【摘 要】随着遥感在地质调查中应用的深入和当今地质调查工作的不断发展，遥感已成为矿产勘查中必不可少的手段和方法。但由于传统影像的空间分辨率较低，对地质体的解译能力较差，已不能满足当前数字信息找矿的需求。本文在阐述传统影像数据在地质调查中所面临困难的基础上，以西昆仑地区为例分析了高分分辨率在遥感地质调查中的优势及利用高分辨率数据的找矿新方法。
【关键词】高分辨率；遥感地质；找矿方法
0 引言
自20世纪50年代前苏联发射的第一颗人造地球卫星，标志着遥感时代的来临。20世纪70年代后，遥感技术开始应用于地质调查领域并取得了可喜的成果。例如至今人类找到的最大矿床——澳大利亚奥林匹克坝矿床，就是在遥感解译的环形构造与重力资料解释的 NWW 向深断裂的交汇部位找到的[1]；巴基斯坦的大型斑岩铜矿也是根据遥感影像模式发现的。美国、也门、委内瑞拉、东非等国家都有利用多光谱、红外等遥感技术探测到油气田的典型例子。同时，遥感技术本身也取得了飞速的发展。如遥感的空间分辨率从千米级、米级提高到厘米级；光谱分辨率从微米级提高到现在的纳米级；时间分辨率从几周、几天提高到现在的几个小时；同时雷达遥感技术也朝着多极化、多频道方向发展。
在我国，自90年代以来，遥感技术在地质调查中已得到了广泛的应用。但随着国家经济快速的发展，使得其对石油、煤、多金属等自然资源需求量不断增大，对地质调查的深度和区域要求更高，因此利用传统的影像数据和地质调查调查方法已不能满足当前地质勘查的需求。[2-3]随着高分辨率传感器技术的日益成熟，高分辨率影像数据已广泛应用于生产生活的各个方面。如何将高分辨率影像数据应用于地质调查领域并充分发挥其优势已成为一个值得探索的课题。
1 传统影像在地质调查中遇到的难题
遥感技术拥有影像覆盖面积大、信息量大、获取信息快等诸多特点，从而使其在地质调查中得到广泛的应用。至20世纪80年代以来，在我国地质调查中引入了遥感技术，从此传统的地质调查跟上了信息化步伐 ，这大大提高了地质调查的效率，减少了人力财力的耗费，加快了我国数字地质信息库的建设步伐。但由于国家地质勘查工作的进一步深入和国家经济建设对矿产资源的需求，使得采用传统的低空间分辨率、低光谱分辨率较低影像数据进行地质调查过程中遇到了新的难题。
1.1 传统影像数据特点及地质调查中的应用
目前，地质调查中所使用的影像数据多为TM、ETM、SPOT 等中低分辨率数据，其数据特点及在地质调查中的作用较为广泛，以ETM数据为例。
ETM+传感器是搭载在LANDSAT 7卫星上的，它被动接受地表反射的太阳辐射和自身发射的热辐射，共有8个波段，覆盖了从红外到可见光的不同波长范围。波段1-5和7为可见光。[4]近红外以及短波红外波段，空间分辨率为30米，其中第5和7波段为短波红外波段；第6波段为热红外波段，空间分辨率为60米。其在地质调查中的主要应用为：
（1）构造解译
在实际地质调查中，环形、线型等构造对地质体构造框架起着至关重要的作用，对地质单元之间的接触关系、矿产资源的分布等都有很大的关系，因此构造现象在地质调查过程中尤为重要。根据ETM数据的分辨率和传感器光谱范围，利用ETM影像数据进行遥感地质构造解译能在小比例尺下完成地质体基本构造解译。对区域性大断裂、大断裂、岩体等均有较好的表象。
（2）岩性解译
根据遥感成像原理，不同岩石对太阳光的光谱吸收范围和反射范围不同，从而使得传感器上接收岩石反射的能量不同。ETM数据波普范围为0.45～2.35μm，其中第7波段范围为2.08～2.35μm，理论上影像对大类岩石具有一定的识别能力（见图1）。
图1
（3）地质灾害解译
地质灾害主要表现为滑坡、崩塌、泥石流等。对于较大规模的地质灾害，可以通过ETM、SPOT等中低分辨率影像进行解译。
1.2 传统影像在地质调查中的不足
（1）低光谱分辨率，难以满足岩性解译需求
传统影像的光谱分辨率较低，其对岩性的鉴别能力有限。在地质找矿过程中，除特殊情况外，很难普遍用于直接找矿，尤其是在植被覆盖区或者是第四系大范围覆盖区很难直接进行应用。
（2）低空间分辨率，难以满足大比例尺地质调查需求
在传统的地质调查过程中，一般很难直接利用中低分辨率影像进行直接地质勘查工作，而是需要根据该地区地质演化过程和地质构造环境进行合理布线完成地质调查工作。随着地质调查工作的深入，小比例尺阶段的区调工作基本结束，取之而来的是大比例尺和较大比例尺阶段的区调工作。从而传统影像难以满足地质单元细化、地质构造解体的需求。
（3）低时间分辨率，难以满足数字地质信息化需求
进入21世纪以来，各领域争先加快数字化建设。数字地质信息化也成为主要的信息化建设的一部分。传统影像的周期较长，分辨率较低，难以和现行的地质调查程度对接，从而阻碍了数字地质信息化建设的步伐。
2 高分辨率影像地质调查优势
遥感技术进入21世纪有了突飞猛进的发展而遥感技术本身的发展也是遥感地质调查深化的关键。新型遥感探测技术，特别是高光谱遥感技术比起目前常用的多光谱遥感技术具有更多的波段数（数十或数百个波段，多光谱几个或十余个），更高的光谱分辨率（带宽几至几十纳米；多光谱带宽则为百至数百纳米），图谱合一，解像能力到分子级，为遥感直接找矿（主要通过地球化学矿物组成信息提取）带来了新的希望，而雷达遥感等新型探测技术又为这一希望注入了活力。但目前由于难以获得高空间分辨率的高光谱卫星遥感数据，所以其在地质调查中难以普及应用。
