تحقیق درباره ارزیابی کارایی ادغام داده سنجندههای OLI و TIRS

اختصاصی از حامی فایل تحقیق درباره ارزیابی کارایی ادغام داده سنجندههای OLI و TIRS دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 8

ارزیابی کارایی ادغام داده‌ سنجنده‌های OLI و TIRS

در شناسایی دگرسانی های مناطق امیدبخش معدنی

بررسی موردی: کانی مس در منطقه علی‌آباد یزد

امروزه گستره وسیعی از داده‌های سنجش‌از‌دور با تنوع قدرت‌تفکیک مکانی و طیفی وجود دارند که انتخاب و به کارگیری درست آن‌ها می‌تواند در بالابردن ضریب اطمینان شناسایی مناطق معدنی تأثیر‌گذار باشد. روش‌های ادغام تصویر برای ایجاد داده‌های با توان تفکیک طیفی و مکانی بالا می‌تواند تأثیر بسزایی در شناسایی نواحی مواد‌معدنی دگرسان و ساختار زمین‌شناسی داشته باشد. در این مقاله با به‌کارگیری قابلیت‌های سنجنده‌های OLI و TIRS لندست ۸ در مطالعات معدنی، به ارزیابی کارایی ادغام داده‌های آن‌ها در شناسایی مناطق با ظرفیت معدنی مس پورفیری در محدوده برگه 1:100000 خضرآباد یزد پرداخته می‌شود. برای این منظور، روش‌های نسبت گیری باندی و ترکیب رنگی کاذب به عنوان ابزاری برای نقشه‌برداری ناحیه‌های مواد‌معدنی دگرسان هیدروترمال مرتبط با کانی‌سازی مس پورفیری در سنگ میزبان به کار گرفته شده‌اند. با استخراج نسبت باندی 2/۴ و ۷/۶ مرتبط با اکسید‌آهن و دگرسان‌های آرژیلیک و پورفیری، از ترکیب رنگی کاذب باند‌های ۲/۴، ۷/۶ و ۱۰ استفاده شد. لندست ‌۸ با ۱۱ باند در محدوده مادون قرمز نزدیک، کوتاه و حرارتی با قدرت‌تفکیک مکانی ۳۰ و 100 متر در کنار باند پانکروماتیک با قدرت‌تفکیک مکانی ۱۵ متر دلیلی بر بررسی تأثیر ادغام تصویر در نتایج حاصل از روش‌ها پردازش تصویر سنجش‌از‌دور در این تحقیق بوده است. در این مقاله از تبدیل HSV در کنار روش پن‌شارپ برای ادغام تصاویر استفاده شده است. نتایج نشان دهنده برجسته سازی خوب واحدها و ساختار‌های زمین‌شناسی نسبت به تصویر مرکب کاذب رنگ اولیه می‌باشد.

واژههای کلیدی: لندست۸، سنجندهOLI و TIRS، نسبت‌گیری باندی، ادغام تصویر، مس پورفیری

۱- مقدمه

معادن از سرمایه‌های ملی هر کشور است که به دلیل هزینه بالا و زمان بر بودن مراحل اکتشاف و پی‌جویی، نیازمند روش‌هایی برای بالابردن ضریب اطمینان شناسایی مناطق با ظرفیت ماده معدنی به منظور کاهش ریسک و هزینه است. داده ها و روش های نوین سنجش‌از‌دور با به‌کارگیری ماهواره‌های تصویربرداری، امکان برداشت داده‌های سطح زمین درگستره وسیع و پیوسته با صرف هزینه کم را فراهم آورده است.

