بخشی از مقاله
چکیده
طبقه بندي کانی هاي آهن با اتکا ب ه تصاویر ماهواره اي یکی از مسائل مهم در سنجش از دور و زمین شناسی محسوب می شود. در این تحقیق الگوریتم طبقه بندي پیکسلی SAM که از کتابخانه طیفی USGS به عنوان داده آموزشی استفاده می کند، به عنوان روش هاي طبقه بندي پیشنهاد شده است. تایید صحت و ارزیابی نتایج، با روش هایی همچون مطابقت وجود معادن آهن در نقشه زمین شناسی منطقه مطالعاتی و الگوریتم پردازش تصاویر چند طیفیETM+ روي باند هاي اول و سوم، در نرم افزار ENVI4,7 انجام شد. شناسایی وتفکیک کانی هاي آهن وانطباق نتایج حاصل با نتایج روش هاي ارزیابی، وجود کانی هایی چون هماتیت در منطقه را که سنگهاي معدن آهن را تشکیل می دهند، تایید کرده و توانایی بالاي الگوریتم طبقه بندي پیکسلی SAM برروي داده هاي چند طیفی ETM+ در طبقه بندي و تهیه نقشه پراکندگی کانی هاي آهن را نشان می دهد.
-1 مقدمه
پردازش تصاویر ماهواره اي و کاربرد آن در اکتشاف مواد معدنی از ابتداي تهیه تصاویر سنجش از دور مورد توجه خاصی قرار گرفته است. در بین داده هاي ماهواره اي که در حوضه زمین شناسی مورد استفاده است، داده هاي سنجنده هاي 1ETM+ و 2ASTER با وجود باندهاي مرئی، فروسرخ ﻧﺰدﯾﮏ و فروسرخ موج کوتاه بیشتر مورد استفادهاند. با توجه به اینکه سنجنده ASTER در محدوده فروسرخ موج کوتاه داراي 5 باند است [10]، در سال هاي اخیر محققان بسیاري براي مطالعه مناطق دگرسان شده - مناطق حاوي کانی هاي رسی - از داده هاي این سنجنده استفاده کردهاند. براي مثال گالوائو و همکاران [8] - 2004 - با استفاده از داده هاي ASTER کانیهاي رسی موجود در دگرسانیهاي گرمابی را مورد ارزیابی قرار دادند. ولی با توجه به اینکه براي شناسایی کانیهاي آهن به باندهاي طیفی اول 0,5 - تا0,4 میکرومتر - و سوم 0,7 - تا0,6 میکرومتر - نیاز است [12] و سنجنده ASTER فاقد باند طیفی اول 0,5 - تا 0,4 میکرومتر - می باشد،
توانایی اکتشاف کانیهاي آهن را در حد قابل قبول ندارد . در این میان دادههاي ETM+ به دلیل اینکه به صورت مستمر و متداول در دسترس هستند و نیز داراي شرایط لازم و مطلوب براي اکتشاف کانیهاي آهن را دارند، به عنوان داده ورودي الگوریتم انتخاب شدند. سنجنده ETM+ در 8 باند طیفی در محدوده 0/ 45 -2/5 - مرئی و مادون قرمز با قدرت تفکیکهاي 15 و 30 متر - و 10/4 - 12/5 - حرارتی با قدرت تفکیک 60 متر - میکرومتر، با پهناي باند 15- 20 نانومتر در محدوده مرئی تصویر برداري میکند. ابعاد تصاویر این سنجنده 185 185 × کیلومتر است .[13] در سالهاي قبل برخی از پژوهشگران به منظور بارزسازي مناطق دگرسان شده از الگوریتم SAM و تصاویر سنجنده ETM+ استفاده کرده اند: [14]؛ [15]؛ [16]؛ .[18] این پژوهشگران روشهاي نسبت هاي باندي و الگوریتم طبقه SAM را براي بارزسازي مناطق دگرسان شده بکارگرفته اند ولی تحلیلی بر میزان عملکرد این طبقه ﺑﻨﺪي ارائه نشده است.
در ادامه طبقه بندي پیکسلی 1SAM براي مقایسه دادههاي طیفی تصویر، با طیف کانیهاي مرجع و شناسایی کانیهاي مورد نظر از روي تصاویر چند طیفیETM+ مورد بررسی قرار گرفت . هدف مهم این مطالعه، تحلیل توانایی الگوریتم طبقه بندي پیکسلی SAM در طبقه بندي کانیهاي آهن برروي تصاویر چند طیفیETM+ می باشد. داده هاي خام بعد از انجام تصحیحات دستگاهی و اتمسفري به دادههاي انعکاسی تبدیل و قابل مقایسه با کتابخانه طیفی 2USGS ﺷﺪﻧﺪ. نتایج حاصل از اعمال این الگوریتم روي تصاویر چند طیفیETM+ را با نتایج الگوریتم نسبت هاي باندي روي این تصاویر و نقشه هاي زمین شناسی منطقه مورد نظر مطابقت داد ه و با استفاده از ماتریس ابهام، میزان توانایی الگوریتم SAM در اکتشاف و طبقه بندي کانیهاي آهن روي تصاویر چند طیفیETM+ ارائه شده است.
