时具有高空间分辨率和高光谱分辨率的“图谱合一”的航空高光谱数据，在对热液蚀变、岩性、构造等成矿要素的精细深度探测方面具有明显的技术优势，因此，航空高光谱遥感技术在当前国内外矿产勘查领域的找矿应用效果最好。自2008年核工业北京地质研究院在国内首次引进了航空高光谱遥感测量系统以来，国内地质矿产勘查领域的航空高光谱技术进入快速发展阶段。当前，在航空高光谱数据获取、数据处理、矿物填图等共性技术方法方面已不断与国际水平接轨，识别与成矿有关的热液蚀变矿物已达四十余种。然而，不同的矿床类型与不同的热液蚀变矿物及组合有关，为了使航空高光谱遥感技术具有更好的找矿应用效果，在技术方法研究方面不仅要对数据获取、数据处理、矿物填图等共性技术进行研究和开发，更重要的是要从不同矿床类型出发，开展与某种矿产类型找矿密切相关的应用技术方法创新。针对铀矿勘查应用，如何利用航空高光谱遥感识别的蚀变矿物信息进行铀成矿有利地段的快速识别，从而为铀矿勘查新突破提供重要目标区，就是铀矿勘查航空高光谱遥感技术应用中需要研究和创新的重要技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法。利用航空高光谱遥感数据具有高空间分辨率和高光谱分辨率的图谱合一的技术优势，通过航空高光谱数据获取、数据处理、矿物填图、与火山岩型铀矿化密切相关的蚀变矿物的识别，以及航空高光谱蚀变矿物信息与航空放射性信息的集成，快速圈定火山岩型铀矿化地段，为铀矿勘查有利区预测和找矿突破提供新技术支持。

为解决上述技术问题，本发明火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法，包括以下步骤：

步骤一、航空高光谱遥感数据获取；

步骤二、航空高光谱数据预处理；

步骤三、航空高光谱矿物填图；

步骤四、与火山岩型铀矿化密切相关的蚀变矿物的选择；

步骤五、航空放射性资料的收集与处理；

步骤六、航空高光谱蚀变矿物信息与航空放射性信息的集成；

步骤七、铀矿化地段的圈定。

所述步骤二中，对获取的航空高光谱数据进行预处理，获得具有空间几何定位信息的航空高光谱反射率数据；预处理的内容主要包括辐射校正、几何校正、大气校正和光谱重建。

所述步骤四中，与火山岩型铀矿化密切相关的蚀变矿物的选择，选择高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物组合作为与火山岩型铀矿化关系密切的热液蚀变矿物及组合。

所述步骤五，航空放射性资料的收集与处理，为收集与航空高光谱数据相同覆盖范围的航空放射性能谱u含量数据，并对数据进行空间坐标系统和栅格-矢量格式的转换，使航空放射性能谱u含量信息具有与步骤四中高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物信息相同的空间坐标系统。

所述步骤六，航空高光谱蚀变矿物信息与航空放射性信息的集成，为将步骤四中选择的高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物信息与步骤五中的航空放射性能谱u含量信息进行复合集成。

所述步骤七中，铀矿化地段的圈定，根据步骤六的集成结果，将发育高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物的地段与航空放射性u含量高值区的相吻合的地段进行圈定，即为航空高光谱遥感快速圈定的火山岩型铀矿化地段。

所述步骤一中，航空高光谱遥感数据获取，为获取火山岩地区航空高光谱遥感数据和用于后续光谱重建处理的同步测量的地面明暗地物的光谱数据。

本发明的有益技术效果在于：(1)充分利用了航空高光谱遥感快速获取和精细识别蚀变矿物的技术优势，具有找矿信息识别速度快、准确度高、不受地面交通限制等特点，能够满足不同条件下的铀矿勘查工作需要；(2)发现和提出了航空高光谱识别的高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物是火山岩型铀矿化有利地段的关键矿物学标志；(3)将铀成矿蚀变与放射性异常等两大找矿关键信息进行集成，充分发挥了航空高光谱识别铀成矿热液蚀变矿物与航空放射性直接识别地表铀异常的两大优势，使航空高光谱识别铀矿化地段的准确率更高、应用效果更好。

