《煤礦開采》設(shè)有煤礦機(jī)械、礦山電氣、建井技術(shù)、開采技術(shù)、選煤技術(shù)、安全技術(shù)、安全教育、環(huán)境保護(hù)、技術(shù)交流、技術(shù)進(jìn)步、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、地質(zhì)勘探、煤炭轉(zhuǎn)化、視頻監(jiān)控和企業(yè)管理等欄目，地質(zhì)工程師等職位評(píng)職稱的時(shí)候可以在該期刊上發(fā)表論文。
　　【摘要】本文論述了模式識(shí)別在新疆伊吾北山地區(qū)遙感影像分類中的應(yīng)用，根據(jù)不同地質(zhì)體在不同波段上的光譜特征，在數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上建立鑒別函數(shù)，對(duì)礦區(qū)中的主要地物進(jìn)行分類，在模式識(shí)別的基礎(chǔ)上進(jìn)行密度分割，圈定了3個(gè)預(yù)測(cè)靶區(qū)，6個(gè)蝕變帶，給成礦預(yù)測(cè)提供了重要的基礎(chǔ)資料。

　　【關(guān)鍵詞】模式識(shí)別,分類規(guī)則,鑒別函數(shù),密度分割

　　1引言

　　遙感技術(shù)是最近幾十年發(fā)展起來的新興科學(xué)技術(shù)。隨著空間科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種資源、環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的發(fā)射與運(yùn)行，為研究地表動(dòng)態(tài)變化提供了多時(shí)相、大范圍的實(shí)時(shí)信息，遙感技術(shù)不斷與地學(xué)、環(huán)境科學(xué)相互滲透，成為研究地球資源環(huán)境最有力的技術(shù)手段。遙感模式識(shí)別也為模式識(shí)別這一傳統(tǒng)學(xué)科帶來了新的問題與挑戰(zhàn)，注人了研究與探索的活力。

　　遙感數(shù)據(jù)是根據(jù)不同地物對(duì)不同波段電磁波的響應(yīng)轉(zhuǎn)化為幅度獲得的，表征了不同地物。它具有以下特點(diǎn)：（1）各類地物的幅度不同；（2）同類地物各波段幅度不同；（3）有時(shí)同類地物在同一波段的幅度也不同，不同地物在同一波段幅度相同（即“同物異譜”和“異物同譜”，有環(huán)境、時(shí)相上的原因）；（4）遙感數(shù)據(jù)是一種高維信息，數(shù)據(jù)量十分巨大。因此，模式識(shí)別方法在遙感模式識(shí)別中遇到了許多困難：運(yùn)算量太大，難以獲得合適的分類特征，無法獲知各類的先驗(yàn)概率和概率分布函數(shù)的形式，難以形成復(fù)雜的判別函數(shù)和分割界面等等。所以模式識(shí)別雖然在找礦預(yù)測(cè)中有一定的應(yīng)用，但尚未見對(duì)高分辨率衛(wèi)星遙感影像的應(yīng)用。

　　本文研究表明，通過模式識(shí)別技術(shù)，可以有效地從Quickbird-2獲得金礦找礦信息。由于Quickbird-2數(shù)據(jù)的高分辨率特征，從而使得模式識(shí)別的找礦預(yù)測(cè)區(qū)不僅具有定性，還具有精定位效果，更加有助于金礦資源勘探開發(fā)。本文擬對(duì)作者在這方面的研究情況作介紹。

　　2研究區(qū)概況

　　北山金礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊和布克——三塘湖晚古生代早期島弧東段。構(gòu)造上處于淖毛湖早期石炭世陸相火山盆地的北部邊緣。礦區(qū)構(gòu)造形式主要為斷裂，其中NW——NWW組最為突出，與區(qū)域構(gòu)造線一致，表現(xiàn)為區(qū)域性的壓性斷裂和強(qiáng)烈的劈理化和片理化帶，嚴(yán)格控制著以閃長(zhǎng)巖類為代表的巖漿巖帶的展布。其次為NE——NNE組、NNW組，三組斷裂奠定了本區(qū)構(gòu)造的基本格局，其圍限三角區(qū)域控制礦區(qū)，礦區(qū)礦化和異常的展布。容礦斷裂走向復(fù)雜多樣，空間分布密集，且多顯示張剪復(fù)合性質(zhì)。

　　礦區(qū)出露地層主要為下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組（

　�。�、中酸性火山碎屑巖、第三系正常沉積巖和第四系。下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組（

　�。�構(gòu)成礦區(qū)主體地層，主要為（硅化）英安質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r和玄武質(zhì)凝灰礫質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r，整體上由西向東，由中性向中酸性過度。見圖1伊吾北山金礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖[1]。

 

 

