【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(lèi)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(lèi)，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(lèi)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(lái)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(lái)了新的問(wèn)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(lèi)地物的幅度不同；（2）同類(lèi)地物各波段幅度不同；（3）有時(shí)同類(lèi)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(lèi)特征，無(wú)法獲知各類(lèi)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(jiàn)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(guò)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(kāi)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(xiàn)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(lèi)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(guò)度。見(jiàn)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(lèi)型按產(chǎn)狀可分為兩大類(lèi)：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(lèi)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(jiàn)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(wàn)比例尺的找礦預(yù)測(cè)成果，而深入開(kāi)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(wú)法對(duì)“九五” 期間提出的金礦蝕變帶開(kāi)展進(jìn)一步深入的詳查工作，也無(wú)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(kāi)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(kāi)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(guò)模式識(shí)別，開(kāi)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(lèi)的原理 遙感圖象分類(lèi)（Classification）是將圖象的所有像元按其性質(zhì)分為若干個(gè)類(lèi)別的技術(shù)過(guò)程。多光譜遙感圖象分類(lèi)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(chēng)作維為像元的亮度值，包含X的n維空間稱(chēng)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(lái)表示。遙感圖象的分類(lèi)問(wèn)題，分類(lèi)圖象中的某一類(lèi)目標(biāo)稱(chēng)為模式，而把屬于該類(lèi)中的像素稱(chēng)為樣本，多光譜矢量X＝稱(chēng)為樣本的觀(guān)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(lái)，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(lèi)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(lèi)的附近，多類(lèi)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(kāi)來(lái)。 4 圖像處理 4.1 分類(lèi)數(shù)學(xué)模型—最近均值法[2] 新疆伊吾地區(qū)的分類(lèi)可簡(jiǎn)單的看作是二類(lèi)問(wèn)題：設(shè)類(lèi)別一為ω1，類(lèi)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(lèi)一和類(lèi)二的中心，設(shè)X為任一象素點(diǎn)若 則X屬于類(lèi)一 則X屬于類(lèi)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(lèi)的時(shí)候既可以把它歸為類(lèi)別1，也可以歸為類(lèi)別2。

圖3 戈壁和已知礦點(diǎn)的亮度散點(diǎn)圖

由圖3可見(jiàn)，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(lèi)型聯(lián)系起來(lái)，也就是說(shuō)北山金礦區(qū)的地面地物類(lèi)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(mǎn)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(lèi)處理技術(shù)實(shí)施 本次工作的圖象處理過(guò)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（Density Slice），把研究區(qū)的地物劃分為兩種類(lèi)型，即：小于、等于10的劃歸為礦化點(diǎn)類(lèi)，而大于10的劃歸為非礦化點(diǎn)類(lèi)，后者與本次找礦預(yù)測(cè)無(wú)關(guān)，見(jiàn)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(lái)說(shuō)，分布比較連續(xù)，通過(guò)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(guò)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(jiàn)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(kāi)展“短、平、快”獲取精定位找礦信息。 第四，在北山地區(qū)開(kāi)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(lèi)和提取工作。為下一步的找礦工作提供依據(jù)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 劉家遠(yuǎn).新疆伊吾縣北山金礦區(qū)次火山斑巖型隱伏金礦預(yù)測(cè)研究[M].地質(zhì)與勘探，2003.5，176—184 [2] 周宏文、李見(jiàn)為、許盛.基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的彩色圖象分割方法[J].光電工程，1999.10 [3] P.H斯韋恩S.M戴維[美].遙感定量方法[M].科學(xué)出版社 1984，1-120

The application of Quickbird-2 image and locating prognosis pattern recognition in the gold predication of Xinjiang

【Abstrac】The article is about the pattern recognition in the remote sensing application of North motian of Xinjiagn Yiwu，Based on the Spectrum characteristics ofdifferent geological bodies in different bands，definited discrimination function basis of statistic.Classification of different substancedensity separation basis of pattern recognition.This research Provides new information for 3 goldprospecting targetand 6 gold Alteration；Provide important information for gold prediction. 【Keywords】pattern recognition；Classification formulate；discrimination function；density separation