本发明已在新疆雪米斯坦地区的铀矿找矿中进行了应用，取得了明显找矿效果。经野外查证，新发现了多处铀矿化异常地段。有的地段已经探槽工程揭露，在深部发现了很好的含矿构造和铀矿化异常，指示了深部很好的找矿前景，为雪米斯坦地区铀矿找矿新突破提供了重要技术支持。此发明对其他类似地区的铀矿找矿突破亦具有重要的应用前景。

附图说明

图1为本发明一种火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法流程图；

图2为本发明一种火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法快速圈定效果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明是一种火山岩型铀矿化地段的航空高光谱遥感快速圈定方法，包括如下步骤：

步骤一、航空高光谱遥感数据获取，利用casi/sasi、hymap或其它类似的航空高光谱测量系统，获取火山岩地区航空高光谱遥感数据和用于后续光谱重建处理的同步测量的地面明暗地物的光谱数据；

步骤二、航空高光谱遥感数据预处理，对获取的航空高光谱遥感数据进行预处理，获得具有空间几何定位信息的航空高光谱反射率数据，便于后续开展矿物填图(即矿物信息提取)；预处理的内容主要包括辐射校正、几何校正、大气校正和光谱重建；辐射校正是将获取的原始航空高光谱图像数据dn值转换为具有物理意义的辐射亮度值；几何校正是纠正获取的原始图像数据因系统及非系统性因素引起的图像变形，实现与标准图像或地图的几何匹配；大气校正是消除大气对原始高光谱遥感图像的影响，使原始图像的辐射亮度值更加准确的反映地表物理特征；光谱重建是将辐射亮度值转换为反射率；因此，先进行辐射校正、几何校正，后进行大气校正，光谱重建。经过上述计算，得到具有空间几何位置信息的航空高光谱反射率图像数据；

步骤三、航空高光谱矿物填图，根据航空高光谱矿物填图技术规程，开展航空高光谱遥感矿物填图，具体填图方法可以根据实际情况，选择光谱角(sam)、混合调制匹配滤波(mtmf)、混合像元分解(unmixing)等其中的一种方法进行；

由于高光谱数据波段多、信息量很大，因此，在矿物填图之前，需要对预处理后的高光谱反射率数据进行特征波段选择，达到降维、优化信息量的目的；

步骤四、与火山岩型铀矿化密切相关的蚀变矿物的选择，通常在一个地区的航空高光谱矿物填图中，可以填图出高铝绢云母、中铝绢云母、低铝绢云母、绿泥石、绿帘石、碳酸盐、叶腊石、迪开石、高岭石、明矾石、蛇纹石、石膏、赤铁矿、褐铁矿、黄钾铁钒等十余种蚀变矿物；根据大量研究结果和实际查证，表明高铝绢云母和中绢云母蚀变矿物与火山岩型铀矿化关系密切，尤其是两者共生组合发育的地段是火山岩型铀矿化发育的有利地段；前者的光谱特征是在2.195μm和2.335μm附近存在明显的主吸收峰和次级吸收峰；后者的光谱特征是在2.210μm和2.335μm附近存在明显的主要吸收峰特征；因此，选择高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物组合作为与火山岩型铀矿化关系密切的热液蚀变矿物及组合；

步骤五、航空放射性资料的收集与处理，收集与航空高光谱数据相同覆盖范围的航空放射性能谱u含量数据，并对数据进行空间坐标系统和栅格-矢量格式的转换，使航空放射性能谱u含量信息具有与步骤四中高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物信息相同的空间坐标系统；

步骤六、航空高光谱蚀变矿物信息与航空放射性信息的集成，在gis平台上，将步骤四中选择的航空高光谱识别的高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物信息与步骤五中的航空放射性能谱u含量信息进行复合集成；

步骤七、铀矿化地段的圈定，根据步骤六的集成结果，将发育高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物的地段与航空放射性u含量高值区的相吻合的地段进行圈定，即为航空高光谱遥感快速圈定的火山岩型铀矿化地段。

