Χρησιμοποίηση εικόνων RadarSat-1 και LandSat TM για μεταλλευτική έρευνα στην ανατολική επαρχία Oweinat, ΝΔ έρημος, Αίγυπτος
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: INTEGRATION OF RADARSAT-1 AND LANDSAT TM IMAGES FOR MINERAL EXPLORATION IN EAST OWEINAT DISTRICT, SOUTH WESTERN DESERT, EGYPT
Συγγραφείς: T. M. Ramadan, A. H. Nasr and A. Mahmood
Πηγή:isprs.org
ΣΚΟΠΟΣ
Η χρησιμότητα του συγκερασμού οπτικών τηλεπισκοπικών δεδομένων και δεδομένων ραντάρ στην εξερεύνηση μεταλλευτικών αποθέσεων σε άνυδρες περιοχές.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η περιοχή του ανατολικού Oweinat βρίσκεται στο νοτιοδυτικό κομμάτι της δυτικής ερήμου της Αιγύπτου. Σκοπός της μελέτης είναι ο συνδυασμός εικόνων RadarSat-1 και LandSat TM, προκειμένου να επιτευχθεί γεωλογική χαρτογράφηση και μεταλλευτική έρευνα στην περιοχή. Η τεχνική ανάλυσης κύριων συνιστωσών (PCA) χρησιμοποιείται για την συγχώνευση των εικόνων και να ενισχύσει υπόγειες δομές, όπως φολιώσεις και ρήγματα, τα οποία ελέγχουν την κατανομή του ταινιωτού σιδηρούχου σχηματισμού (BIF) στην περιοχή μελέτης.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
Χρησιμοποιήθηκαν δύο ειδών τηλεπισκοπικά δεδομένα, εικόνες από LandSat TM και από RadarSat-1. Η εικόνα LandSat TM είναι γεωμετρικά και ραδιομετρικά διορθωμένη. Η χωρική ανάλυση είναι 30x30 μ. Έχουν επιλεγεί τα κανάλια 7-4-2, καθώς περιέχουν την περισσότερη πληροφορία σχετικά με την επιφάνεια των γεωλογικών σχηματισμών (Εικ.1). Ο RadarSat είναι ένας δορυφόρος πολικής τροχιάς, ο οποίος διαθέτει αισθητήρες ραντάρ εικόνων. Η εικόνα αποκτήθηκε από τον Standard Beam 5, ο οποίος διαθέτει χωρική ανάλυση 25μ. Σκοπός είναι η σύνθεση των δύο χρησιμοποιώντας μετατροπή PCA, έτσι ώστε να παραχθεί συγχωνευμένη εικόνα 25 μ. (Εικ.2) Η PCA είναι μια μέθοδος μείωσης των διαστάσεων των δεδομένων σε λιγότερο γραμμικούς συνδυασμούς των φασματικών καναλιών. Οι γραμμικοί συνδυασμοί που προκύπτουν δεν σχετίζονται με τους προηγούμενους και συχνά είναι πιο εύκολο να αναλυθούν από την αρχικά πολυφασματική εικόνα. Με αυτό τον μετασχηματισμό, η πολυφασματική εικόνα (δεδομένων TM) μετατρέπεται σε PCA μιας συνιστώσας. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στον υπολογισμό των συμμεταβλητών και στην εύρεση ιδιοτιμών και ιδιοδιανυσμάτων. Το πρώτο ιδιοδιάνυσμα, ή κύρια συνιστώσα, είναι ένας γραμμικός συνδυασμός των τελικών καναλιών και συνήθως περιλαμβάνει πάνω από το 90% της πληροφορίας που περιέχουν όλα τα κανάλια. Αυτή η τιμή αντικαθίσταται από την αντίστοιχη εικόνα Radarsat-1 και εφαρμόζεται ο αντίστροφος μετασχηματισμός, για να προκύψει μικτή εικόνα.
