青藏铁路沿线矿产资源遥感调查
青藏铁路沿线地区具有优越的成矿条件、丰富的矿产资源、多样的成矿作用、复杂的矿床类型，是我国寻找众多贵重、紧缺或稀有矿产资源极具潜力的地区。然而受客观条件所限，其地质矿产资源调查工作十分薄弱，工作程度远远满足不了为国家提供战略资源保障的目的。为了充分发挥遥感技术及时、快速、宏观和信息量丰富等优势，加大青藏铁路沿线地区矿产资源勘查力度，2007年12月中国地质调查局资源评价部下达“青藏铁路沿线矿产资源遥感调查”项目任务书，中国国土资源航空物探遥感中心、青海省地质调查院、四川省地质调查院、新疆地质矿产勘查局信息中心和有色金属矿产地质调查中心负责具体实施，项目组主要成员有方洪宾、杨金中、张微、孙延贵、尹显科、常玲、刘世英、邹林、孙卫东、张伟、陈微、赵福岳、段朋、张瑞江、巨生成。
经过四年多的艰苦工作，项目建立了集多光谱、雷达于一体的矿产资源遥感调查与资源评价技术方法体系；完善了适合中西部地区的遥感异常提取技术方法体系；系统收集和梳理了青藏铁路沿线及邻区已有的地质、矿产、物化探等工作的最新成果；以ERS、RadarSAT、Cosmo等雷达影像为主要数据源，提出了适应工作区特定地理环境的几何纠正、图像去噪、图像融合、极化分解等技术方法，并提取藏北地区构造信息，重新厘定了区域构造格架；以分辨率优于1m的IKONOS影像为主要数据源，以山南牧场、泽朗、那拉林卡等遥感找矿靶区为研究区，开展基于高分数据的遥感地质解译与信息提取工作，初步建立了高分遥感解译技术方法流程，为后期开展的重要成矿带矿产资源遥感综合调查及微观遥感地质学概念的提出提供了技术支持。
一、主要科技创新
1．建立并完善了中高山地区遥感异常提取的技术方法体系
以ASTER和ETM+为主要数据源，建立和完善了适应于西部干旱‐半干旱地区的“去干扰‐主成分‐异常筛选”遥感异常信息提取技术方法体系（图1），制作了1:5万工作区遥感异常图720幅，并将遥感异常进行了分类和分级。同时结合已有地质、矿产资料对异常进行了筛选，圈定了3389处异常包，并对遥感异常的形成机制进行分析，形成了以遥感异常为主的遥感靶区圈定模式，开展区域找矿预测和资源评价。
2．制定了多光谱遥感和高分雷达相结合的遥感地质调查技术方法体系
首次采用多光谱遥感和高分雷达相结合的方式,在青藏铁路沿线开展矿产资源遥感调查研究。既发挥多光谱遥感信息丰富的优势，又利用雷达图像反映的丰富结构信息且具备一定穿透能力的特点，大大提高了对地物的识别和判读能力，提升了遥感技术在地质和矿产勘查中的应用空间。
本次工作过程中，开展了遥感技术方法理论的深入研究，并将研究成果应用到实际工作中，具体工作如下：
（1）开展了适应中高山地区的中高分辨率多光谱图像处理技术研发技术
进行了系统的遥感数字图像处理，包括影像纠正、镶嵌、彩色合成、图像增强等工作，并通过不同波段组合和计算分析，选择均值相近、方差最大、最适合识别工作区地物特征的假彩色合成波段组合开展遥感地质解译工作。
采用了高通滤波、中值滤波、低通滤波、定向滤波和纹理分析等处理方法，分别增强图像的高频、中频、低频和定向等相关特征，以突出不同级别的构造信息（图2）。
提出了基于核PCA的高分遥感自动解译和岩性分类方法，分别利用核PCA、支持向量机、择多滤波、概率松弛迭代等方法对岩性进行自动分类，既保证了解译结果的客观性和准确性，又提高了工作效率（图3）。
