高分一号遥感数据在南方热液铀成矿区岩性识别中的应用研究

我国遥感技术起步较晚,长期依赖于国外的遥感卫星产品。近年来,随着高分系列遥感卫星的发射,逐步完善了我国独立的陆地遥感卫星观测体系。文章使用国产高分一号卫星PMS传感器数据对我国南方热液铀成矿区3种主要岩性开展识别应用,以探究国产高分卫星在地质资源勘查应用中的效果。研究中使用了"地形结构-岩性组分模型",成功提取出热液铀成矿区3种岩性单元的岩性特征组分,并使用α-f(α)多重分形谱进行了分类。结果表明,高分一号卫星数据结合"地形结构-岩性组分模型"正确分类了不同地区的沉积岩、变质岩和花岗岩,为我国地质资源勘查应用提供了一种新的方法与补充。     

基于岩石图像深度学习的岩性自动识别与分类方法

岩石岩性的识别与分类对于地质分析极为重要,采用机器学习的方法建立识别模型进行自动分类是一条新的途径。基于Inception-v3深度卷积神经网络模型,建立了岩石图像集分析的深度学习迁移模型,运用迁移学习方法实现了岩石岩性的自动识别与分类。采用此方法对所采集的173张花岗岩图像、152张千枚岩图像和246张角砾岩图像进行了学习和识别分类研究,通过训练学习建立岩石图像深度学习迁移模型,并分别采用训练集和测试集中的岩石图像对模型进行了检验分析。对于训练集中的岩石图像,每组岩石分别用3张图像测试,三种岩石的岩性分类均正确,且分类概率值均达到90%以上,显示了模型良好的鲁棒性;对于测试集中的岩石图像,每组岩石分别采用9张图像进行识别分析,三种岩石的岩性分类均正确,并且千枚岩组图像分类概率均高于90%,但是花岗岩组2张图像和角砾岩组的1张图像分类概率值不足70%,概率值较其他岩石图像低,推测其原因是训练集中相同模式的岩石图像较少,导致模型的泛化能力减小。为了提高识别精确度,对准确率较低的岩石图像进行截取,分别取其中的3张图像加入训练集进行再训练,增加与测试图像具有相同模式的训练样本;在新的模型中,对3张图像进行二次检验,测试概率值均达到85%以上,说明在数据足够的状况下模型具有良好的学习能力。与传统的机器学习方法相比,所提出的岩石图像深度学习方法具有以下优点:第一,模型通过搜索图像像素点提取物体特征,不需要手动提取待分类物体特征;第二,对于图像像素大小,成像距离及光照要求低;第三,采用适当的训练集可获得较好的识别分类效果,并具有良好鲁棒性和泛化能力。     

基于深度特征的双极化SAR遥感图像岩性自动分类

基于像元基元、极化合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）数据和传统机器学习算法的岩性分类方法,易受SAR图像固有斑点噪声影响,精度不高.为了降低噪声的影响,本研究以大尺度像元邻域为基元,用于表征地表地质体的遥感图像特征和岩性语义信息;采用高分三号双极化SAR数据进行极化分解构建3通道假彩色合成影像;然后采用深度卷积神经网络（Deep Convolutional Neural Network,DCNN）迁移学习的方法,提取有效的深度特征表示,分别实现5 m和15 m两种空间分辨率下岩性遥感自动分类.结果表明:基于不同分辨率数据和不同DCNN算法,岩性遥感自动分类的总精度均大于80%,最高精度达到91%.基于大尺度像元邻域和DCNN迁移学习方法,能够实现基于SAR数据的高精度岩性分类.      

