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高光谱成像在采矿勘探领域的应用

发布时间:2022-06-29      点击次数:78
  高光谱成像技术在地质领域的应用主要集中在地物分布反演方向。这一应用是基于提取光谱影像中不同地物在不同波段对电磁波的不同反射率特征,并与实验室测量已知矿物得到的参照光谱进行对比,从而通过未知地物与已知矿物间相同的特征吸收波长来确定地物的种类。
 
  区域地质制图和矿产勘探是高光谱成像技术主要应用领域之一,其应用主要体现在矿物识别与填图、矿物分类、矿业环境监测等方面。
 
  1. 矿物分布
 
  利用光谱成像技术绘制的矿物分布情况,不同的颜色代表不同的矿物质集群,如图1所示。
 

 

 
(图1)
 
甘肃北山天宫一号高光谱数据矿物分布图
 
  2. 矿物识别
 
  目前高光谱成像技术可识别OH-、SO42-、CO32-、 Fe3+等矿物种类(如:高岭石、白云母、蒙脱石、方解石、白云石、黄钾铁矾、石膏 、绿泥石、绿帘石、蛇纹石、滑石、角闪石、辉石、橄榄石等),甚至可半定量估算 其含量以及某些矿物晶格中的类质同像替换(白云母中Si、Al的替换,以及绿泥石中 Fe、Mg的替换)。
 
可见光图
 
矿物高光谱图像与光谱曲线
 
  3. 矿物分类
 
  岩石在不同条件与环境下的变异是影响采矿效率的重要因素。在不同尺度下,高光谱图像获取空间信息的同时,能提供岩石的表面特征,减少作业的不确定性,使作业者更清楚的看清矿物分布。结合矿物光谱数据库,实现对矿物的识别和分类。
 
矿物高光谱图
 
矿物光谱曲线图
 
  4. 铜矿监测
 
  圣地亚哥SRGIS的GIS专家Chile利用光谱信号勘察Chuquicamata的铜矿分布。Chuquicamata是较大的斑岩铜矿分布区。利用ENVI的分类工具建立只有终端像元光谱信息的图像,生成最终的波谱制图。在制图上可以识别出影像中的终端像元,探测矿藏地区的光谱信息,发现铜矿分布集中的区域,检验以及分析矿物和岩石。
 
  5. 金属矿石提取
 
  采矿运营商所面临的挑战是如何确定矿石的类型和等级,以及矿井壁上的废料,从而改进矿石的处理,并妥善安排矿石和废料的清除。
 
  澳大利亚Plotlogic公司利用激光雷达和高光谱成像技术来优化金属矿石的提取。利用该技术可以显著减少人员暴露于开工矿区的风险,可以检测到有害纤维材料的存在,确定和量化赤铁矿、针铁矿和褐铁矿矿石,能够突出不同等级矿石和粘土之间的界限,并绘制矿井壁上氧化铝的绝对丰度图(如图1所示)。
 
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