　　圖1伊吾北山金礦區(qū)地質(zhì)[1]及遙感解譯簡(jiǎn)圖

　　—第一系上新統(tǒng)葡萄溝組，橙黃色粉砂質(zhì)泥巖；

　　—下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組硅化英安質(zhì)凝灰?guī)r；

　　—下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組英安質(zhì)凝灰?guī)r；

　　—下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組安質(zhì)凝灰?guī)r；

　　—下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組玄武質(zhì)晶屑凝灰?guī)r；

　　—下泥盆統(tǒng)卓木巴斯套組第二亞組泥灰質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r；

　　—華力西中期第二侵入次花崗巖；

　　—華力西中期第二侵入次石英閃長(zhǎng)巖；

　　—華力西中期第二侵入次閃長(zhǎng)巖；

　　—華力西中期第二侵入次閃長(zhǎng)玢巖βμ—輝綠玢巖；δμ—中性巖；συ—安山玢巖；

　　—。斜長(zhǎng)細(xì)晶巖；。q—石英脈；1—扭曲帶；2—遙感預(yù)測(cè)靶區(qū)；3—蝕變帶；4—遙感影象范圍；5—金礦帶編號(hào)；6—斷層。

　　區(qū)內(nèi)巖漿巖巖石類型按產(chǎn)狀可分為兩大類：即中——深層侵入巖，淺成超淺成侵入巖。中——深成侵入巖，第一次侵入巖規(guī)模小，分布零星，以輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖為代表；第二次侵入巖規(guī)模較大，分布較廣，以石英閃長(zhǎng)巖，花崗閃長(zhǎng)巖為代表；第三次侵入巖規(guī)模較小，主要分布在區(qū)域東南部，以花崗巖為代表。淺成——超淺成侵入巖，以巖體規(guī)模小、出露零星為特點(diǎn)，巖石類型主要有輝綠（玢）巖、閃長(zhǎng)玢巖、斜長(zhǎng)細(xì)晶巖和花崗斑巖等，見圖1。

　　雖然前人的工作表明該區(qū)具有良好的找礦前景，但只是屬于基于1：5萬比例尺的找礦預(yù)測(cè)成果，而深入開展礦產(chǎn)地質(zhì)詳查需要1：5000比例尺（甚至更大）的精定位地質(zhì)資料。因此，僅憑已有地質(zhì)資料無法對(duì)“九五”期間提出的金礦蝕變帶開展進(jìn)一步深入的詳查工作，也無法對(duì)外圍地區(qū)的找礦遠(yuǎn)景作出預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。為盡快查明本區(qū)金礦產(chǎn)資源的分布，有必要采用更能夠適合于該區(qū)開展深入找礦的有效技術(shù)方法。但這里人煙稀少，氣候惡劣，在資金有限的情況下，開展任何面積性的礦產(chǎn)地質(zhì)詳查工作都不是一件容易的事情。為此，決定采用21世紀(jì)初期最先進(jìn)的高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)，通過模式識(shí)別，開展大比例尺精定位遙感找礦勘查。為下一步找礦提供依據(jù)。

　　3遙感圖象分類的原理

　　遙感圖象分類（Classification）是將圖象的所有像元按其性質(zhì)分為若干個(gè)類別的技術(shù)過程。多光譜遙感圖象分類是以每個(gè)像元的多光譜矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行的，如圖2，假設(shè)多光譜圖象由n個(gè)波段，則（i，j）位置的像元在每個(gè)波段上的灰度值可以構(gòu)成一個(gè)矢量，X＝

　　稱作維為像元的亮度值，包含X的n維空間稱為特征空間，這樣n個(gè)波段的多光譜圖象并可以用n維特征空間中的一點(diǎn)來表示。遙感圖象的分類問題，分類圖象中的某一類目標(biāo)稱為模式，而把屬于該類中的像素稱為樣本，多光譜矢量X＝

　　稱為樣本的觀測(cè)值。

　　圖2多光譜圖象的例子

　　如果將多光譜圖象上的每個(gè)像素用特征空間中的一點(diǎn)表示出來，這樣多光譜特征并和特征空間中的點(diǎn)集具有等價(jià)關(guān)系。通常情況下，同一類地面目標(biāo)的光譜特性比較接近，因此在特征空間中的點(diǎn)聚集在該類的附近，多類目標(biāo)在特征空間中形成多個(gè)點(diǎn)族。我們可以根據(jù)圖象的這種特征把遙感圖象分割開來。

　　4圖像處理

　　4.1分類數(shù)學(xué)模型—最近均值法[2]

　　新疆伊吾地區(qū)的分類可簡(jiǎn)單的看作是二類問題：設(shè)類別一為ω1，類別一為ω2；ω1有N1個(gè)向量

　　，ω2有N2個(gè)向量

　　。它們都是n維向量。則n1及n2的向量的平均值為

　　假定以向量的平均值

　　及

　　分別作為類一和類二的中心，設(shè)X為任一象素點(diǎn)若

　　則X屬于類一

　　則X屬于類二

　　因此判決邊界為

　　由此得

　　判決函數(shù)則為

　　判決規(guī)