基于岩性-结构的煤层底板突水危险性评价

煤层顶底板突水危险性预测与评价是煤矿突水灾害防治的基础和依据。针对煤层底板隔水介质条件,分析了煤系岩石力学性质,煤层底板突水的岩性、结构和厚度特征,建立了煤层底板突水危险性评价理论和方法。研究表明：煤层底板隔水介质条件取决于隔水层岩性和断裂构造,随着底板泥岩含量增加,煤层底板隔水性能增高,但抗水压能力降低;随着断裂发育程度的增加,底板隔水层由完整结构、块裂结构到碎裂结构和松散结构,煤层底板抗水压能力和隔水性能均降低,突水危险性增大。煤层底板抗水压能力与煤层底板隔水层厚度密切相关,统计表明,煤层底板受的极限水压p与底板隔水层厚度h之间为2次幂函数关系。在传统突水系数的基础上考虑了隔水层的岩性和结构特征,提出了煤层底板突水危险评价分类;进一步根据水压P_w与岩体破裂压力P_c关系和水压P_w与最小主应力σ_hmin关系判断是否突水。     

基于分形特征的高标准农田遥感分类方法研究

目前全国高标准农田面积数量已具一定规模,由于人工解译的工作效率较低,如何实现对全国大面积的高标准农田建后利用情况进行实时、精准遥感监测成为亟待解决的问题。由于监测面积大,精度要求高,迫切需要研究一套遥感自动监测方法在全国推广。以广东省东莞地区作为研究区,选择2017年2月15日的高分二号遥感影像,基于分形图像分割并结合BP神经网络对区域高标准农田进行分类,并加以人工解译和实地验证。 结果显示,该分类方法总体精度为 80112 2%,Kappa 系数为0761 1。表明分形图像分割结合BP神经网络的遥感分类方法总体精度较高,能较好地满足高标准农田建后利用情况遥感监测的需求。此方法可以在全国范围推广应用,为高标准农田建成后的实时监管提供技术支撑。     

基于ASTER遥感图像的东昆仑造山带岩性信息提取研究

应用ASTER数据,通过主成分分析和矿物指数等岩性信息提取方法,对东昆仑造山带温泉水库地区进行了岩性信息的遥感识别与提取。研究结果表明,主成分图像和矿物指数图能很好地反映岩石物质组成信息。元古宇结晶灰岩、二叠系灰岩、中三叠统闹仓坚沟组砂岩以及上三叠统八宝山组碎屑岩等分布面积较大的岩石地层单位在ASTER图像上可以识别出来。ASTER图像对基岩裸露区岩性信息进行提取是行之有效的方法,特别是碳酸盐岩及具有不同SiO₂含量的沉积岩和火山岩; 但对厚度较小的岩性识别及岩石蚀变还需要进一步研究。      

基于SEM图像的既有地基红黏土颗粒微观结构及分形特征研究

采用IPP（Image-Pro Plus）图像分析软件对贵州省贵阳市某工厂三种既有地基红黏土SEM图像的信息进行提取和处理,定性描述和定量分析土体的微观结构,并引入分形理论分析SEM图像,提出在IPP软件中获取颗粒三维分形维数的计算方法。结果表明:（1）抗剪强度参数随微观颗粒数、颗粒形态比的增大而增大,随颗粒平均面积的增大而减小;（2）颗粒分布及形态均具有明显的分形特征,分形维数介于2~3之间,抗剪强度参数均随颗粒分布及形态分维值的增大而增大;（3）与构建三维模型的方法相比,利用IPP软件计算土颗粒三维分形维数的方法具有可行性,简单易操作,结果可靠。      

基于岩石CT图像的碳酸盐岩三维孔隙组构的多重分形特征研究

碳酸盐岩微观孔隙的空间组构研究是储层性能研究的核心问题之一.近年来,基于二维图像进行碳酸盐岩孔隙空间组构研究的工作层出不穷,基于三维图像进行碳酸盐岩孔隙空间组构三维重建和基本统计特征表征的研究也引起了国内外的广泛关注.拟以四川盆地三叠系飞仙关组和震旦系毛田组碳酸盐岩为研究对象,通过三维高分辨率微纳米CT扫描,结合图像识别等计算技术,运用多重分形理论,对不同类型储层的孔隙在三维立体空间上的几何形态、非均质性与复杂度等特性进行定量表征,刻画了孔隙组构的空间展布规律.研究显示,2个样品孔隙组构在三维空间上分布不均一,具有明显的分形与多重分形分布特征;所得多重分形参数能定量刻画孔隙空间上大小孔隙的相对分异情况,能为孔渗性能提供参考.     