-2 زمین شناسی عمومی منطقه
استان مرکزي به عنوان بخشی از نوار ماگمایی ارومیه بزمان و زون سنندج سیرجان توان معدنی - فلزي غیرفلزي - در خور توجه دارد به همین رو معدنکاري در این استان سابق دیرینه دارد بطوریکه در حال حاضر در 35 معدن غیرفلزي و صنعتی - باریت، کائولن، فلدسپات سدیک، پنتونیت، خاکسرخ، اخراء، تالک، فلورین، فلدسپات پتاسیک، دولومیت - و 56 معدن مصالح ساختمانی - آهک ، سنگ گچ، تراورتن سفید، تراورتن لیموئی، سنگ چینی، مرمریت، گرانیت - 9 معدن فلزي - آهن، سرب و روي ، الیژیست و - … بهرهبرداري صورت می گیرد.
در جنوب خاوري راونج کانیسازي آهن در توده سنگهاي نفوذي اسید دیده شده است که داراي آلودگیهایی از اکسیدآهن بصورت هماتیت و گوتیت میباشد. کانیسازي بخشهایی که تحت تاثیر محلولهاي هیدروترمال بوده، بیشتر است. در شمال نراق و دره جاسب سنگهاي آندزیتی بازالتی نئوژن با توده ها و یا رگههاي نفوذي اسیدي بریده شدهاند . در ولکانیکهاي دگرسان شده اکسید آهن بصورت الیزیست متمرکز شده است. در جنوب این منطقه یعنی کوه زرد بلند - جنوب شرق خاوه - نیز همراه با سنگهاي گابرو دیوریتی رگههاي کوچک از آهن به شکل الیزیست وجود دارد.
-2 روش تحقیق
تاریخ برداشت دادههاي سنجنده ETM+ مورد استفاده در این تحقیق 26 آگوست سال 1999 بوده و ابعاد پیکسل آن 30×30 مترمربع میباشد. علی رغم اینکه دادههاي ماهواره اي پیش از ارائه به کاربران در سطوح مختلف از نظر هندسی و رادیومتري تصحیح می شوند، امکان باقی ماندن برخی از خطاهاي اولیه و یا ایجاد خطاهاي ناشی از فرآیند تصحیحات اولیه وجود دارد؛ که تصویر دوباره تجزیه و تحلیل و بازبینی ش د. در ادامه با توجه به وجود مناطق شهري و پوشش گیاهی در منطقه مورد مطالعه، براي جلوگیري از ایجاد خطاي احتمالی در شناسایی پیکسلهاي شهري و پوشش گیاهی به عنوان کانی آهن، بر روي این پیکسلها ماسک گذاشته شد تا در الگوریتم وارد نشوند.
از دادههاي کتابخانه طیفی USGS نیز به عنوان مرجعی براي تحلیل طیف هاي تصویر و نیز انتخاب عضوهاي خالص مرتبط با کانیهاي آهن، استفاده شد. پس از انتخاب عضوهاي خالص، الگوریتم SAM براي طبقه بندي پیکسلی کانیهاي مورد نظر بکار گرفته شد. براي استفاده از این روش باید دانش اولیه اي از نوع کانیهاي دگرسان منطقه دردست باشد تا بتوان از آنها ب ه عنوان کانیهاي مرجع استفاده کرد. این روند توسط نرم افزار ENVI 4.7 روي 3 قسمت از منطقه مورد مطالعه که در نقشه زمین شناسی آن ها معادن آهن دیده شده بود انجام شد و نتایج پیاده سازي الگوریتم روي این مناطق استخرا ج گردید. در ادامه تحقیق از روش تناسب باندهاي اول و سوم توسط نرم افزار MATLAB براي شناسایی پیکسلهاي حاوي کانی آهن از 3 قسمت از منطقه مورد مطالعه استفاده شد. سپس نتایج دو الگوریتم SAM و تناسب باند ها با یکدیگر مقایسه شده و میزان سازگاري الگوریتم SAM و دقت آن در شناسایی و طبقه بندي کانیهاي آهن از روي دادههاي چند طیفی ETM+ توسط ماتریس ابهام بررسی گردید.
