بررسي ويژگي هاي طيفي و مكاني-بافتي تصاوير فراطيفي و چند طيفي جهت شناسايي آلتراسيون هاي مرتبط با كانسارهاي مس پورفيري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

دكتري

معادن در هر كشور جزء مهمترين ثروت¬هاي آن كشور محسوب مي¬شوند. معرفي روش¬هاي نوين و توسعه روش¬هاي كاربردي كه منجر به شناسايي مواد معدني شود، در دهه¬هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است. در اين ميان استفاده از فن سنجش از دور در زمينه پردازش تصاوير ماهواره¬اي، جهت تشخيص و تفكيك سنگ¬هاي مستعد مواد معدني، جايگاه ويژه¬اي دارد. هدف اصلي اين تحقيق، پيشنهاد الگوريتمي است كه بتواند داده¬هاي تصاوير ماهواره¬اي برداشت شده از دگرساني¬هاي مس پورفيري را به بهترين شكل به گونه¬اي مدل¬سازي كند كه فرآيند خوشه-بندي اين داده¬ها را با دقت و صحت بالا انجام دهد. در اين مطالعه از داده¬هاي هايپريون كانسار مس پورفيري كوه پنج و داده¬هاي استر انديس مس پورفيري زفره استفاده شده است. دليل اين انتخاب، قرارگيري اين دو محدوده بر روي كمربند ماگمايي اروميه-دختر است كه از نظر كاني¬سازي حائز اهميت است. در اين تحقيق، الگوريتم خوشه‌بندي مدل آميخته فرآيند ديريكله (DPMM) بر مبناي فرآيند شكست چوب (DPSB)، جهت خوشه¬بندي استفاده شده است. با وجود اينكه تمركز اين پژوهش بر روي تصاوير ماهواره¬اي فراطيفي و چند طيفي، جهت خوشه¬بندي كانسارهاي مس پورفيري بوده است، اما جهت بررسي عملكرد اين روش از تصاوير ديگري نيز بهره گرفته شده است. همچنين جهت بررسي كارايي روش، نتايج آن با چند الگوريتم خوشه¬بندي مقايسه شد. الگوريتم DPSB، بر روي تصوير سنتز شده، داده‌هاي اويريس، هايپريون و داده استر مورد آزمايش قرار گرفت. سپس نتايج به دست آمده از DPSB با نتايج حاصل از خوشه‌بندي K-means، خوشه‌بندي مدل آميخته گوسي متناهي (GFMM)، مدل گوسي براي داده¬هاي با ابعاد بالا (GMHD)، خوشه‌بندي CLARA، خوشه‌بندي سلسه¬مراتبي (HC) و خوشه‌بندي طيفي (SC) مقايسه شد. در انتخاب اين روش¬ها جهت مقايسه، دو معيار در نظر گرفته شده است. يكي مشابهت در عملكرد آن¬ها با روش DPSB است كه دو روش مدل مبنا GFMM و GMHD استفاده شد و دوم كارايي روش¬ها در داده¬هاي با ابعاد بالا، مد نظر قرار گرفت. جهت اعتبارسنجي نتايج، سه شاخص، شامل فاصله اطلاعات نرمال شده (NID)، شاخص اطلاعات متقابل نرمال شده (NMI) و شاخص رند تعديل شده (MRI) براي روش پيشنهاد شده در اين رساله مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده بر روي تصاوير هايپريون به ترتيب مقادير 821/0، 1799/. و 2253/. بوده است كه نشان مي¬دهد روش DPSB نتايج بهتري را نسبت به ساير روش¬هاي خوشه¬بندي ارائه داده است. از روش¬هاي مختلف خوشه¬بندي داده¬هاي مورد استفاده در اين مطالعه از نظر عملكرد، روش SC نتايج تقريباً مشابهي با روش DPSB نسبت به ساير روش هاي خوشه بندي دارد. K-means از نظر عملكرد خوشه بندي در رتبه سوم قرار دارد و روش CLARA نسبت به ساير روش¬هاي خوشه بندي ضعيف تر كرده است. پس از پيمايش صحرائي محدوده كوه¬پنج و آناليز نمونه¬هاي برداشت شده از آن مقدار دقت كلي و ضريب كاپا به ترتيب برابر 6/88 درصد و 85/0 به دست آمد كه در مقايسه با ديگر روش¬هاي انطباق بيشتري با واقعيت را نشان مي¬دهد. در ادامه، بر روي تصوير استر مس پورفيري زفره، مناطق دگرساني با روش‌هاي نسبت باندي (BR)، عمق باند نسبي (RBD)، عدم اختلاط طيفي خطي (LSU)، برازش ويژگي¬هاي طيفي (SFF) و پيش¬بيني زيرفضاهاي متعامد (OSP) بارزسازي شدند. از اين فاكتورها به عنوان ورودي روش DP استفاده شد. با خوشه بندي اين فاكتورها گسترش دگرساني¬ها مشخص شد و از آن به عنوان داده آموزشي جهت استفاده در الگوريتم¬هاي طبقه¬بندي استفاده شد. نتايج خوشه بندي DP با توجه به بررسي صحرائي و تجزيه و تحليل آزمايشگاهي واقع بينانه بود. با انجام روش‌هاي SVM و SAM بر روي داده‌هاي ASTER، نواحي شامل تغييرات فيليك، آرژيليك، پروپيليتيك و اكسيد آهن در تصوير ASTER شناسايي شدند. با بررسي ميداني اين مناطق، انطباق خوبي بين نتايج به‌دست‌آمده از روش SVM و مشاهدات صحرائي مشاهده شد. مناطق دگرساني مشابه با نتايج حاصل از SVM در بيشتر نقاط بررسي شده در پيمايش¬هاي صحرائي مشاهده شد. با روش SAM، بيشتر اكسيدهاي آهن و دگرساني هاي پروپيليتي شناسايي شد و در برخي مناطق دگرساني¬هاي مشاهده شده نسبت به روش SVM سازگاري كمتري با مطالعات صحرائي داشت. پيمايش¬هاي صحرائي و مطالعات آزمايشگاهي نشان مي¬دهد، نتايج به دست آمده از تلفيق روش نظارت نشده و روش نظارت شده سبب شناسايي بهتر دگرساني¬ها شده است. در اين مطالعه نتايج روش SVM انطباق بيشتري با پيمايش¬هاي صحرائي و مطالعات آزمايشگاهي نسبت به روش SAM نشان داد. مقدار دقت كلي براي SVM و SAM به ترتيب 4/84 و 2/67 درصد را نشان مي-دهد. ضريب كاپا محاسبه شده براي اين دو روش به ترتيب 74/0 و 52/0 درصد به دست آمد.

218131

اكتشاف

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان