张玉君 郭毅
（地矿部航空物探技术中心，航空物探研究所）
摘要：本文介绍利用数字图像处理技术对新疆哈密土墩测区航磁、航放、航电数据进行显示、增强和解释的方法和结果。所研究的图像复原技术有效地消除了航放数据中由于大气本底变化而造成的条带噪声；此方法同样适用于航电数据的预处理。通过研究，应用三元素图像、双元素图像、比值图像、散度图、立体阴影图、一次或二次导数图、局部自适应增强图、玫瑰图、灰度分割、K-L变换、YIQ—RGB转换等，提取了三个方面的地质信息：①构造形迹；②岩性填图；③找矿异常。本工作显示出数字图像处理技术对于显示和解释航空物探数据方法的魅力，它具有快速、直观、易于综合三大特点。
一、前言
在地学领域中，数字图像处理最早主要用于遥感。地球物理学家已认识到，任何空间变化的地球物理数据都可以用数字图像处理技术来显示并解释。本工作所利用的参数有：航空放射性（钾、钍、铀，TC总道），航磁，三频航电（520Hz、2020Hz、8020Hz三种频率，实、虚分量），卫片假彩色图像作为参考。
飞行所采用的高灵敏度的综合航空测量系统由下列设备组成：两箱总体积为32000cm3的NaI晶体，灵敏度为0.5nT的质子旋进磁力仪及Tridem电磁系统。飞行高度75m，测量比例尺为1∶2.5万。该测区钾含量变化范围0～4.6%，钍含量变化范围0～47ppm，铀含量变化范围0～9.1ppm；磁场相对动态范围为3540 nT。
二、航放航电数据的预处理
常规图像处理要先做预处理。由于大气本底的不稳定性，航放原始资料常常伴随有“条带”现象，来自大地的有用信息经常被淹没在“条带”噪声之中。本工作研究了一种图像复原技术。其原理示于图1。该方法成功地去除了存在于航放数据中的“条带”噪声。
图2左上角为总道原始数据图像，右上角是经若干次滑动平均得到的噪声图像，左下角是减去噪声干扰后的总道图像，右下角为总道最终复原图像。
K、Th、U三元素图像实际上是一种区域地球化学图件，它与卫片图像非常相似。
与航放类似，在航电原始数据中，由于仪器的偏置值和零点飘移也存在着严重的“条带”现象，利用上述图像复原技术，航电图像也得到了显著的改善。图3（彩版附图8）显示了8020Hz实分量图像复原前、后的对比。航电数据的预处理还包括图像编辑、Wallis和中值滤波。
图1 航放图像复原处理流程
图2 航放总道复原对比图像
三、航空物探数据图像的增强和解释
提取构造形迹信息
航放、航电数据的方向导数图像包含丰富的地质构造信息，对于航磁来说为了提取构造形迹最有吸引力的是立体阴影图像。
Dods等（1984）提出的计算磁场立体阴影图的公式如下：
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式中：
图4（彩版附图8）为航磁彩色立体阴影图像，图中同时表现了磁场幅值及按上式计算的梯度两种变量，选择光照方向为北西。每个象元上的色别代表总磁场，同时，该象元色别的明暗度依该点的斜率或梯度而变化（Holroyd,1986）。
磁场双向导数图、彩色立体阴影图以及经局部自适应直方图均衡化增强后的图像显示出该地区的构造特征。根据上述这些图像制成构造形迹图（图5彩版附图8），共确定了50多条构造特征线。利用航磁、航放、航电综合解释来研究构造特征，在某些情况下，可以得到关于断面倾向的补充信息。玫瑰图显示了构造形迹的频率统计分布。
岩性填图
RGB-YIQ功能对于多参数图像增强很有用。它将彩色图像的RGB三波段转换为明度（Y）和色度（I和Q），近似地讲，YIQ相当于IHS（明度、色别和色饱和度）。转换和逆转换按下述公式进行：
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在本测区，我们应用RGB←→YIQ变换达到两种目的：①利用Y、I、Q三组分之间较R、G、B相关性更小的特点。通过RGB-YIQ-SCALE-RGB处理改善了航放图像的彩色纯洁度；②增强磁电放综合参数图。这两种图件对于岩性填图都很有用。
由航放三元素（K、Th、U）及航电三个频率的振幅
这些类别的均值向量（K、Th、U）列于下表1。
表1
提取铜镍和砂矿异常
根据已知铜矿—镍矿含K低，位于断裂附近并伴有局部磁异常的模式，圈定了20处铜镍矿异常靶区，其中两个异常已被地面工作证实为富铜一镍矿化，其中一个铜品位高达2%。这些异常中的K平均含量为0.84%。
按Th和U的高含量值并属于分类中的第四系沉积圈定了砂矿异常靶区，Th和U的平均含量值分别为15.4和6.09 ppm。Th道和U道的高异常可能是锆石和独居石所引起。
原载《勘探地球物理北京（89）国际讨论会（UCEGSEG），论文摘要》，1989。