بخشی از مقاله
چکیده
محدوده مورد مطالعه در قسمت شرق رشته کوه البرز قرار دارد که از نظر زمین شناسی محدوده قابل ملاحظهاي جهت اکتشافات معدنی به شمار میآید. در این تحقیق از داده هاي TM ماهواره لندست 7 که داراي 7 باند است استفاده شده است. فاکتور شاخص بهینه سازي - Optimum Index Factor - یکی از روشهاي آماري رایج است که به وسیلهي آن میتوانیم مناسب ترین ترکیب سه باندي را جهت تفکیک واحدهاي زمین شناسی انتخاب کنیم. این روش مبتنی بر مجموع واریانسها و ضریب همبستگی بین باندها میباشد.
در این مطالعه روش OIF روي تمام باندهاي TM به کار برده شده است، در نهایت 35 ترکیب رنگی مورد بررسی قرار گرفت که ترکیب رنگی 2-3-7 با بیشترین مقدار OIF برابر با 70/8157 به عنوان بهترین ترکیب انتخاب شد. هدف از این مطالعه انجام یک سري محاسبات آماري و انتخاب مناسبترین ترکیب رنگی و در نهایت اعمال الگوریتم K-Means جهت تفکیک واحد هاي زمین شناسی منطقه مورد مطالعه میباشد.
مقدمه
دورسنجی یا سنجش از دور - Remote Sensing - دانشی است که با مشاهده و اندازه گیري یک پدیده بر روي سطح زمین از فاصله دور و بدون تماس فیزیکی با آن، می تواند اطلاعات ارزنده اي را ارائه نماید. سپس با استفاده از این اطلاعات در مراحل بعدي و با پردازش و تفسیر آنها، میتوان دادههاي مفیدي را استخراج کرد. یکی از کاربردهاي مهم تکنیکهاي دورسنجی در اکتشاف ذخایر معدنی می باشد.
استفاده از دادههاي ماهوارهاي به دلیل میدان دید فرامنطقه اي، تکرار داده ها در مدت زمان کم، دسترسی آسان، چند باندي بودن، توانایی بارزسازي و فراهم نمودن تصاویر رنگی جهت انجام مهمترین کارهاي صحرایی از قبیل تعیین موقعیت مناطق آلتراسیون، تعیین موقعیت قرارگیري، نقشهبرداري ساختاري و سنگشناسی به کار گرفته شده و روشن است که سبب صرفه جویی در زمان، هزینه و نیروي انسانی با کسب دقت بیشتردر بررسی هاي مختلف منابع معدنی شده است.
محدوده مورد مطالعه در زمستان داراي هواي سرد و خشک و در تابستان داراي هواي معتدل میباشد و داراي توپوگرافی کوهستانی میباشد. در این مطالعه از تکنیک OIF استفاده شده است. جستجوي حالتهاي مختلف از ترکیب سه باند براي یافتن ترکیب مناسب مورد نظر، کار خسته کننده و زمانبري است. تکنیک OIF یافتن ترکیب سه باندي مناسب را ساده سازي مینماید. این تکنیک یک محاسبه آماري است که امکان بهرهمندي از همه ترکیبات سه باندي ممکن براي استفاده به عنوان R-G-B را میدهد .[1] با استفاده از مقادیر OIF مشخص شده، میتوان مناسبترین ترکیب باندي را انتخاب نمود. الگوریتم محاسبه OIF براي هر کدام از ترکیبات سه باندي به صورت زیر میباشد :
که OIF ، فاکتور شاخص بهینه سازي، σ - i - انحراف معیار باند و r - j - مقدار همبستگی بین دو باند میباشد.
بیشترین مقدار OIF مشخص شده، که بیشترین انحراف معیار و کمترین همبستگی بین باندها - سه باند انتخابی -
را دارد، به عنوان گزینهي مطلوب انتخاب میشود
ماهوارهي لندست- - TM - 7 یک جستجوگر چند طیفی است که داراي 7 باند است هدف از انجام این مطالعه پیدا کردن مطلوبترین ترکیب سه باندي از بین همهي ترکیبات سه باندي موجود براي تفکیک واحدهاي زمین شناسی با استفاده از روش OIF در منطقهي مورد مطالعه میباشد.
زمین شناسی
محدوده مورد برسی نیمه شمالی برگه زمین شناسی یکصدهزار دامغان را تشکیل میدهد. از نظر تکتونیک، محدوده کانسارها و معادن این ناحیه، در پیکر مستطیلی است که کناره باختري آن در زون البرز مرکزي، کناره خاوري آن در زون بینالود و همچنین کناره جنوبی آن در بخش شمالی زون ایران مرکزي جاي گرفته است. روند کلی کوههاي البرز، شمال خاوري-جنوب باختري است.
در این ناحیه چندین تاقدیس و ناودیس یافت میشود که به وسیله گسلهها و راندگیها، دچار گسیختگی شدهاند. ماگماتیسم و دگرگونی در این منطقه گسترش اندکی دارد. چرا که هیچ نوع سنگ نفوذي یا نیمه ژرف مانند دایک در منطقه دیده نشده است. همچنین در این منطقه آهکهاي ورمیکوله وابسته به سازند الیکا نیز وجود دارد که در محل به شدت دگرسان شده و با آبرفتها همبري گسلی دارد و ماده معدنی سولفوري از نوع گالن، در پیکر دانههاي پراکنده در سنگ دیده میشود که با فلورین، باریت، کلسیت و اکسیدهاي آهن همراه است. در بعضی موارد ماده معدنی درون واحد ماسه سنگی سازند شمشک جایگزین شده است و گاهی ماده معدنی سولفوري از نوع گالن بگونه افشان و رگچهاي ضعیف همراه باریت دیده میشود. سنگ درونگیر بعضی از اندیس ها و کانسارها در این منطقه آهک هاي خاکستري روشن و کرم رنگ با لایه بندي خوب، وابسته به سازند دلیچاي است.
کانی زایی به گونه اي محدود در سازند لار نیز رخ داده است
دادههاي ماهوارهاي مورد استفاده
براي انجام این پروژه دورسنجی، تصویري ازماهواره ي لندست - Landsat-7 - 7 که توسط سنجنده TM در هغت باند تصویربرداري گردیده است، با فرمت Geotiff تهیه گردید. این داده ماهوارهاي در واقع شامل سه باند مرئی - آبی،سبز،قرمز - ، یک باند مادون قرمز نزدیک و دو باند مادون قرمز میانی، همگی با قدرت تفکیک مکانی30 متر و با خصوصیات بازتابی و یک باند مادون قرمز حرارتی با قدرت تفکیک مکانی 60 متر و خصوصیات جذبی است
تصحیحات هندسی
معمولا انحرافاتی در تصاویر رقومی همچون تغییرات در ارتفاع و سرعت سکوي سنجنده، انحناي زمین و جابجایی پستی و بلندي رخ میدهد که تصحیح هندسی جبران این انحرفات است بگونهاي که تصویر تصحیح شده، قابلیت انطباق با نقشه را داشته باشد .[5] براي این منظور میتوان از تصویر زمینمرجع - Georefrence - منطقه مورد مطالعه - image to image - یا از نقشه هاي در دسترس از منطقه مورد مطالعه همچون نقشه هاي توپوگرافی، زمین شناسی و ... بهره گرفت - image to map - که ما در اینجا از روش اول استفاده کرده ایم.
تصحیح خطاهاي اتمسفري
یکسري از خطاها در تصاویر ماهوارهاي به پراکنش اتمسفري بر میگردد. منشا داده هاي ماهواره اي حاصل بازتابش انرژي از پدیده هاي زمینی میباشد. ارزش عددي هر پیکسل در دادههاي ماهوارهاي، میزان بازتابندگی واقعی آن پدیده در سطح زمین نبوده و از عواملی مانند جذب و پراکنش جوي، زاویه تابش خورشید، حساسیت سنجنده و سایه تاثیر پذیرفته است. در محدوده طول موج مرئی، امواج الکترومغناطیس در هنگام عبور از جو به میزان بیشتري جذب و پراکنده می شوند در حالی که در محدوده فرو سرخ، امواج بدون پخش از جو زمین گذشته و برگشت داده می شوند.
بنابراین اطلاعاتی که در باندهاي مختلف طیف مرئی و فروسرخ نزدیک ثبت میگردند، بازتاب و اقعی پدیده ها نبوده و باید تصحیح گردند .[6] دو روش اصلی براي تصحیح اتمسفري دادههاي ماهواره اي شامل روشهاي حداقل هیستوگرام و روش رگرسیون میباشد که در این تحقیق از روش حداقل هیستوگرام استفاده شده است.
نتایج
سی و پنج ترکیب رنگی - R-G-B - از باندهاي 1 تا 7 سنجنده TM به دست آمد که در جدول 1 مقادیر OIF مربوط به هر ترکیب سه باندي مشاهده میگردد. بالاترین مقدار OIF ترکیب رنگی شامل باندهاي 2 و 3 و 7 میباشد
- شکل. - 1 لازم به ذکر است ترتیب باندها در هریک از ترکیبهاي رنگی R-G-B بر روي مقدار OIF آن ترکیب رنگی تأثیر نمیگذارد به عنوان مثال مقدار OIF براي ترکیب باندي 3-2-1 و ترکیب باندي 3-1-2 یکسان میباشد.
ترکیب رنگی 2 و 3 و 7 در بین سایر ترکیب ها بیشترین انحراف معیار و کمترین همبستگی بین باندها - سه باند انتخابی - را دارد، که به عنوان گزینه مطلوب انتخاب شده است.