提升小波变换为主要数学模型，对ETM+的全色波段和多光谱波段进行融合处理，提高了图像的分辨率和可解译精度，丰富了ETM+影像上反映的岩性、构造信息，并将研究方法与传统的IHS变换、PCA变换和Brovey变换进行比较分析，结果显示提升小波变换的融合方法要明显优于传统的方法，同时处理速度更快，信息量更丰富。
以ETM+数据为数据源，提出了基于特征信息的第四纪地质地貌遥感信息提取方法，通过不同波段的运算，获取了植被指数、水体指数以及岩体指数等特征信息，再对上述信息进行主成份变换提取第四纪地质地貌信息，并将其与743假彩色合成方法进行目视判读、定量化分析和评价，无论是在信息量上，还是在光谱分布范围上，均优于传统的743波段组合方法，在区分第四纪内部不同地貌界线方面更为明显，获得了较为理想的效果（图4）。
选用数字高程模型（DEM），分别采用最近邻点法、双线性内插法、三次褶积法，以及基于回归统计分析的重采样方法对其进行信息提取，重点对断裂的空间展布特征及其与含矿层、接触带之间的关系进行了深入研究和对比分析，相关成果已在期刊上发表。
（2）开展了雷达图像的去噪、滤波处理和构造解译工作相关技术的研发
以ERS-2为数据源，开展藏北浅覆盖地区遥感地质解译和构造信息提取，并结合ERS-2自身特点，选择最优滤波和图像去噪方法，得到了很好的效果（图5）。
以RadarSAT-2为主要数据源，在充分研究RadarSAT-2 SSG产品制作原理的基础上，提出并构建了SAR影像SSG级别产品的严密成像几何模型，并在此基础上研究了替代该严密成像几何模型的RPC模型。结果显示，采用分母不相同三阶RPC模型替代SSG影像严密成像的精度优于1%像素，RPC模型可以替代SSG严密成像几何模型进行几何处理。研究成果使得雷达数据的几何定位精度更高，可解译能力更强。
提出了基于FIR数字滤波器的图像去噪方法，在不降低图像空间分辨率的前提下消除或最大限度地抑制斑点噪声，并在滤波过程中通过试验对比分析，选取0.6为最优的滤波系数。结果表明，使用FIR滤波器进行SAR图像去噪在辐射特性保持和斑点噪声抑制方面均优于传统的滤波方法，速度较快，并很好地保持了原始图像的细节信息和纹理信息。
以RadarSAT-2为数据源，采用H-A-alpha极化分解的方法，最大限度提取目标地物的极化信息，增加了图像的信息量和可解译程度。同时利用Cloude分解的H-A-alpha-Wishart极化分类方法对SAR图像进行非监督分类，获取了藏北区域地质背景和区域构造规律。
（3）开展了基于多光谱数据和雷达数据的图像融合技术方法研究
以ETM+和Cosmo-SAR为主要数据源，充分发挥多光谱色彩信息丰富以及雷达具有一定穿透能力的特点，提出了基于变分模型的图像融合方法，为藏北第四系浅覆盖区的地质解译提供了影像基础，较好地识别了地物特征信息。
3．初步形成了利用高分辨率遥感数据开展高分辨率区域矿产地质调查的工作技术流程
以西藏山南牧场、泽朗、那拉林卡等为试验区，利用分辨率优于1m的遥感数据，开展了高分遥感地质解译工作方法试验研究（图6），对研究区的主要岩性构造进行细化分解，并对矿（化）带（点）和相关成／控矿要素进行了重点解译，初步厘定了遥感解译的内容、精度和工作方法，为后续重要成矿带矿产资源遥感调查工作进行了前期技术准备。
同时针对基于像元的高分辨率遥感影像自动解译存在的缺点，提出一种分三步走的高分辨率遥感影像自动解译技术流程和方法体系，其结果与人工目视解译图基本一致，基本能够有效地实现岩性的自动分类和解译，取得了理想的效果，相关成果已发表。