مواد معدنی مختلف در محدوده طول‌ موج‌های طیف الکترو‌مغناطیس، بسته به ویژگی‌های فیزیکی و ترکیب کانی‌شناسی و شیمیایی خود، امواج الکترومغناطیس را در طول موج‌های مختلف با شدت‌های متفاوت منعکس و یا جذب می‌کنند. داشتن اطلاعاتی از رفتار طیفی مواد معدنی در طول‌موج‌های گوناگون، بر اساس منحنی‌های شاخص بازتابندگی و جذب طیف، در سنجش‌از‌دور از اهمیت زیادی برخوردار است [1]. با استفاده از تفاوت‌های بازتابندگی طیفی اجسام، ‌می‌توان انواع سازند‌های زمین‌شناسی را به وسیله سنجش‌از‌دور از یکدیگر تفکیک نمود. کاربردروش های سنجش‌از‌دور در اکتشاف ذخایر مس بر اساس ردیابی‌های کانی‌سازی در سنگ میزبان انجام می‌گیرد که در مراحل شناسایی و پی‌جویی پروژه معدنی کاربرد دارد. مطالعات سنجش‌از‌دور کاربرد وسیعی در تشخیص ناحیه‌های دگرسانی‌های مختلف، ساختارهای خطی و تفکیک واحدهای سنگی دارد و می‌تواند برای شناسایی ذخایر مختلف مس به ویژه انواع پورفیری، اسکارنی، توده ای، ماگمایی و رگه‌ای در تلفیق با سایر داده‌های زمین‌شناسی، ژئوشیمیایی و ژئوفیزیک هوابردی بسیار کارساز باشد [2]. لندست ۸ یکی از نسل‌های اخیر ماهواره‌های چند طیفی با قدرت‌تفکیک طیفی متوسط است که تصاویر سطح زمین در محدوده مرئی، مادون قرمز کوتاه و نزدیک و حرارتی تهیه می‌کند. باند‌های طیفی جدید، دو باند حرارتی، بهبود عملکرد سیگنال به نویز سنجنده و بهبود قدرت‌تفکیک رادیومتری مرتبط با آن و بهبود چرخه‌کار از قابلیت‌های افزایش یافته این سنجنده نسبت به سایر سنجنده‌های خانواده لندست است [3]. با وجود تعداد کم و پهنای زیاد باند‌های لندست ۸ در محدوده مادون‌قرمز کوتاه، وجود باندهای طیفی مجزا در لندست ۸ در محدوده‌های رفتار طیفی بیشینه و کمینه بازتاب مواد دگرسان‌ هیدروترمالی، استفاده از روش ساده و کارآمد نسبت باندی را ممکن ساخته است. در ذیل به چند مورد از مطالعات صورت گرفته در ایران و جهان در زمینه شناسایی مناطق دارای ظرفیت معدنی در شرایط محیطی مختلف با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای اشاره می‌شود:

در مطالعات اکتشاف معدنی، لیو و همکاران در سال 2014 در منطقه جی‌یافوسرسو در ژاپن برای نقشه‌برداری سنگ‌شناسی و دگرسانی هیدروترمال از داده استر و روش‌های ترکیب رنگی کاذب، تحلیل مؤلفه ‌اصلی و نگاشت‌زاویه‌طیفی استفاده کردند. نتایج به دست‌آمده در این تحقیق نشان داد که روش‌های مبتنی بر‌داده استر به‌عنوان ابزار قوی برای شناسایی اهداف معدنی کوچک توده‌های آذرین نفوذی مفید بوده است [4]. بیرانوندپور و همکاران در سال 2011 به بررسی ویژگی‌های عملکرد سنجنده استر و کاربرد روش‌های پردازشی تصویر به عنوان ابزاری برای نقشه‌برداری ناحیه‌های موادمعدنی دگرسان هیدروترمال مرتبط با کانی‌سازی طلای اپی‌ترمال و مس پورفیری در سنگ میزبان پرداختند [5, 6]. این مطالعه در ناحیه معدنی مس سرچشمه انجام شد و در آن به ارزیابی عملکرد تحلیل مؤلفه اصلی، نسبت باندی و نسبت نویز کمینه برای محدوده مرئی، مادون‌قرمز کوتاه و نزدیک در زیرسامانه‌های داده استر پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که مطالعات سنجش‌از‌دور بر روی داده استر، به زمین‌شناسی اکتشافی در مناطق معدنی سرچشمه برای شناسایی چشم‌انداز‌های جدید کانسار مس پورفیری و طلا در مناطق دست نخورده کمک می‌کند [7]. بیرانوندپور و همکاران در سال 2014 در محدوده معدنی مس سرچشمه، روش‌های نسبت باندی، ترکیب رنگی کاذب و پالایش سازگاریافته تنظیم اختلاط را در ۹ باند مرئی، مادون قرمز نزدیک و کوتاه تصویر لندست۸ با هدف ارزیابی استفاده از باند‌های طیفی این ماهواره برای شناسایی مواد معدنی دگرسان هیدروترمال و واحدهای سنگی مرتبط با کانسار مس در مناطق خشک و نیمه خشک به کارگرفتند [8]. پاولیکو همکاران در سال 2008 در بررسی وضعیت زمین‌شناسی مسیرخط لوله در کانادا از روش پن‌شارپ با تبدیل IHS برای تهیه تصویر چندطیفی با قدرت‌تفکیک مکانی بالا در تصویر باند‌های طیفی لندستETM+ و باند پانکروماتیک استفاده کردند. ایشان از تصویر ترکیب رنگی کاذب باندها حاصل از ادغام در کنار مدل ارتفاعی رقومی، برای تهیه نقشه زمین شناسی منطقه در محیط سامانه اطلاعات مکانی در این تحقیق بهره بردند [9].

