基于多源遥感与航空物探数据的岩性分类方法

于长春, 孙杰, 张迪硕, 张艳, 胡越. 基于多源遥感与航空物探数据的岩性分类方法[J]. 地质通报, 2022, 41(2-3): 210-217. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.002
引用本文: 于长春, 孙杰, 张迪硕, 张艳, 胡越. 基于多源遥感与航空物探数据的岩性分类方法[J]. 地质通报, 2022, 41(2-3): 210-217. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.002
YU Changchun, SUN Jie, ZHANG Dishuo, ZHANG Yan, HU Yue. Lithologic classification method based on multi-source remote sensing and aero geophysical data[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(2-3): 210-217. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.002
Citation: YU Changchun, SUN Jie, ZHANG Dishuo, ZHANG Yan, HU Yue. Lithologic classification method based on multi-source remote sensing and aero geophysical data[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(2-3): 210-217. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.002

基于多源遥感与航空物探数据的岩性分类方法

  • 基金项目:
    国家重点研发计划课题《综合航空地球物理探测系统集成与方法技术示范研究》(编号: 2017YFC0602201)和中国地质调查局项目《秦岭及天山等重点成矿区带航空物探调查》(编号:121201203000160006)
详细信息
    作者简介: 于长春(1964-),男,博士,教授级高工,从事航磁方法技术研究和航磁资料解释工作。E-mail: bjycc@126.com
  • 中图分类号: P588;P527;P631

Lithologic classification method based on multi-source remote sensing and aero geophysical data

  • 遥感影像可以获取地表岩性的光谱、色调、纹理等信息,但其所提取的信息局限于地表,对深层地质问题解释并无明显优势;航空物探数据则对地下深部异常体信息的提取更具优势。单一某类数据难以满足基础地质、资源勘查等方面复杂应用的需求。因此,提出一种遥感与航空物探信息联合分析方法,以新疆某地为研究区,结合遥感与航空物探多源数据特征,基于随机森林方法对研究区岩性进行分类。结果表明,与使用单一某类数据相比,遥感与航空物探信息联合分析方法能提高岩性分类精度。该方法对于推动遥感与航空物探技术在地质填图中的精细化应用,具有一定实用价值与指导意义。

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  • 图 1  1:5万研究区地质图(a)和GF-2影像(b)

    Figure 1. 

    图 2  研究区ASTER影像(a)、Sentinel-1 VV影像(b)、DEM(c)和伽玛能谱钾含量(d)

    Figure 2. 

    图 3  1:5万研究区地质图(a)、基于遥感特征组合分类结果(b)、基于物探特征组合分类结果(c)和基于遥感和物探联合特征组合分类结果(d)

    Figure 3. 

    图 4  岩性分类特征重要性分析

    Figure 4. 

    表 1  遥感与物探信息特征提取

    Table 1.  Feature extraction from remote sensing and geophysical data

    特征类型 特征参数 数据源
    遥感信息特征 光谱特征 VNIR1-3, SWIR1-6, TIR1-5 ASTER
    波段比值 2/1, 4/3, 5/3, 5/4, 5/6, 5/3+1/2, 9/8, (4+6)/5, (5+7)/6, (7+9)/8
    主成分分析 PC1-PC9
    纹理特征 均值,方差,同质性,反差,差异性,熵,二阶矩,相关性 GF-2
    地形特征 TPI, TRI, Roughness DEM
    空间坐标信息 X, Y
    后向散射系数 VV, VH Sentinel-1
    物探信息特征 化极磁场 化极磁场值M 1:2.5万航空放射性测量
    伽玛能谱 U, Th, K与总道计数率(TC) 1:2.5万频率域航电测量
    比值特征 K/U, K/Th, U/Th
    电阻率 视电阻率值 1:2.5万航空磁测
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    表 2  岩性分类特征组合

    Table 2.  Different feature combination for lithology classification

    组号 特征组合 特征个数/个
    A 遥感信息特征 48
    B 物探信息特征 10
    C 遥感信息和航空物探信息联合特征 58
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    表 3  岩性分类样本选取

    Table 3.  Sample selection for lithology classification

    类别 训练样本/个 验证样本/个
    下石炭统干墩组第二岩段细粒岩屑砂岩(C1g2) 162 107
    石炭系下石炭统干墩组第三岩段凝灰质粉砂岩(C1g3) 1275 512
    早二叠世二红洼超单元灰白色中粒正长岩(P1) 213 135
    早二叠世二红洼超单元灰黑色细粒辉长岩(P1) 324 207
    早二叠世二红洼超单元灰白色中细粒闪长岩(P1) 171 117
    早二叠世二红洼超单元浅灰黑色中粗粒辉长闪长岩(P1Rvδ) 912 549
    中二叠世山口序列浅灰绿色细粒英云闪长岩(P2Sγo) 46 34
    中二叠世山口序列浅灰色中细粒花岗闪长岩(P2Sγδ) 152 145
    上更新统砾石(QP3pl) 1130 567
    全新统砾石(Qhpal) 161 232
    渐—中新统桃树园组砂岩(E3-N1)t 244 214
    石炭系苦水构造混杂岩(CK) 1540 498
    玄武岩(β) 597 301
    总数 6927 3618
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    表 4  不同特征组合岩性分类的精度对比

    Table 4.  Accuracy comparison of lithology classification of different feature combinations

    组号 特征组合 RF
    总体精度/% Kappa/%
    A 遥感信息特征 70.95 67.06
    B 物探信息特征 65.48 60.81
    C 遥感和航空物探信息联合特征 80.29 77.74
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出版历程
收稿日期:  2020-08-28
修回日期:  2020-11-29
刊出日期:  2022-03-15

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