ΓΕΩΛΟΓΙΑ
Η περιοχή κυριαρχείται από Αρχαϊκά – Κατ. Παλαιοζωικά υψηλού – ενδιάμεσου βαθμού μεταμόρφωσης πετρώματα και νεότερα γρανιτοειδή πετρώματα ασβεσταλκαλικής και αλκαλικής σύστασης. Αυτά τα πετρώματα δυστυχώς υπόκεινται Παλαιοζωικών και Μεσοζωικών ιζημάτων, όπως και Τεταρτογενών αποθέσεων. Η πρώτη ομάδα αντιπροσωπέυεται από βασικά – υπερβασικά πετρώματα, γνεύσιους και το BIF. Οι πάρα και όρθογνεύσιοι δείχνουν έντονη παραμόρφωση που εκδηλώνεται με πτυχές και ρήγματα, τουλάχιστον 4 παραμορφωτικών φάσεων. Τέλος παρατηρούνται σημαντικά στοιχεία ανάτηξης. Χαρακτηριστικά είναι τα πολλά BIF, που βρίσκονται στους γνεύσιους και αναδύονται σαν χαμηλοί απομονωμένοι λόφοι με βυθίσματα Β-ΒΔ με γωνίες 30ο -70ο (Εικ.3). Τεταρτογενείς αποθέσεις καλύπτουν μεγάλες περιοχές σαν αμμώδη φύλλα και θίνες (Εικ.4)
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Χρησιμοποιήθηκαν ψευδόχρωμες εικόνες του Landsat TM (κανάλια 7, 4, 2 σε RGB) για λιθολογική και δομική ανάλυση. (Εικ.5) Οι επεξεργασμένοι λόγοι (5/7, 5/1 και το κανάλι 4 στο RGB αντίστοιχα) έδειξαν ότι τα μεταμορφωμένα πετρώματα εμφανίζονται στο κόκκινο, τα Παλαιοζωικά και Μεσοζωικά ιζήματα πράσινα και τα Τεταρτογενή μπλε. Το πιο σημαντικό είναι η εμφάνιση στοιχείων κάτω από την επιφάνεια της άμμου στις μικτές εικόνες Landsat και Radarsat-1. (Εικ.6) Αυτά τα στοιχεία δεν είναι ορατά σε όλες τις Landsat εικόνες ίδιας ανάλυσης, καταδεικνύοντας την αποτελεσματικότητα της πολυδορυφορικής ανάλυσης εικόνας στη γεωλογική έρευνα. Με βάση την ερμηνεία των μικτών εικόνων, νέοι γεωλογικοί και στρωματογραφικοί χάρτες δοκιμάστηκαν, σε σχέση με το δίκτυο αποστράγγισης και τα λιθολογικά και στρωματογραφικά στοιχεία.
Δίκτυο αποστράγγισης: Η μικτή εικόνα ανέδειξε το θαμμένο δίκτυο αποστράγγισης στην περιοχή μελέτης, αφού αυτό δεν έχει επιφανειακή έκφραση και δεν είναι ορατό από την Landsat εικόνα. Οι εκσκαφές έδειξαν πως οι θίνες έχουν πάχος μόνο 0,5 – 1 μ. και δεδομένης της ανυδρίας των εδαφών επιτρέπουν την διείσδυση του ραντάρ στο υπέδαφος και τον εντοπισμό του στοιχείου στο σήμα.
