Επεξεργασία και ανάλυση δορυφορικών δεδομένων για την ταυτοποίηση αποθέσεων σιδηρομεταλλεύματος
Από RemoteSensing Wiki
Αντικείμενο Εφαρμογής: Χρήση της τηλεπισκόπησης για την εύρεση αποθέσεων σιδηρομεταλλευμάτων.
Πρωτότυπος Τίτλος: «Processing and analyzing advanced high resolution satellite data for identifying iron ore deposits of Precambrian age»
Συγγραφείς: Raja S., Aravindan S., Thirunavukkarasu A., Alaguraja P., Poovalinga Ganesh B., Vengatajalapathi G.
Πηγή:http://www.researchgate.net/publication/314234875_Processing_and_analyzing_advanced_high_resolution_satellite_data_for_identifying_iron_ore_deposits_of_Precambrian_age Λέξεις Κλειδιά: τηλεπισκόπηση, αποθέσεις, σιδηρομετάλλευμα, Προκάμβριο
1. Στόχος Εφαρμογής Η επεξεργασία και ανάλυση προηγμένων δορυφορικών εικόνων δεδομένων υψηλής ανάλυσης για την ταυτοποίηση και την εξερεύνηση αποθέσεων Προκάμβριου σιδηρομεταλλεύματος στο Ταμίλ Ναντού της Ινδίας, και διεξοδική έρευνα για τη φασματική ανάλυση.
2. Εισαγωγή Οι εναποθέσεις σιδηρομεταλλεύματος της περιοχής βόρεια του Ταμίλ Ναντού έχουν τη μορφή μαγνητίτη, που συνυπάρχει με άλλα ορυκτά, με τα οποία έχουν μετατραπεί σε μια ογκώδη μάζα γνευσίου. Οι πληροφορίες σχετικά με τις συνθήκες και τη φύση της εναπόθεσης, τη δομή, τη γεωχημεία, την ορυκτολογία και τη μεταμόρφωση των αποθέσεων είναι περιορισμένες. Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι εναποθέσεις σιδηρομεταλλεύματος συνδέονται στενά με τις σχιστολιθικές ζώνες, τους γνευσίους και το κοκκώδες έδαφος. Αυτές οι εναποθέσεις σιδηρομεταλλεύματος πιστεύεται πως είναι οι Προκάμβριοι σχηματισμοί σιδηρομεταλλεύματος που εμφανίζονται ως στενές, πολύ παραμορφωμένες και μεταμορφωμένες ζώνες εντός του εδάφους. Η παρούσα μελέτη για τη χαρτογράφηση και την εκτίμηση του σιδηρομεταλλεύματος διεξάγεται με βάση τη σύγχρονη τεχνική επεξεργασίας εικόνων της περιοχής, με δεδομένα Landsat TM και IRS. Τα ερμηνευμένα δεδομένα Landsat σε αντίστοιχες περιπτώσεις κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα κανάλια 4 και 7 είναι τα πλέον κατάλληλα για περιοχές πλούσιες σε σίδηρο.
2.1. Γεωλογικό Προφίλ Η περιοχή μελέτης (Tirthamalai) εντάσσεται στο μεταμορφωμένο σύμπλεγμα του Αρχαιοζωικού μεγααιώνα. Οι κυριότεροι τύποι πετρωμάτων της περιοχής είναι ο μαγνητίτης, ο χαρνοκίτης, το επίδοτο, ο βιωτίτης και ο γνεύσιος. Ο πετρώδης μαγνητίτης παρουσιάζει βαθμιαία επαφή με τον χαρνοκίτη, και οι σχηματισμοί των ζωνών μαγνητίτη διαχωρίζονται από χαρνοκίτες. Οι ζώνες είναι πυκνές και καφετί-μαύρου χρώματος παρουσιάζοντας κοκκώδη υφή, ενώ τα ελεύθερα τεμάχια και οι ογκόλιθοι του μεταλλεύματος είναι διεσπαρμένα στη γύρω περιοχή.
2.2. Δομές Οι δομές των εναποθέσεων σιδηρομεταλλεύματος του Tirthamalai φέρουν ζώνες, πτυχώσεις, ρήγματα και ασυνέχειες. Η διεύθυνση των σχηματισμών ποικίλλει από ΒΔ-ΝΑ ως ΒΑ-ΝΔ, και οι γωνίες κλίσης κυμαίνονται μεταξύ 70-80⁰. Όλες οι ζώνες βυθίζονται προς Δ.
