金鉱資源は国家の重要な戦略的鉱物資源として、貴金属の供給安全を保障し、新材料産業と金融システムの安定を支えるなどの面で重要な意義を持っている。浅部、識別しやすい金鉱資源の継続的な消費に伴い、現在、金鉱探査は次第に深部、隠れた鉱体、複雑な構造区に拡大しており、鉱山探しの難度は著しく増加している。伝統的な金鉱探査方法は地質充填図、溝探査、掘削と地球化学サンプリングを主とし、作業周期が長く、コストが高く、カバー範囲が限られ、地表への影響が大きいなどの問題があり、特に地形が複雑で、植生カバーが強いか、人影が少ない地域では、その応用効率と経済性は明らかに制約されている。

鉱化腐食情報は金鉱の鉱山探しの重要な直接的または間接的な標識である。大量の研究により、金鉱成鉱過程は通常シリサイド化、絹雲母化、緑泥石化、黄鉄鉱化などの多種の腐食作用を伴い、異なるタイプの腐食鉱物は可視光-近赤外-短波赤外帯域で顕著で識別可能なスペクトル特徴を有する。腐食変性鉱物の空間分布とその組み合わせ関係は、往々にして成鉱流体の活動範囲と潜在金鉱富集区を効果的に示すことができ、探鉱ターゲット区を縮小し、探鉱成功率を高める重要な根拠である。

高スペクトルリモートセンシング技術は連続、狭帯域条件下で地物微細スペクトル情報を取得することができ、鉱物識別、腐食情報抽出と成鉱予測の面で独特な優位性がある。従来のマルチスペクトルリモートセンシングに比べて、高スペクトル技術は鉱物タイプの区分、混合絵素の分解及び腐食強度の識別において精度が高く、すでに地域鉱物調査と成鉱遠景評価において良好な応用見通しを示している。しかし、伝統的な衛星や機上高スペクトルシステムは空間分解能、再訪問周期、任務の柔軟性に制約されており、中小規模の鉱区の精細な鉱山探しの需要を満たすことは難しい。

無人機の高スペクトルリモートセンシング技術は低空プラットフォームで連続、狭帯域の地表反射スペクトル情報を取得することにより、鉱化腐食情報の精細な識別と鉱山標的領域の特定に高効率、精確な技術手段を提供した。その核心思想はエッチング鉱物が可視光−近赤外−短波赤外帯域に持つ特徴吸収と反射差異を利用して、エッチングタイプ、空間分布及びその組み合わせ関係の定量抽出を実現し、それによって成鉱有利区の判断に奉仕する。

1.ドローンの高スペクトルデータ取得と前処理

まず、研究区の地形の起伏、鉱区の尺度と目標のエッチングタイプに基づいて、ドローンの飛行高度、航路間隔と重複度を合理的に設計し、高空間分解能と高信号対雑音比の高スペクトル映像データの取得を確保する。無人機プラットフォームは可視−近赤外または短波赤外高分光イメージャを搭載し、鉱区を低空微細化観測することができる。

取得したデータは、放射スケーリング、暗電流補正、幾何補正、スペクトル平滑化などを含むシステムの前処理プロセスを経て、センサノイズ、大気影響、幾何歪みを除去し、真の信頼性のある地表反射率データを取得し、後続の腐食情報識別の基礎を築く必要がある。

2.エッチング鉱物分光特性分析

鉱化腐食過程で形成される典型的な腐食鉱物、例えば絹雲母、緑泥石、カオリン石、方解石及び鉄染鉱物などは、高スペクトル帯域の範囲内で明確な診断的スペクトル特徴を有する。例えば、水酸基含有鉱物は短波赤外帯域でしばしば顕著な吸収特性を示し、鉄酸化物と鉄水酸化物は可視−近赤外帯域で特徴的な反射率変化を示す。

野外実測スペクトル、実験室スペクトルライブラリ及び既存鉱床スペクトル資料の総合分析を通じて、研究区の典型的な腐食鉱物のスペクトル特徴モデルを構築し、後続映像中の腐食情報の自動又は半自動識別に基準を提供する。

3.エッチング情報の識別と抽出方法

スペクトル特徴分析を完成した上で、多種の高スペクトルデータ分析方法を用いてエッチング情報を識別し、抽出することができる。一般的な方法としては、スペクトルマッチング技術、特徴帯域比分析、連続一括除去分析、機械学習に基づく分類方法などが挙げられる。

スペクトル整合方法は、画像収率要素スペクトルと既知の腐食鉱物スペクトルを類似度計算することにより、腐食鉱物タイプの識別を実現する、特徴帯域解析では、特定の帯域における腐食鉱物の吸収特徴を利用して、指数または判別規則を構築し、腐食異常情報を強調する。スペクトル混合が深刻な領域に対しては、スペクトルデミックス技術を導入し、エッチング情報抽出の精度を高めることができる。

4.腐食異常空間分布と組合せ分析

腐食鉱物の識別に基づいて、異なる腐食型の空間分布特徴を総合的に分析し、腐食鉱物の組み合わせ関係、強度変化及び構造線、岩性境界線との空間結合特徴に重点を置いた。通常、金鉱などの熱液鉱床の腐食異常は帯状、環状または線形分布の特徴を呈し、破断構造と明らかな制御関係を持っている。

エッチング異常の空間重畳分析により、領域背景エッチングと成鉱に関するエッチングを区別し、成鉱指示の意義を持つ異常集中領域を識別することができる。

5.ターゲット領域のトラップと鉱山探索に有利な領域の評価

腐食異常の識別と空間分析に基づいて、既存の地質、地球化学及び構造資料を結合して、研究区に対して総合成鉱の有利性評価を行った。腐食異常のタイプ、規模、強度及びその空間組み合わせを主な根拠として、探鉱遠観光地、重点ターゲット区と一般潜在力区を区分する。

重点ターゲット領域は通常、複数の腐食型が重畳し、異常強度が高く、構造が明らかに制御されている領域として表現される。無人機の高スペクトルリモートセンシングによってターゲット領域の正確なトラップを実現することで、鉱山探しの作業範囲を大幅に縮小し、後続の地上調査、物質探査、掘削に明確な目標を提供することができる。

ATH 9030は奥スペクトル天成が発売した第3世代無人機高スペクトルイメージャであり、小型で軽量な無人機搭載マイクロ高スペクトルイメージャのシリーズであり、6回転翼/4回転翼高安定性無人機、高安定性雲台、高スペクトルイメージャ、大容量記憶システム、GPSナビゲーションシステムなどから構成されている。

無人機の高スペクトルデータの取得と分析を通じて、鉱化腐食異常情報を識別し、抽出し、鉱山ターゲット領域を特定し、それによって金鉱の鉱山探しの可能な領域を効果的に縮小し、探査作業の目標性と成功率を高める。