Λιθολογικά στοιχεία: Υπάρχουν 3 μεγάλα ρήγματα Α –Δ και 2 ΒΔ – ΝΑ που διαπερνούν το γρανιτοειδή. Ο γρανιτοειδής και τα ρήγματα είναι αόρατα στην εικόνα Landsat, καθώς καλύπτονται από στρώματα άμμου. Η υπογραφή όμως του γρανιτοειδούς στο ραντάρ είναι φωτεινή, λόγω τραχειάς επιφάνειας, ενώ των ρηγμάτων σκοτεινή, λόγω των αργιλικών (λεπτά σωματίδια). Υπάρχει και συγκέντρωση και άλλων λετπών σωματιδίων, σαπρολιτών στη γρανιτική μάζα, τα οποία διατηρούνται σε διάφορα σπασίματα κάτω από τη ζώνη αποσάθρωσης. Η χημική αποσάθρωση μετατρέπει τους αστρίους σε άργιλο, αφήνοντας το χαλαζία και διατηρεί την αρχική υφή του μητρικού πετρώματος. Το υπόβαθρο στο κεντρικό κομμάτι της περιοχής, κόβεται από αρκετές βασικές και όξινες κοίτες, που επίσης καλύπτονται από άμμο και εμφανίζονται στη μικτή εικόνα.
Στρωματογραφικά στοιχεία: Βασισμένοι στις μελέτες πεδίου και στην ερμηνεία των μικτών εικόνων παρατηρούμε 3 γεγονότα αποσάθρωσης. Ακόμη η μικτή εικόνα αποκάλυψε κάποιες Προκάμβριες δομές, όπως φολιώσεις, πτυχές και ρήγματα, που ελέγχουν την κατανομή των γνεύσιων και σχετίζονται με το BIF. Η μικτή εικόνα κρίνεται απαραίτητη αφού οι περισσότερες δομές δεν είναι στην επιφάνεια και δεν είναι ορατές απ’ την εικόνα του Landsat.
Μεταλλικές αποθέσεις: Το BIF μεγάλης χωρητικότητας φιλοξενείται στα γνευσιακά πετρώματα και αποτελείται από παρεμβολές οξειδίων του σιδήρου (γαγνητίτης, αιματίτης, γκαιτίτης), χαλαζία, πυροξένων και αμφιβόλων που σχετίζονται με μικρές πυριτικές αποθέσεις. Ακόμη παρατηρούνται βαρέα μέταλλα σε μεταλλοφόρες αποθέσεις. Εκσκαφές στην περιοχή έδειξαν ότι το BIF βρίσκεται κάτι από ξερά στρώματα άμμου σε βάθη 0,6 – 1 μ. Γι’ αυτό και οι περιοχές Β1 – Β6 που βρίσκονται στο Ν – ΝΑ κομμάτι μπορούν να θεωρηθούν σαν Fe – πιθανές και χρήζουν περαιτέρω εξερεύνησης
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Μια προσέγγιση για την ενσωμάτωση εικόνων RadarSat-1 και LandSat TM αναπτύχθηκε για να ενισχύσει τη γεωλογική χαρτογράφηση και την ορυκτολογική εξερεύνηση. Οι εικόνες RadarSat-1 του Gabal Kamel στο Αν. Oweinat, παρουσιάζουν ποτάμια χαρακτηριστικά κάτω από μια επιφάνεια καλυμμένη με άμμο ερήμου. Αυτά τα χαρακτηριστικά δεν είναι ορατά σε εικόνες LandSat TM ίδιας ανάλυσης. Για τον συγκερασμό των δύο συστημάτων, χρησιμοποιείται η τεχνική ανάλυσης του κύριου στοιχείου. Το αποτέλεσμα βελτιώνει τον οπτικό προσδιορισμό των υπόγειων δομών όπως των φολιώσεων, των πτυχώσεων και των ρηγμάτων που καθορίζουν την κατονομή του BIF στην περιοχή μελέτης. Αυτά τα στοιχεία καλύπτονται από στρώσεις άμμου, αμμόλοφους και αλλουβιακά ρέματα, τα οποία τα κάνουν σχεδόν μη ανιχνεύσιμα από τον LandSat TM. Ακόμη, η σύνθεση των δύο, αποκαλύπτει το μοντέλο αποστράγγισης και τις πρόσφατες δομές. Αυτά τα στοιχεία είναι πολύτιμα για την μεταλλευτική έρευνα, όπως σιδήρου και βαρέων ορυκτών σε κοιτάσματα της περιοχής και σε παρόμοιες με αυτήν.
