Landsat과 ASTER 위성영상 자료를 이용한 광물자원탐사로의 적용 가능성을 위한 예비연구 Preliminary Study on the Application of Remote Sensing to Mineral Exploration Using Landsat and ASTER Data원문보기
Landsat과 ASTER 위성영상을 이용한 암상구분은 반건조-건조 지역을 대상으로 활발한 연구가 이루진 바 있으며, 미국 네바다 금속광화대 지역을 중심으로 광물자원탐사를 위한 초기 단계에서 유용한 방법으로서의 가능성에 관한 검증이 이루어졌다. 연구대상 지역인 중앙, 삼성, 경주, 내남 납석광산이 위치하고 있는 경상분지 남동부의 지질은 주로 백악기 하양층군에 속하는 진동층을 기저로 하여 유천층군에 해당하는 중성질 화산암류, 정각산층, 건천리층, 산성 화산암류와 후기에 이들 층을 관입하는 불국사 화강암류들로 구성되어 있다. 위성영상으로부터 납석광상을 추출하기 위한 비연산 모델을 제시하기 위해서, 중앙납석광산으로부터 채취된 응회암질 모암과 열수변질작용에 의해 형성된 납석을 대상으로 이들의 분광반사률을 측정하였다. 이들 분광반사률을 Landsat 영상과 ASTER 영상의 밴드별 분광반사율 곡선을 이용하여 재배열한 결과, Landsat 영상에 대해서는 밴드 5번에서 강한 반사 특성을 보이고, 밴드 7번에서 강한 흡수 특성을 보였다. ASTER 영상에서는 밴드 5와 8번에서 강한 흡수 특성을 밴드 4와 7번에서 반사특성이 나타났다. 이를 바탕으로 Landsat 위성영상의 DN (Digital Number) 값을 이용한 $Py_{Landsat}$ 모델을 적용한 결과, 열수변질대 지역은 1.94 이상으로 상대적으로 높은 값을 보이는데 반해서 이외의 지역은 1.19~1.49 사이의 낮은 값을 갖는 것으로 나타났다. 또한 $Py_{ASTER}$ 모델의 적용결과 납석광산과 다른 대상물간의 치는 콘크리트와 0.472, 나대지와 0.399로, $OHI_b$과, PAK모델의 적용결과 0.452, 0.371과 0.365, 0.311로 보다 큰 차이가 나타남을 알 수 있다. 따라서 이번 연구에서 제안한 $Py_{ASTER}$ 모델은 납석광상을 보다 더 명확하게 규명할 수 있는 것으로 나타났다.
Landsat과 ASTER 위성영상을 이용한 암상구분은 반건조-건조 지역을 대상으로 활발한 연구가 이루진 바 있으며, 미국 네바다 금속광화대 지역을 중심으로 광물자원탐사를 위한 초기 단계에서 유용한 방법으로서의 가능성에 관한 검증이 이루어졌다. 연구대상 지역인 중앙, 삼성, 경주, 내남 납석광산이 위치하고 있는 경상분지 남동부의 지질은 주로 백악기 하양층군에 속하는 진동층을 기저로 하여 유천층군에 해당하는 중성질 화산암류, 정각산층, 건천리층, 산성 화산암류와 후기에 이들 층을 관입하는 불국사 화강암류들로 구성되어 있다. 위성영상으로부터 납석광상을 추출하기 위한 비연산 모델을 제시하기 위해서, 중앙납석광산으로부터 채취된 응회암질 모암과 열수변질작용에 의해 형성된 납석을 대상으로 이들의 분광반사률을 측정하였다. 이들 분광반사률을 Landsat 영상과 ASTER 영상의 밴드별 분광반사율 곡선을 이용하여 재배열한 결과, Landsat 영상에 대해서는 밴드 5번에서 강한 반사 특성을 보이고, 밴드 7번에서 강한 흡수 특성을 보였다. ASTER 영상에서는 밴드 5와 8번에서 강한 흡수 특성을 밴드 4와 7번에서 반사특성이 나타났다. 이를 바탕으로 Landsat 위성영상의 DN (Digital Number) 값을 이용한 $Py_{Landsat}$ 모델을 적용한 결과, 열수변질대 지역은 1.94 이상으로 상대적으로 높은 값을 보이는데 반해서 이외의 지역은 1.19~1.49 사이의 낮은 값을 갖는 것으로 나타났다. 또한 $Py_{ASTER}$ 모델의 적용결과 납석광산과 다른 대상물간의 치는 콘크리트와 0.472, 나대지와 0.399로, $OHI_b$과, PAK모델의 적용결과 0.452, 0.371과 0.365, 0.311로 보다 큰 차이가 나타남을 알 수 있다. 따라서 이번 연구에서 제안한 $Py_{ASTER}$ 모델은 납석광상을 보다 더 명확하게 규명할 수 있는 것으로 나타났다.
