b, phổ khoáng vật chứa nước (Hunt, 1980) c, phổ phản xạ của các khoáng vật cacbonat.
2.2.2Chỉ số khoáng sản sét, oxit sắt
Chỉ số khoáng sản là một phương pháp được sử dụng nhiều năm trong viễn thám, để hiển thị sự thay đổi giá trị phổ một cách có hiệu quả nhất. Để xác định chỉ số khoáng sản ta dựa vào các đồ thị phản xạ phổ của các khoáng vật. Đây là phương pháp làm nổi bật các đối tượng cụ thể dựa trên quang phổ hay các nguyên tắc vật lý.
Chỉ số khoáng sản được sử dụng để giám sát sự phân bố khoáng vật ở khu vực nghiên cứu. Để nghiên cứu chỉ số khoáng sản, ta sử dụng các kênh phổ thể hiện rõ đặc tính phản xạ phổ của oxit sắt, khoáng sản sét. Các kênh phổ sử dụng để nghiên cứu chỉ số khoáng sản được thể hiện trong bảng 2.1.
Kênh phổ Bước sóng(µm) Quang phổ
Kênh 1 0.45 - 0.52 Xanh da trời
Kênh 3 0.63 - 0.69 Đỏ
Kênh 5 1.55 - 1.75 Hồng ngoại giữa
Kênh 7 2.09 - 2.35 Hồng ngoại giữa
Oxit sắt là một trong những khoáng chất có nhiều trong môi trường tự nhiên. Theo đồ thị phản xạ phổ của oxit sắt được thể hiện trong hình 2.5, ta thấy rằng các khoáng sản oxit sắt phản xạ mạnh ở bước sóng 0.63 - 0.69 µm (kênh3) và bị hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 0.4 – 0.52 µm (kênh 1) nên chúng thường xuất hiện ở màu đỏ, hoặc màu nâu. Do vậy để làm nổi bật oxit sắt trên ảnh vệ tinh thường sử dụng tỷ số giữa kênh 3 và kênh 1, hay còn được gọi là chỉ số oxit sắt.
Các khoáng sản sét đặc trưng cho sự thay đổi thủy nhiệt trong các loại đá và rất hữu ích cho việc thăm dò khoáng sản trong viễn thám. Theo đồ thị phản xạ phổ của khoáng sản sét thể hiện trong hình 2.6, ta thấy các khoáng sản sét phản xạ rất mạnh ở bước sóng 1.55 – 1.75µm (kênh 5) và bị hấp thụ mạnh rất mạnh ở bước sóng 2.05- 2.35 (kênh 7). Vì vậy, khi nghiên cứu khoáng sản sét, để làm nổi bật nó ta sử dụng bởi tỷ lệ giữa hai kênh phổ là kênh 5 và kênh 7, hay còn gọi là chỉ số khoáng sản sét.
Hình 2.6. Đồ thị phản xạ phổ của khoáng sản sét (McCord và Others, 1998)
2.3Phương pháp nghiên cứu khả năng phân bố khoáng sản sét, khoáng sản oxit sắt dựa trên chỉ số khoáng sản
Phương pháp nghiên cứu dựa trên chỉ số khoáng sản của các khoáng sản sét và oxit sắt. Tất cả các chỉ số này được tính toán từ dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat ETM+ (Độ phân giải 30m) được chụp vào ngày 08/11/2007 và các thuật toán liên quan được thể hiện trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Thuật toán xác định chỉ số khoáng sản sét và oxit sắt
Chỉ số khoáng sản Thuật toán
Khoáng sản sét Band 5/ band 7
Oxit sắt Band 3/ band 1
Trong bài nghiên cứu này, tôi sử dụng phần mềm ERDAS-Imagine để tính toán các chỉ số khoáng sản. Có thể sự dụng công cụ “Indices” được xây dựng sẵn trong ERDAS để tính các tỷ số khoáng sản. Hoặc sử dụng công cụ “Modeler”, một công cụ cung cấp cho chúng ta các toán tử cần thiết của một biểu thức để mình tự thực hiện các tính toán. Để thuận lợi cho việc phân loại,
đánh giá, giải thích, chúng ta sẽ đưa miền giá trị của tỷ số khoáng sản về khoảng 0-255.
Để làm được điều này, ta sử dụng phương pháp kéo giãn tuyến tính. Đây là phương pháp đưa miền giá trị của ảnh đầu vào về miền giá trị L dưa trên phương trình:
Y = (2.2)
Trong đó, X là giá trị điểm ảnh đầu vào, là giá trị điểm ảnh lớn nhất của ảnh đầu vào, là giá trị điểm ảnh nhỏ nhất của ảnh đầu vào, Y là giá trị điểm ảnh của ảnh kết quả. L là miền giá trị của điểm ảnh (ở đây, ta chọn L= 255).
Hình 2.7b. Ảnh gốc và ảnh chỉ số oxit sắt
Giá trị chỉ số càng cao, thì càng thể hiện rõ khu vực đó có nhiều khoáng sản. Vì vậy, trong hình ảnh chỉ số khoáng sản sét (hình 2.7a) khu vực có pixel màu sáng dùng để chỉ khu vực có nhiều khoáng sản sét, và các pixel màu tối là khu vực có ít khoáng sản sét. Tương tự, trong hình ảnh chỉ số oxit sắt (hình 2.7b), những pixel màu sáng là khu vực có nhiều oxit sắt, còn những pixel màu tối là khu vực ít có oxit sắt.
- Tạo bản đồ chỉ số oxit sắt, bản đồ khoáng sản sét:
Để tạo bản đồ chỉ số oxit sắt, ta sử dụng phương pháp phân lớp “Natural breaks” trong ArcGIS. Đây là phương pháp phân loại dựa trên các nhóm tự nhiên vốn có của dữ liệu và các đối tượng sẽ được chia vào các lớp có ranh giới được thiết lập ở nơi có giá trị dữ liệu thay đổi lớn nhất. Tiến hành phân lớp ảnh chỉ số, tất cả các chỉ số được tổng hợp trong 9 lớp, giúp chúng ta dễ dàng diễn dải, phân loại.
Có được 9 lớp chỉ số, dựa vào giá trị của các chỉ số, ta tiến hành phân loại 9 lớp này thành 4 mức độ khác nhau là: rất hiếm, hiếm, trung bình và nhiều. Sau đó, tính diện tích bao phủ của từng lớp trên tổng diện tích của toàn khu vực
nghiên cứu. Trên cơ sở đó, xác định không gian phân bố của khoáng sản sét và oxit sắt.
Và cuối cùng, chúng ta tiến hành biên tập bản đồ nhờ vào phần mềm ArcGIS, bằng cách: Tô màu cho các lớp để dễ dàng diễn dải, thêm các yếu tố cần có cho một bản đồ.
Tùy thuộc vào cách chúng ta đổ màu cho các khoảng tỷ số mà trong bản đồ chỉ số khoáng sản oxit sắt và bản đồ khoáng sản sét, ta sẽ nhận thấy những vùng có màu sắc gì là những khu vực có nhiều khoáng sản và ít khoáng sản.