陳建明,匡 威,孫衛(wèi)東
(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局信息中心,新疆 烏魯木齊 830000)
遙感技術(shù)的成像水平較高,用于地質(zhì)勘查最為合適,但是礦山地質(zhì)復(fù)雜,范圍廣闊,運(yùn)用傳統(tǒng)遙感技術(shù)并不能起到良好的效果。因此,本文設(shè)計(jì)了多源遙感技術(shù),應(yīng)用在礦山地質(zhì)勘查方面,摒棄了傳統(tǒng)遙感技術(shù)中的勘測(cè)范圍小的缺點(diǎn),利用多光譜,全方位地將礦山地質(zhì)影像呈現(xiàn)出來(lái),最大化地提高礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度[1]。本文就多源遙感技術(shù)勘查礦山地質(zhì),旨在提高礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度,為礦山業(yè)發(fā)展創(chuàng)造價(jià)值。
不同的礦山開(kāi)采出的資源也不同,礦山地質(zhì)也會(huì)有著不同的改變[2]。礦山周?chē)牡刭|(zhì)構(gòu)造屬于內(nèi)生礦的范疇,由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致礦山的地質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)變化,因此礦山地質(zhì)信息的實(shí)時(shí)性,顯得尤為重要。多源遙感技術(shù)的研究,無(wú)論是在實(shí)時(shí)性還是準(zhǔn)確性,均能達(dá)到礦山地質(zhì)勘查的要求,本文就以上原因,設(shè)計(jì)基于多源遙感技術(shù)勘查礦山地質(zhì)這一課題。在第一部分,就是采集礦山地質(zhì)信息,在地質(zhì)勘查工作過(guò)程中,多源遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)上傳礦山地質(zhì)環(huán)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(gè)角度上傳礦山地質(zhì)影像,勘查到的地質(zhì)信息范圍更廣,也更為精準(zhǔn)。同時(shí),多源遙感影像可以分為線(xiàn)狀影像、環(huán)狀影像,以及帶狀影像,從其中各個(gè)影像中提取出異常資料,用于研究該地區(qū)的礦山地質(zhì)異常原因,大大地提高了礦山地質(zhì)信息的采集效率,為勘查人員提供更為清晰的礦山地質(zhì)構(gòu)造,進(jìn)而分析礦山出現(xiàn)斷裂的原因[3]。一般來(lái)講,遙感技術(shù)雖然在一定程度上將地質(zhì)信息呈現(xiàn)出來(lái),但是由于礦山地質(zhì)特殊,遙感成像往往不清晰,導(dǎo)致無(wú)法對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)進(jìn)行有效分析。本文在采集礦山地質(zhì)信息過(guò)程中,通過(guò)多源遙感技術(shù)內(nèi)部接收器,實(shí)現(xiàn)勘查人員之間的相互交流,充當(dāng)對(duì)講機(jī)的作用,因此在礦山地質(zhì)信息采集過(guò)程中更具有安全性。
IHS變根據(jù)上文中采集到的礦山地質(zhì)信息,本文進(jìn)行深入研究,并將多源遙感技術(shù)融入到礦山地質(zhì)勘查中,旨在從多源的角度反映礦山地質(zhì)影像。普通的遙感技術(shù)之所以勘查范圍小,就是因?yàn)闆](méi)有利用IHS算法,此算法以范圍廣而著稱(chēng),是目前應(yīng)用最廣泛的算法之一,因此本文的多源遙感技術(shù)是以IHS算法為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)。此公式如下:
式(1)中,R、G、B分別表示多源遙感技術(shù)中影像空間的三個(gè)原色,R為紅色(Right);G為綠色(Green);B為藍(lán)色(Blue),分別依據(jù)英文首字母而判定縮寫(xiě)。因?yàn)镽、G、B均屬于人眼可見(jiàn)的原色,通過(guò)對(duì)R、G、B的各種排列組合,將會(huì)得到不同的色彩。同時(shí),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(bǔ)色度。
通過(guò)以上算法,將會(huì)得到多源化的遙感影像,并且在不同的影像中進(jìn)行一次處理,其中I、H、S之間可以以獨(dú)立的形式存在,因此可以用來(lái)彌補(bǔ)遙感影像中的色差,做到影像在呈現(xiàn)出來(lái)時(shí),就是一次處理后的影像。如下圖所示。本文將多源遙感技術(shù)與礦山地質(zhì)成像相融合,擁有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一方面,礦山信息與影像亮度可以有效地結(jié)合,有利于提高礦山地質(zhì)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(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中,同樣以色度、飽和度為主體,因此更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)勘查信息的采集。此外,多源遙感技術(shù)的應(yīng)用雖然在一定程度上,擴(kuò)大了勘查范圍,但是,由于礦山地質(zhì)環(huán)境特殊,經(jīng)常發(fā)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(zhì)特點(diǎn),喪失少部分的精準(zhǔn)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(zhì)。