2.1 高分辨率影像数据特点及地质调查应用中的优势
目前在应用领域较广的高分辨率影像主要为SPOT-5、Worldview-1、Worldview-2、QuickBird等新型数据。根据其地质调查中对影像光谱分辨率和空间分辨率的需求，worldview-2数据广泛应用于地质调查中。
WorldView-2卫星能提供波段分辨率50厘米（0.5米），独有的8波段高清晰商业卫星影像除了四个常见的波段外（蓝色波段：450-510；绿色波段：510-580；红色波段：630-690；近红外线波段：770-895）还增加了海岸波段：（400-450）；黄色波段：（585-625）；红色边缘波段：（7055-745）；近红外2 波段（860-1040）。
根据其空间分辨率和光谱分辨率特点，其在地质调查中广泛应用于岩性-构造填图、遥感找矿等方面。主要优势表现为：
（1）高分辨率，追踪地层界线
Worldview-2影像数据具有0.5m分辨率，利用其高空间分辨率特点可以更加清楚的跟踪地层界线，从而大视野、广角度的圈定地质单元界线，使传统地质调查更加直观、更加精确。[5]同时对于高山、雪域、海洋等无人区或者工作条件困难的区域，高分辨率数据更是填补了区域大比例尺地质调查空白，节省了人力物力的同时完善了区域地质调查系统。
（2）地物识别，圈定岩性界线
地质调查的一个重要任务就是确定调查区岩性组成、区域构造演化。高分辨率数据可以利用其高光谱分辨率特点，对调查区内大类岩石进行鉴别，从而结合该地区实地勘探路线，明确调查区古地质环境，建立构造演化模式，完善调查区地质体系。
（3）结合地质环境和成矿规律，精确圈定成矿靶区
利用高分辨率数据完成调查区岩性-构造解译后，结合区域成矿规律及调查区古地质环境建立调查区成矿模型，并精确圈定成矿靶区。
3 探索高分辨率数据地质调查新方法
遥感技术引入到地质调查中，给地质调查注入了新的活力。高分辨率遥感技术在地质调查中的广泛应用使地质调查迈入一个新的台阶，使得传统地质调查模式有了新的变化，突破了传统地质调查技术局限。但由于地质调查所涉及多学科、多技术之间的交叉协作，因此如何充分利用高分辨率数据，发挥其特长，弥补其局限，探索高分辨率数据地质调查新方法已成为很多学者研究的课题。
3.1 高中低分辨率数据协作机制
中低分辨率数据在地质调查中能更加有效的体现地质体宏观岩性、构造特征，建立调查区内地质体宏观架构。高分辨率数据，能有效的展示地质体之间精确界线及地质体内部各岩性单元的接触关系。因此，在实际地质调查过程中，建立高中低分辨率数据协作机制，将宏观构造，细微结构有机相结合能更加有效的利用各种分辨率数据优势，深化地质调查程度（见图2、图3）。
图2
图3
3.2 信息技术应用
针对矿产资源勘查，后遥感应用的技术构成是在信息源上集遥感信息、地质信息、地球物理信息、地球化学信息等多源地学信息为一体，在方法技术上集图像处理技术、GIS技术、GPS技术、三维可视化技术、多媒体技术、仿真模拟技术、虚拟现实技及传统地学方法为一体的信息综合、方法集成、表达多维的应用技术。[6]
3.3 遥感找矿模式建立和预测
利用高分辨率影像数据圈定岩性-构造界线，构建遥感找矿影像模式。从找矿的角度说，它表现为一个遥感解译信息的集成和工作的流程，从影像角度说，它又包括了模式的遥感影像结构。正确而合理的遥感找矿影像模式的建立以典型矿床地质研究为前提，确定成矿、控矿的主要因素，以此作为遥感信息获取的依据和出发点，开展进一步的遥感系列专题图像处理和研究工作，将这些要素从相关的遥感图像上解译和提取出来。并通过成矿特征到遥感特征的关联，使之形成有机的匹配和组合。综合区域成矿特征、成矿规律及控矿条件，建立遥感找矿模型从而进行有效的成矿预测。
4 结语
目前，遥感地质调查在地质调查领域扮演者越来越重要的角色，因此合理科学的利用高分辨率遥感技术的特长，充分结合多学科优势，开展地质调查将是未来遥感地质调查的方向。充分借助信息技术多角度多元化，构建遥感找矿模型，将是未来地质找矿新的风向标。
【参考文献】
[1]刘德长，叶发旺，张杰林，等.后遥感应用技术的提出与地质实践一以鄂尔多斯盆地东胜地区铀资源勘查为例[J].国土资源遥感，2004（1）：11-14.
[2]刘德长，叶发旺，张杰林.遥感找矿面临的挑战与机遇[J].中国科技成果，2010，11（15）.
[3]承继成，等.数字地球导论[M].北京：科学出版社，2000.
[4]余海阔，李培军.运用LANDSAT ETM+和ASTER数据进行岩性分类[J].岩石学报，2010，02（6）.
[5]何凯涛，甘甫平，王永江.高空间分辨率卫星遥感地质微构造及蚀变信息识别[J].国土资源遥感，2009（1）.
[6]车学文.高分辨率卫星遥感在国土资源管理中的应用研究[J].地球勘测与技术，2007.
[责任编辑：周娜]