The Landsat and ASTER data have been used in mineralogical and lithological studies, and they have also proved to be useful tool in the initial steps for mineral exploration throughout Nevada mining district, US. Huge pyrophyllite quarry mines, including Jungang, Samsung, Kyeongju, and Naenam locate...
The Landsat and ASTER data have been used in mineralogical and lithological studies, and they have also proved to be useful tool in the initial steps for mineral exploration throughout Nevada mining district, US. Huge pyrophyllite quarry mines, including Jungang, Samsung, Kyeongju, and Naenam located in the southeastern part of Gyeongsang Basin. The geology of study area consists mainly of Cretaceous volcanic rocks, which belong into Cretaceous Hayang and Jindong Group. They were intruded by Bulgugsa granites, so called Sannae-Eonyang granites. To extraction of Ratio model for pyrophyllite deposits, tuffaceous rock and pyrophyllite ores from the Jungang mine used in reflectance spectral analysis and these results were re-sampled to Landsat and ASTER bandpass. As a result of these processes, the pyrophyllite ores spectral features show strong reflectance at band 5, whereas strong absorption at band 7 in Landsat data. In the ASTER data, the pyrophyllite ores spectral features show strong absorption at band 5 and 8, whereas strong reflectance at band 4 and 7. Based on these spectral features, as a result of application of $Py_{Landsat}$ model to hydrothermal alteration zone and other exposed sites, the DN values of two different areas are 1.94 and 1.19 to 1.49, respectively. The differences values between pyrophyllite deposits and concrete-barren area are 0.472 and 0.399 for $Py_{ASTER}$ model, 0.452 and 0.371 for OHIb model, 0.365 and 0.311 for PAK model, respectively. Thus, $Py_{ASTER}$ and $Py_{Landsat}$ model proposed from this study proved to be more useful tool for the extraction of pyrophyllite deposits relative to previous models.
The Landsat and ASTER data have been used in mineralogical and lithological studies, and they have also proved to be useful tool in the initial steps for mineral exploration throughout Nevada mining district, US. Huge pyrophyllite quarry mines, including Jungang, Samsung, Kyeongju, and Naenam located in the southeastern part of Gyeongsang Basin. The geology of study area consists mainly of Cretaceous volcanic rocks, which belong into Cretaceous Hayang and Jindong Group. They were intruded by Bulgugsa granites, so called Sannae-Eonyang granites. To extraction of Ratio model for pyrophyllite deposits, tuffaceous rock and pyrophyllite ores from the Jungang mine used in reflectance spectral analysis and these results were re-sampled to Landsat and ASTER bandpass. As a result of these processes, the pyrophyllite ores spectral features show strong reflectance at band 5, whereas strong absorption at band 7 in Landsat data. In the ASTER data, the pyrophyllite ores spectral features show strong absorption at band 5 and 8, whereas strong reflectance at band 4 and 7. Based on these spectral features, as a result of application of $Py_{Landsat}$ model to hydrothermal alteration zone and other exposed sites, the DN values of two different areas are 1.94 and 1.19 to 1.49, respectively. The differences values between pyrophyllite deposits and concrete-barren area are 0.472 and 0.399 for $Py_{ASTER}$ model, 0.452 and 0.371 for OHIb model, 0.365 and 0.311 for PAK model, respectively. Thus, $Py_{ASTER}$ and $Py_{Landsat}$ model proposed from this study proved to be more useful tool for the extraction of pyrophyllite deposits relative to previous models.
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문제 정의
모델을 제시하는데 그 목적이 있다. 또한 이를 바탕으로 한발 더 나아가 위성영상자료를 이용하여, 열수광상에서 발달하는 열수변질대 규명을 위한 굉물자원탐사의 한 가지 방법으로서의 가능성을 검증하고자 한다.
이번 연구는 경상분지내 널리 분포하는 화산암류 내에 대규모 열수변질작용에 의해서 형성된 삼성, 중앙, 경주, 내남 납석광상에서 채취한 점토광물들의 분광반사률을 측정하고, 이를 이용하여 다중 파장대역 위성영상에 적용 가능한 비연산 모델을 제시하고자 한다.