میزان کاربری تصاویر ماهواره‌ای مختلف در مطالعات معدنی متأثر از نوع ماده معدنی مورد پی‌جویی و منطقه مورد مطالعه است. از آن‌جایی که تاکنون کارایی تصاویر لندست ۸ برای شناسایی مناطق دارای مس پورفیری خضرآباد یزد بررسی نشده است، در این مطالعه به ارزیابی استفاده از باند‌های طیفی لندست ۸ در کنار به ‌کارگیری روش ادغام تصویر و روش‌ پردازش تصویر نسبت باندی برای شناسایی مناطق امیدبخش معدنی پرداخته می‌شود. در ادامه مقاله در بخش ۲، ۳ و ۴ به ترتیب به معرفی منطقه مطالعاتی و توضیح مختصری از داده‌ها و روش‌های به‌کارگرفته شده در این تحقیق پرداخته می‌شود. بخش 4 و 5 به ترتیب به روش پردازش، مراحل پیاده‌سازی و ارزیابی نتایج به دست آمده اختصاص داده شده است. در بخش 6 نیز پیشنهادهایی برای ادامه تحقیق ارائه شده است.

۲- منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه برگ 1:100000 خضرآباد در چهارگوش آباده استان یزد است که بین دشت کویر مرکزی در ایران، در شمال شرقی زاگرس و در جنوب غرب رشته کوه‌های شیرکوه قرار دارد و از عوامل تأثیرگذار بر تحولات زمین‌شناسی، گسل دهشیر در منطقه است. وجود پهنه‌های دگرگونه پی سنگی (ناحیه بافق ـ پشت بادام)، قوس ماگمایی (ناحیه ارومیه ـ بزمان) و محیط‌های ریفتی (ناحیه بافق ـ پشت بادام) سبب گردیده تا توان معدنی استان یزد در خور توجه باشد [10]. این منطقه برروی کمربندی آتشفشانی ایران مرکزی قرار دارد که از مناطق مناسب برای تحقیقات سنجش‌از‌دور برای اکتشاف مس پورفیری و رگه کانی‌ساز طلا اپی‌ترمال است. محدوده خضرآباد با وجود معادن مسی مثل علی‌آباد و دره زرشت بستر مناسبی در وجود کانسار‌های مس پورفیری از خود نشان داده است.

۳- داده های مورد استفاده

۳-۱ تصویر سنجنده لندست۸

تصویر مورد استفاده دراین پژوهش از داده‌های سطح 1T ماهواره لندست ۸ به شماره LC81620382013149LGN00 مربوط به چهاردهم ماه سپتامبر 2013 است که با اعمال تصحیحات رادیومتری و هندسی با دستگاه مختصاتUTM ناحیه ۳۹ و سطح مبنای WGS84 تهیه گردیده است. ماهواره لندست ۸ بخشی از ماموریت LDCM است که در ۱۱ فوریه 2013 به فضا پرتاب شد[3]. لندست ۸ دارای دو سنجنده OLI وTIRS با قدرت‌تفکیک‌ مکانی متوسط است. تصاویر سنجنده OLI در ۹ باند طیفی در طول موج‌های مرئی، مادون قرمز نزدیک و کوتاه درعرض نوار 185 کیلومتر برداشت می‌شود. این سنجنده تصاویر زمین را با قدرت‌ تفکیک مکانی 15 تا 30 متر تهیه می‌کند. سنجنده TIRS نیز ابزاری ارزشمند است که تصاویری با قدرت تفکیک مکانی 100 متر در دو باند حرارتی تهیه می‌کند [11].

۳-۲ پیش‌پردازش تصویر

تصویر لندست ۸ استفاده شده مربوط به مسیر/ ردیف 160/38 است که محدوده خضرآباد یزد با برش از تصویر اصلی جدا شده است. کلیه پردازش‌های صورت گرفته در این تحقیق در نرم‌افزار ENVI نسخه 3/5 انجام شده است. در این تحقیق از روش بازتاب نسبی متوسط داخلی برای تصحیح اتمسفری تصویر و تبدیل داده ها به بازتاب سطح استفاده شده است [8].