实施例2

步骤1，获取航空高光谱遥感数据

按照《机载高光谱遥感数据获取技术规程》(dd2014-14)，利用casi/sasi、hymap或其它类似的航空高光谱测量系统，获取火山岩地区航空高光谱遥感数据，并同步获取地面明暗地物的光谱数据，用于步骤2进行航空高光谱遥感数据的预处理。

步骤2，航空高光谱遥感数据预处理

首先，基于传感器系统定标参数文件，对步骤1获取的航空高光谱遥感数据进行辐射校正，得到航空高光谱辐射亮度图像数据；

其次，基于航空测量时航空平台的姿态测量参数和测量区高精度dem数据，对得到的航空高光谱辐射亮度图像数据进行几何校正，得到具有空间几何位置信息的航空高光谱辐射亮度图像数据；

第三，利用flaash辐射传输模型算法，对具有空间几何位置信息的航空高光谱辐射亮度图像数据进行大气校正；并利用经验线性模型公式对经大气校正后的数据进行光谱重建，获得航空高光谱遥感反射率图像数据，作为后续处理的基础数据。

步骤3，矿物填图

首先，根据《航空高光谱矿物填图技术规程》和envi或其他类似的高光谱遥感图像处理软件系统中的“沙漏”技术流程，一步一步地开展最小噪声去除—纯像元选取—光谱分析—矿物填图等步骤，获得代表每一种蚀变矿物的区配结果图像；

第二，针对每一种蚀变矿物匹配结果图像，通过人机交互式解译，设定各自的统一的提取阈值；

第三，根据统一的阈值，从获得代表每一种蚀变矿物的区配结果图像中提取出各种蚀变矿物信息，并以不同的颜色表示，作为矿物填图的最终的结果。如附图2所示中的各种不同颜色代表不同的蚀变矿物信息。

步骤4，与火山岩型铀矿化密切相关的蚀变矿物的选择

根据大量研究和实际查证结果，在整个航空高光谱测量地区的矿物填图结果中，选择高铝绢云母和中铝绢云母等两种蚀变矿物及其组合作为与指示火山岩型铀矿化地段的矿物学标志。并在arcmap等gis平台上，将这两种蚀变矿物增加为图层信息；同时，选择经预处理的航空高光谱数据中的每一波段黑白图像作为背景，以便为后续处理提供基础。

步骤5，航空放射性资料的收集与处理

收集与航空高光谱数据相同覆盖范围的航空放射性能谱u含量数据，并对数据进行空间坐标系统和栅格-矢量格式的转换，使航空放射性能谱u含量信息具有与步骤4中高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物信息相同的空间坐标系统，以便后续处理。

步骤6，航空高光谱蚀变矿物信息与航空放射性信息的集成

将步骤5中的航空放射性能谱u含量等值线信息作为一个新图层增加到步骤4中的gis平台中，进行航空高光谱识别的高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物信息与航空放射性能谱u含量信息的复合集成。

步骤7，铀矿化地段的圈定

在步骤6集成结果的基础上，进一步将按照一定的阈值对航空放射性u含量信息进行筛选，以指示航空放射性u含量信息高值区(如附图2中的高值区)。在此基础上，进一步根据高铝绢云母和中铝绢云母蚀变矿物分布信息与航空放射性能谱u含量高值区信息的复合地段和其形态展布总体特点，用红色线条进行标注，作为航空高光谱遥感最终圈定的铀矿化地段的结果，如附图2中的红色线框内的地区。

附图2为某新发现铀矿化地段航空高光谱遥感快速圈定铀矿化地段的效果图。效果图中信息丰富，表达直观，有利于铀成矿靶区预测。经野外验证，在圈定的铀矿化地段内已发现了新的铀矿化异常，图中不同颜色的三角标志代表不同的实测铀含量。因此，该发明为快速预测铀矿找矿有利区和发现铀矿化异常提供了有力技术支撑，对铀矿找矿新突破具有重要现实意义。