4．解决了部分重大地质问题，研究了板块汇聚及相关的成矿类型和时空分布规律
以遥感信息为基础，对重大地质问题、地质事件与成矿时空分布关系进行分析和研究。以班公湖‐怒江成矿带为例，首次将区内其划分为5个次级构造单元，发现了多处新的矿化类型和多处矿化蚀变地段，预测并圈定了一系列较好的遥感成矿远景区和找矿靶区，当地生产部门已在该找矿远景区新发现了具有较好找矿前景的矿化蚀变带。
二、主要调查成果
1、完成了青藏铁路沿线及雅江成矿带面积约32万平方千米的遥感数字图像处理、遥感地质解译和找矿预测工作，首次编制了青藏铁路沿线及周边地区1:25万遥感地质解译图件，为该区域的重大基础地质问题研究和矿产资源勘查提供了基础资料。
2、首次采用ASTER和ETM+相结合的方式开展全区遥感异常信息提取工作，面积32万平方千米，筛选出具有找矿意义的遥感异常3389处，圈定遥感找矿靶区908处，遥感找矿远景区59处，新发现得嘎东、雪水河沟等矿化线索13处，推荐了1:5万矿调148幅，为后期的区域地质调查与矿产远景调查等工作部署提供了重要依据。
3、系统收集和梳理了青藏铁路沿线及邻区已有的地质、矿产、物化探等工作的最新成果，首次建立了以铁、锑、金、铜、铅锌、钴等金属矿床和石膏、硼、煤等非金属矿床为主的矿产信息数据库，并结合现有成矿理论，建立斑岩型铜矿等典型矿床遥感找矿模型14个，为在青藏铁路沿线及周边地区开展矿产资源遥感调查和成矿规律分析提供了理论基础和科学依据。
4、利用ERS、RadarSAT-2等雷达影像为主要数据源，提出了适应工作区特定地理环境的几何纠正、图像去噪、图像融合等技术方法，并提取藏北地区构造信息，重新厘定了区域构造格架，为在本地区开展更深入的研究提供了参考依据。
5、以分辨率优于1m的IKONOS影像为主要数据源，以山南牧场、泽朗、那拉林卡等遥感找矿靶区为研究区，开展基于岩性和构造的遥感地质解译与信息提取工作，新发现一系列矿化线索，为后续工作的开展提供了翔实的基础数据。
三、应用情况
青藏铁路沿线矿产资源遥感调查成果经验收评审后，第一时间提交中国地质调查局和在青海、西藏地区从事区域地质调查、矿产资源勘查的单位使用，为在该地区开展地质调查、资源评价和科学研究提供了重要的基础数据和参考依据。对后续的地质矿产工作部署具有重要的参考价值。项目所使用的先进技术方法手段对工作的开展和实施均具有非常实用的指导意义。
四、社会效益
项目为在青藏铁路沿线及周边地区开展矿产资源勘查、资源评价和科学研究提供了翔实可靠的数据，为局、省厅（局）和地勘单位提供了服务，为开展后期工作部署提供了参考依据和下一步工作建议。初步建成高分遥感地质解译技术方法流程，为在成矿带开展高分遥感地质调查提供了技术支持，同时采用的技术方法在行业内部得到了广泛的宣传。项目组先后在国内外核心期刊和会议上发表论文30余篇，编写专著1部，尤其是建立的遥感异常提取技术方法体系，以及初步建立的集中高分辨率多光谱遥感数据、雷达数据应用于一体的遥感地质找矿技术方法对行业内技术方法的普及和推广起到了推动促进作用，奠定了技术基础。
依托本项目研建的“基于核PCA的高分遥感自动解译和岩性分类方法”、“基于特征信息的第四纪地质地貌遥感信息提取方法”等方法，促进了遥感技术在区域地质、矿产地质方面的应用推广，为青藏高原的资源可持续开发和生态环境保护提供了技术保障。由于工作出色，成绩显著，项目组两人次荣获2012年国家国土资源系统“青藏高原地质理论创新与找矿重大突破先进个人”。依托该项目，培养硕士研究生5名，且均已顺利毕业。