۴- پردازش تصویر

مطالعات زمین‌شناسی و پروژه‌های اکتشافی در هر مرحله‌ای برای کسب اطلاعات و کمّی‌سازی الگو‌های توزیع عناصر، کانی‌شناسی، سنگ‌شناسی و هندسی و ساختمانی است. سنجش‌از دور توانسته در کمّی‌سازی الگوهای نامبرده در مطالعات معدنی تأثیرگذار باشد. کانی‌ها معرف محیط‌های خاص زمین‌شناسی مانند هوازدگی، دگرسانی، اکسیداسیون، رسوب‌گذاری و پهنه‌های دگرگونی هستند که به کمک داده‌های چندطیفی و فراطیفی و روش‌های پردازش تصویر طیفی مانند نسبت گیری باندی، ترکیب رنگی کاذب، نگاشت زاویه طیفی و مانند آن قابل آشکارسازی هستند. ساختار‌های خطی و هندسی در واقع همان اثرات نیرو‌های درونی و بیرونی زمین است که با تغییر شکل چین‌خوردگی‌ها، گسل‌ها و تغییر ارتفاعی همراه هستند. این ساختارها منجر به شناسایی خطواره‌های ناحیه‌ای و تعیین الگوی مکانی پیدایش و توزیع کانسار‌ها و فعالیت‌های آذرین می‌شوند [12]. برای آشکارسازی خطواره‌ها می‌توان از فیلتر‌های آشکارساز لبه مانند فیلتر بالاگذر، سوبل و گرادیان استفاده کرد.

4-1 گزینش باند

موضوع گزینش باندمناسب برای انجام یک تحلیل ویژه برپایه داده‌های چندطیفی یک ضرورت است. این گزینش بر اساس بررسی رفتار طیفی مواد مختلف انجام می‌شود. ایجاد تمایز بین سنگ‌های دگرسان هیدروترمال و سنگ‌های دگرسان نشده برای اکتشاف معدن امری ضروری است که توسط روش‌های سنجش‌از‌دور قابل انجام است. این کار با استفاده از تفاوت رفتار‌های طیفی در بیشینه و کمینه جذب مواد معدنی گوناگون در محدوده‌ امواج الکترومغناطیس انجام می‌گیرد. سنگ بستر محدوده دگرسانی‌های شناسایی شده مرتبط با مس در محدوده‌های غیر رسوبی می‌تواند بیانگر مناطق با ظرفیت معدنی مس باشند. شکل۱ نمایشی از محدوده‌های دارای سنگ بستر غیر رسوبی منطقه مطالعاتی است. دگرسانی‌های مرتبط با کانسار‌های مس این محدوده مانند مس علی‌آباد و دره زرشک، دگرسانی‌های آرژیلیک، فیلیک و پروپیلیک است [13, 14]. سنگ‌های دگرسان شده شامل سریسیت، مسکویت با وجود هیدروکسیدآلومینیم دارای ویژگی جذب متمایز در 2/2 میکرومتر و ویژگی‌های جذب کمتر در 35/2 میکرومتر است و کائولنیت و آلونیت، اجزاء اصلی معمول دگرسان‌های آرژیلیک پیشرفته، با وجود هیدروکسیدآلومینیوم دارای ویژگی جذب کمتر در 165/2 و 2/2 میکرومتر است. سنگ‌های دگرسان پورفیری معمولا" شامل مقادیر مختلف از کلریت، اپیدوت و کلسیت با وجود آهن، اکسید منیزیم و کربنات دارای ویژگی جذب کمینه در 31/2-33/2 میکرومتر است. در نتیجه این رفتار طیفی، باند۷ لندست۸ محدوده رفتار کمینه جذب تمامی کانی‌های این دگرسان‌ها را پوشش می‌دهد. اکسید آهن و مواد معدنی هیدروکسید مانند لیمونیت، ژاروسیت و هماتیت تمایل به ویژگی جذب طیفی در مرئی و مادون قرمز میانی در 4/0-1/1 میکرومتر دارند [8]. در نتیجه باند ۲ و ۴ رفتار‌های کمینه و بیشینه جذب کانی‌های دگرسان اکسید‌آهن را پوشش می‌دهد. مواد معدنی سیلیکاتی ویژگی‌های طیفی خاص در بخش حرارتی دارند. منحنی ساطع مقدار قابل توجه‌ای از گسیل را در محدوده 50/8-30/9 و 30/10-70/11 میکرومتر برای کانی‌های سیلیکاتی نشان ‌می‌دهد. محدوده طول‌موجی 50/8-30/9 میکرومتر مربوط به کمینه مقدارگسیل است درحالی که ارزش گسیل بالا در 30/10-70/11 دیده می‌شود [8]. باند‌های ۱۰ و ۱۱ حرارتی لندست ۸ بارزکننده این مواد معدنی هستند.

4-2 نسبت گیری باندی