3. Φασματική υπογραφή σιδηρομεταλλεύματος μαγνητίτη Στη φασματική βιβλιοθήκη του USGS, ο μαγνητίτης, που είναι χαρακτηριστικά αδιαφανές ορυκτό, στην ορατή και κοντά στην υπέρυθρη περιοχή έχει απορρόφηση 0,45μm και 1,1μm. Οι φασματικοί απορροφητικοί χαρακτήρες του σιδηρομεταλλεύματος μαγνητίτη μελετώνται με τη συλλογή των φασματικών υπογραφών χρησιμοποιώντας ειδικά φασματόμετρα που λειτουργούν στην περιοχή μήκους κύματος 350-2500nm με πλάτος καναλιού 10nm. Τα φάσματα που συλλέγονται στο πεδίο, υποβάλλονται σε επεξεργασία, αναλύονται στο εργαστήριο, και συγκρίνονται με τα φάσματα που συλλέγονται από τα δείγματα του εργαστηρίου. Η μελέτη δείχνει ότι το μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα έχει περιοχές ισχυρής απορρόφησης 0,9μm (Σχήμα 1Α). Μια σύγκριση των εργαστηριακών φάσεων των δειγμάτων σιδηρομεταλλεύματος με το εργαστήριο JPL και τη βιβλιοθήκη του USGS δίνονται στο (Σχήμα 1Β).
4. Τεχνικές επεξεργασίας εικόνας
4.1. Λόγοι καναλιών Οι λόγοι καναλιών έχουν αποδειχθεί χρήσιμοι για τη διάκριση μεταξύ των εδαφών, των διαφορετικών τύπων πετρωμάτων και των επιπτώσεων της χρήσης γης, ενώ οι εικόνες που προκύπτουν από αυτούς μειώνουν τις επιπτώσεις της κλίσης και των σκιών σε ένα αξιοσημείωτο βαθμό. Η ατμοσφαιρική διόρθωση πριν την παραγωγή λόγου καναλιών μειώνει σημαντικά την επίδραση του παράγοντα αυτού. Επίσης, είναι σημαντικοί και για διαφορές στην τοπολογία, την ανάκλαση και το μέγεθος των κόκκων του πετρώματος. Η που χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη, χρησιμοποιεί λόγους και πολλαπλασιασμούς για να μεγιστοποιήσει τη διάκριση πετρωμάτων με βάση την ορυκτολογική πληροφορία. Η ερμηνεία των σχηματισμών σιδηρομεταλλεύματος πραγματοποιήθηκε από τις τεχνικές επεξεργασίας εικόνων χρησιμοποιώντας IRS-P6 LISS IV και χωρική ανάλυση δεδομένων 5,8m, με λόγο καναλιών 5/4 x 3/4. Ο λόγος αυτός είναι χρήσιμος για τη διάκριση μεταξύ μαφικών και μη-μαφικών βράχων. Τέλος, η ανίχνευση φαινομενικά παρόμοιων χαρακτηριστικών μπορεί να διευκολυνθεί με τη χρήση κάποιου λόγου καναλιών. Ο λόγος αυτός είναι μια τεχνική για την ενίσχυση της εικόνας που προκύπτει από τη διαίρεση των τιμών ψηφιακού αριθμού σε μία φασματική ζώνη από τις αντίστοιχες τιμές σε μια άλλη, για κάθε εικονοστοιχείο, που ρυθμίζει την τιμή του αποτελέσματος και σχεδιάζει τις νέες τιμές ως εικόνα. Εδώ, για τη διάκριση του μεταλλεύματος μαγνητίτη, οι επιλεγμένες ζώνες είναι αρχικά λόγοι μεταξύ των pixel, με λόγο καναλιών 4/3 (Σχήμα 2) αλλά χωρίς ευκρινείς εναποθέσεις σιδηρομεταλλεύματος. Οι παρούσες εργασίες για λόγο 4/2 παρέχεται στο (Σχήμα 3), όπου οι αποθέσεις σιδήρου μεταφέρονται σε σκούρα χρώματα.