圖1 融合遙感影像技術(shù)后的礦山地質(zhì)圖像
上文中將多源遙感技術(shù)融入礦山地質(zhì)勘查中,使礦山地質(zhì)信息以多源化的影像展現(xiàn)出來(lái),因此礦山地質(zhì)勘查效率逐漸提高。但是在多源遙感圖像的傳輸過(guò)程中,免不了受到噪聲的影響,所以本文研究重點(diǎn)在于去除多源影像的噪聲。在一般的遙感技術(shù)上來(lái)講,去除噪聲的方法較為復(fù)雜,經(jīng)常出現(xiàn)因?yàn)槿ピ攵罊C(jī)的現(xiàn)象,久而久之,去噪效果被勘查人員遺忘,導(dǎo)致礦山地質(zhì)勘查精準(zhǔn)度下降。本文設(shè)計(jì)的多源遙感技術(shù),運(yùn)用鄰域平均法,優(yōu)化降噪水平,同時(shí)保證多源影像的完整性。本文認(rèn)為,多源遙感影像的噪聲來(lái)源于光、電,以及粒子噪聲。這三種類(lèi)型的噪聲,僅存在于礦山地質(zhì)影像的呈現(xiàn),因?yàn)榈V上地質(zhì)環(huán)境容易受到礦產(chǎn)的影響而變化,因此本文在多源遙感技術(shù)的設(shè)計(jì)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(shí)性的前提下,直接對(duì)影像下達(dá)去噪信號(hào),并在鄰域中找到相對(duì)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(shí),本文設(shè)計(jì)的去噪方法是在相鄰空間中,對(duì)影像的噪聲進(jìn)行轉(zhuǎn)換,變成小閾值,從而展開(kāi)精準(zhǔn)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(gè)鄰域中的相對(duì)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(tǒng)去噪手段相比,本文設(shè)計(jì)的去噪方法可以更有效地抑制噪聲的產(chǎn)生,并保證礦山地質(zhì)多源影像的細(xì)節(jié)部分不被忽略,因此去噪效果將會(huì)更佳,礦山地質(zhì)勘查精度也會(huì)更加準(zhǔn)確。
驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的多源遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)勘查方面的效果,最好的辦法就是觀察礦山地質(zhì)勘查的精準(zhǔn)度,本文就此展開(kāi)實(shí)驗(yàn),判斷本文設(shè)計(jì)是否具有應(yīng)用價(jià)值。
為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,兩種遙感技術(shù)在勘查地質(zhì)、范圍均相同的條件下,分別進(jìn)行工作,分析礦山勘測(cè)時(shí)的精準(zhǔn)度變化。礦山勘查精準(zhǔn)度通過(guò)紅外與近紅外兩種反射光線(xiàn)計(jì)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。
分別使用傳統(tǒng)的遙感技術(shù),與本文設(shè)計(jì)的多源遙感技術(shù)勘查礦山,并使用式(3)中的精度計(jì)算公式,得出兩種遙感技術(shù)具體勘查精準(zhǔn)度效果。
傳統(tǒng)遙感技術(shù)勘查礦山的精準(zhǔn)度在小范圍運(yùn)行時(shí),精準(zhǔn)度較高,隨著勘查范圍的增加,勘查精準(zhǔn)度隨之降低,因此,并不能用作大范圍的勘查礦山地質(zhì)。而本文設(shè)計(jì)的多源遙感技術(shù),精準(zhǔn)度始終保持在40%以上,并且隨著勘查范圍的擴(kuò)大,精準(zhǔn)度也隨之提高,適用于大范圍的礦山地質(zhì)勘查。一般來(lái)講,礦山地質(zhì)勘查范圍都比較大,因此本文設(shè)計(jì)的多源遙感技術(shù)更具有實(shí)用價(jià)值。
近年來(lái),我國(guó)采礦業(yè)不斷發(fā)展,礦山地質(zhì)也逐漸應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行勘查,但是傳統(tǒng)的遙感技術(shù),在小范圍內(nèi)的勘查精度較為準(zhǔn)確,但是隨著礦山勘查的范圍擴(kuò)大,其勘查精度也逐漸下降。因此,本文設(shè)計(jì)了多源遙感技術(shù),應(yīng)用在礦山地質(zhì)勘查方面,摒棄了以往遙感技術(shù)的缺點(diǎn),礦上地質(zhì)勘查范圍越廣,精度越高,并且多源遙感技術(shù)擁有多種礦山地質(zhì)影像,可以同時(shí)勘查礦山的多個(gè)地區(qū),使礦山地質(zhì)勘查突破了局限性,以全方位、多元性為基礎(chǔ),促進(jìn)礦山地質(zhì)勘查的發(fā)展進(jìn)程。