基于多重分形特征的岩体结构面剪切强度研究

Barton剪切强度模型是目前工程实践中普遍采用的强度公式,而实践应用时,该模型中结构面粗糙性系数（JRC）的评估存在主观性和片面性的缺点。鉴于此,应用多重分形理论,提出了采用多重分形参数准确量化JRC的方法。首先应用数字图像处理技术获取了结构面三维形貌数据信息;然后采用投影覆盖法进行了结构面的分形维数计算,重点对结构面的多重分形特征进行了分析,通过对比分析了构造的15个结构面的多重分形特征值。结果表明：结构面越粗糙,多重分形特征参数 和 值越大, 或 能够很好地描述结构面的形貌特征。最后对9组石膏试件进行了剪切试验,通过不同正应力下对应的剪应力数据分析,结合结构面形貌多重分形参数 或 ,以Barton剪切强度公式为基础,应用最小二乘法原理,给出了JRC与 及JRC与 关系。这样在工程实际中,可以用参数 或 对JRC进行估算,克服了JRC人为估值主观性及采用二维标准轮廓线评估片面性的缺点,为准确评估结构面粗糙度提供了一条新的途径。在此基础上,应用Barton模型可准确估算岩体结构面的剪切强度。     

苏北-胶南构造混杂岩带冷却历史的多重扩散域~(40)Ar-~(39)Ar热年代学研究

对采自苏北-胶南构造混杂岩带中的15个矿物样品进行了国内首次系统的多重扩散域~(40)Ar-~(39)Ar年龄谱研究,其中七个样品的冷却历史表明,这一地区存在着两个明显的快速冷却事件:172～196Ma(10～40℃/Ma)和105～123Ma(4～10℃/Ma)。采自南缘的样品给出的这一地区最早抬升事件的时间大约为260Ma。这些结果表明苏北-胶南碰撞带的剥蚀历史可能与秦岭-大别山造山带相一致。应用多重扩散域新理论可以从单一长石样品揭示较完整的热历史。     

基于RS与GIS的碳酸盐岩遥感影像特征研究——以黔南地区为例

文章利用Landsat8卫星影像数据,结合黔南碳酸盐岩岩性图、黔南构造要素图等地质资料,以石灰岩、白云岩以及石灰岩与白云岩互层三类岩组地层作为切入点,获取并分析了黔南地区碳酸盐岩的空间分布特征及其在遥感影像上的表现特征。结果发现：①石灰岩地层在影像上总体显示为色调单一、地形高差大,基本无水系和建设用地分布;白云岩地层在影像上总体表现为色调丰富、水系发育、建设用地分布多;石灰岩与白云岩互层地层总体影像特征介于二者之间。②分布于不同构造发育区域的碳酸盐岩岩组地层在遥感影像上的表现特征差异较大,即使是同种岩性的地层也会由于受到节理、断层、向斜和背斜等构造的影响形成形态各异的影像。     

中国砂岩型铀矿区遥感影像特征研究的新发现及其重要意义

砂岩型铀矿是我国目前铀资源勘查主攻的目标类型 ,但在勘查过程中 ,往往侧重地层的岩性、岩相等控矿因素研究 ,而对断裂构造的控矿作用没有引起足够重视。通过对中国砂岩型铀矿区遥感影像特征的系统研究 ,发现我国主要砂岩型铀矿区均有控制工业铀矿产出的断裂构造存在。在此基础上 ,剖析了控矿构造的特点及其控矿作用 ,提出构造 地球化学障的控矿新模式。最后论述了构造 地球化学障模式与传统氧化带前锋模式的区别 ,并探讨了其提出的重要意义     

应用遥感方法研究黄河三角洲地表蒸发及其与下垫面关系

文中主要应用遥感方法计算了黄河三角洲地表蒸发量及其地表特征参数。地表特征参数及其合理组合揭示出黄河三角洲下垫面的基本特征:农田植被指数和天然植被的植被指数有不同的变化规律,下垫面覆盖度低,裸地较多,地表较湿润,蒸发量较大。蒸发量时空分布主要受下垫面条件控制,滨海裸地和受人类活动影响较大的农田等地蒸发量较大,年际平均蒸发量在570~860 mm之间。