　　若

　　>0，則X∈ω1；

　　若

　　<0，則X∈ω2

　　而

　　=0的情況比較少，在分類的時(shí)候既可以把它歸為類別1，也可以歸為類別2。

　　4.2分類規(guī)則

　　根據(jù)以上的分類模型，把屬于同一類但從不同的像元點(diǎn)得到的亮度值，既相應(yīng)的波譜響應(yīng)畫在同一平面內(nèi)，把測(cè)量空間正確地分割成不同的判決區(qū)域，使每個(gè)判決區(qū)域都對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的可分類別（見圖3），把任何一個(gè)落入某一判決區(qū)域的測(cè)量矢量正確地歸屬到與該判決區(qū)域想對(duì)應(yīng)的判決中去[3]。在北山金礦區(qū)干涸河流在遙感圖象中表現(xiàn)的是顯明的白色，所以在分類時(shí)不予以考慮，簡(jiǎn)單分為礦點(diǎn)和戈壁兩類地物。

 

　　圖3戈壁和已知礦點(diǎn)的亮度散點(diǎn)圖

　　由圖3可見，已知礦點(diǎn)和戈壁之間存在明顯的區(qū)別，既我們可以把測(cè)量空間中的某些局部區(qū)域與特定的地面覆蓋類型聯(lián)系起來，也就是說北山金礦區(qū)的地面地物類型是可分的。

　　根據(jù)鑒別函數(shù)的構(gòu)造規(guī)則，建立以下的鑒別函數(shù)：

　　0.9235x+17.293-y=0

　　這樣，礦化點(diǎn)的灰度植（x，y）應(yīng)該滿足以上的方程，但在實(shí)際中存在一定的誤差，所以不可能都等于零，我們?cè)谶@里規(guī)定一個(gè)閾值10，若這個(gè)差值小于10就屬于礦化點(diǎn)，相反的，若這個(gè)閾值大于10則屬于戈壁。

　　4.3分類處理技術(shù)實(shí)施

　　本次工作的圖象處理過程都是在ENVI軟件中實(shí)現(xiàn)的，首先根據(jù)以上的鑒別函數(shù)進(jìn)行如下的波段匹配（BandMath）運(yùn)算模型：

　　在波段運(yùn)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行密度分割（DensitySlice），把研究區(qū)的地物劃分為兩種類型，即：小于、等于10的劃歸為礦化點(diǎn)類，而大于10的劃歸為非礦化點(diǎn)類，后者與本次找礦預(yù)測(cè)無關(guān)，見圖4。

 

 

 

 

　　圖4遙感影像密度分割與解譯圖

　　1－蝕變帶；2－預(yù)測(cè)靶區(qū)；3－扭曲帶

　　5結(jié)論和建議

　　5.1結(jié)論

　　第一，通過對(duì)北山金礦區(qū)礦化點(diǎn)的密度分割圖分析解譯，由圖可見礦化點(diǎn)表現(xiàn)為分布在灰度背景中的紅色不連續(xù)班塊，北山金礦區(qū)的左側(cè)有一個(gè)與北山金礦相連的扭曲帶，可能是在成礦過程中受南北向的應(yīng)力而產(chǎn)生的變形，具體情況還待證明。

　　第二，在遙感影象中，同物異譜和異物同譜是一種很普遍的現(xiàn)象，如在本次的提取工作中，在暗色背景下也有紅色的斑塊，但比起礦化點(diǎn)來說，分布比較連續(xù)，通過與研究區(qū)的地質(zhì)背景想比，可以排除是礦化點(diǎn)的可能。

　　第三，通過對(duì)比分析，在礦區(qū)共圈定出3個(gè)預(yù)測(cè)靶區(qū)和6個(gè)規(guī)模較小的蝕變帶，其中一級(jí)靶區(qū)2個(gè)，二級(jí)靶區(qū)1個(gè)，具體見圖4。

　　5.2建議

　　第一，在北山金礦右側(cè)找礦的基礎(chǔ)上，可以嘗試在其左進(jìn)行找礦。

　　第二，在提取出的礦化區(qū)作進(jìn)一步的物、化探工作，為下一步找礦提供依據(jù)。

　　第三，以Quickbird-2的高分辨率衛(wèi)星影像為基礎(chǔ)，在提取出的已知礦點(diǎn)開展“短、平、快”獲取精定位找礦信息。

　　第四，在北山地區(qū)開展進(jìn)一步的工作，在此基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的勘探工作，進(jìn)行采樣測(cè)定，對(duì)北山地區(qū)作更詳細(xì)分類和提取工作。為下一步的找礦工作提供依據(jù)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　TheapplicationofQuickbird-2imageandlocatingprognosispattern

　　recognitioninthegoldpredicationofXinjiang

　　【Abstrac】ThearticleisaboutthepatternrecognitionintheremotesensingapplicationofNorthmotianofXinjiagnYiwu，BasedontheSpectrumcharacteristicsofdifferentgeologicalbodiesindifferentbands,definiteddiscriminationfunctionbasisofstatistic.Classificationofdifferentsubstancedensityseparationbasisofpatternrecognition.ThisresearchProvidesnewinformationfor3goldprospectingtargetand6goldAlteration；Provideimportantinformationforgoldprediction.

　　【Keywords】patternrecognition；Classificationformulate；discriminationfunction；densityseparation

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