4.2. Ελάχιστο κλάσμα θορύβου (MNF) Ο μετασχηματισμός MNF χρησιμοποιήθηκε για τον διαχωρισμό του θορύβου στα δεδομένα και για τη μείωση των απαιτήσεων για τη μετέπειτα επεξεργασία. Χρησιμοποιήθηκε για να συγκεντρώσει τις χρήσιμες πληροφορίες σε μερικά φασματικά κανάλια και να τα ιεραρχήσει από το περισσότερο έως το λιγότερο σημαντικό. Δύο βήματα μετασχηματισμών έχουν εφαρμοστεί εδώ, που αποσκοπούν στη διακοπή και μεταβολή του θορύβου. Το πρώτο βήμα έχει ως αποτέλεσμα τα μετασχηματισμένα δεδομένα θορύβου και δεν υπάρχει συσχέτιση μεταξύ των καναλιών. Το δεύτερο βήμα είναι ο μετασχηματισμός των βασικών στοιχείων των δεδομένων θορύβου.
4.3. Διάγραμμα Scatter 2D Το πρώτο βήμα στην ανάλυση των δεδομένων δορυφορικής τηλεπισκόπησης ήταν η διεξαγωγή ενός μετασχηματισμού ελαχίστου θορύβου (MNF) που παρέχει ένα σύνολο βασικών στοιχείων που έχει ζητηθεί να έχουν ως γνώμονα την ποιότητα των σημάτων. Αυτά τα κύρια στοιχεία που προσδιορίστηκαν με μετασχηματισμό MNF σχεδιάστηκαν σε 2 Διαστάσεις. Το διάγραμμα σκέδασης περιέχει καθαρά εικονοστοιχεία σιδηρομεταλλεύματος (Σχήμα 4Α) και βασίζεται στη μέγιστη απορρόφηση της φασματικής υπογραφής που είναι 0,9μm (Σχήμα 4Β). Το αποτέλεσμα της ανάλυσης εξήχθη στο κανάλι MNF 4 για να προσδιορίσει την χωρική κατανομή και την εμφάνιση του εναπόθεσης μαγνητίτη (Σχήμα 5).
4.4. Προφίλ Επιφάνειας 3D Η γεωμετρία των δομικών στοιχείων μπορεί να εκτιμηθεί καλύτερα σε τρεις διαστάσεις με εφαρμογή γεωμετρικών τεχνικών. Η συστηματική χρήση αυτού του εργαλείου διευκολύνει τη διαχείριση χαρτογραφημένων σε πεδίο πληροφοριών. Η 3D τοπογραφική επιφάνεια της περιοχής έχει ληφθεί από ένα λεπτομερές DEM, στο οποίο έχουν προβληθεί γενικευμένα γεωλογικά και γεωμορφολογικά γραμμικά χαρακτηριστικά.
5. Συμπέρασμα Το παρόν επιχειρεί να διερευνήσει την ικανότητα των δεδομένων IRS-P6 LISS IV να διακρίνουν και να διερευνήσουν προκάμβριες εναποθέσεις σιδηρομεταλλεύματος στην περιοχή Tirthamalai. Έγινε ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση της περιοχής με λόγο καναλιών, κι έπειτα εφαρμόστηκαν οι κατάλληλες τεχνικές επεξεργασίας εικόνας για την ανίχνευση αποθέσεων σιδηρομεταλλεύματος. Οι φασματικές τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν βασίστηκαν στη σύγκριση των εργαστηριακών φασμάτων του δείγματος μαγνητίτη με τα φάσματα της βιβλιοθήκης USGS. Η αρχική ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων χρησιμοποιώντας τεχνικές σχεδίασης MNF και 2D σκέδασης, συνδυάζεται με δορυφορικά φασματικά δεδομένα, βιβλιογραφικά και εργαστηριακά φάσματα, με την ταυτοποίηση των εναποθέσεων σιδηρομεταλλεύματος μαγνητίτη των καθαρότερων από τα εικονοστοιχεία που εξάχθηκαν στο κανάλι MNF 4. Η 3D τοπογραφική επιφάνεια της περιοχής έχει αποκτηθεί από λεπτομερή γενετικά γεωλογικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά.