이번 연구는 대규모 열수변질작용에 의해 형성된 납석 광상으로부터 채취된 시료들을 대상으로 열수변질 대를 구성하는 납석 (pyrophyllite)의 분광학적 특성을 규명하고, 이를 근거해서 노출된 다른 지형(나대지, 구조물)으로부터 구분하여 납석광상을 추출하기 위한 비 연산(Ratio) 모델을 제시하는데 그 목적이 있다. 또한 이를 바탕으로 한발 더 나아가 위성영상자료를 이용하여, 열수광상에서 발달하는 열수변질대 규명을 위한 굉물자원탐사의 한 가지 방법으로서의 가능성을 검증하고자 한다.
제안 방법
3에 제시되어 있다. GER-3700 분광분석기를 이용하여 채취된 시료들의 반사율을 즉정하였다. 이들 분광반사율을 Landsat 영상과 ASTER 영상의 밴드별 분광반사율 곡선을 이용하여 재배열(Resampling)하였다.
GER-3700 분광분석기를 이용하여 채취된 시료들의 반사율을 즉정하였다. 이들 분광반사율을 Landsat 영상과 ASTER 영상의 밴드별 분광반사율 곡선을 이용하여 재배열(Resampling)하였다. 이로부터 특정 광물이 가진 고유 반사 및 흡수 패턴을추출 후, Ninomiya (2003, 2004)와 Lee et al.
이번 연구에서는 실제 국내에서 채취한 암석의 분광 특성을 이용하여 분광특성 곡선을 이용한 비연산 모델과 다중 파장대역 위성영상의 분광반응 특성을 이용한 모델을 제시하였다. 제안된 모델을 ASTER 영상에 적용한 결과 다른 유형의 노출된 지형(나대지, 콘크리트 구조물)과 명확한 구분이 가능하며, 열수변질에 의한 납석 광상을 정확히 추출할 수 있었다.
대상 데이터
비연산 모델을 제시하기 위해서, 중앙 납석 광산에서 산출되는 납석시료는 크게 저, 중, 고품위로 구분되었으며, 이를 대비하기 위하여 모암인 응회암을 그 비교의 대상으로 사용하였다. 채취된 납석시료의 경우, 납석의 광물 동정을 위해 X회절분석이 사용되었으며, 각 납석 시료의 분석결과는 고-, 중-, 저품위로 각각 Fig.
연구지역은 행정구역상 경상북도 청도군, 경산시, 경주시와 울산광역시 일원으로, 자인, 모량, 유천, 언양도폭에 해당하는 동경 128°50~129°10, 북위 35°30'~ 35°50에 해당된다(Fig. 1). 연구지역의 지질은 주로 백악기 하양층군에 속하는 진동층을 기저로 하여 유천층군에 해당하는 중성질 화산암류, 정각산층, 건천리층, 산성 화산암류와 후기에 이들 층을 관입하는 불국사 화강암류들로 구성되어 있다(Fig.
1). 연구지역의 지질은 주로 백악기 하양층군에 속하는 진동층을 기저로 하여 유천층군에 해당하는 중성질 화산암류, 정각산층, 건천리층, 산성 화산암류와 후기에 이들 층을 관입하는 불국사 화강암류들로 구성되어 있다(Fig. 2). 이들 층서들을 약술하면 다음과 같다.
작성되었다. 이러한 분광특성 곡선만을 이용한 비 연산 모델을 실제 위성영상으로의 적용 가능성을 검토하기 위해서 Landsat 7 ETM+ (2002년 4월 5일) 과 ASTER (2006년 4월 7일) 위성영상이 사용되었다. Landsat 위성영상의 DN 값을 이용하여 비연산 모델을 적용한 결과, 열수변질대 지역은 1.
이론/모형
0HIb 모델은 납석의 강한 흡수 특성을 보이는 밴드 5번만을 사용하여 계산하였지만, Pyaster 모델은 밴드 8번에서 흡수 특성이 나타나는 것을 이용하였다. 이는 밴드 5번에서 흡수 특성을 나타낼 수 있는 다른 대상물이 존재할 경우 명확하게 구분하기 어렵지만 납석의 모든 분광학적 특성을 고려히여 밴드 8번과 조합함으로써 납석 고유의 분광학적 특성을 이용한 납석굉상의추출이 가능하다(Fig.
것이다. EAK 모델과 같이 분광 특성의 합을 이용한 방법은 일반적으로 널리 사용된 방법이나, 이번 연구에서 제시한 Pyaster와 0HIb 모델은 암석 고유의 분광학적 특성의 곱을 이용힘.으로써 해당 암석을 제외한 다른 부분과의 차이를 극대화하여 보다 더 명확한 구분이 가능하다(Rble 5).
526um 사이에 해당하는 약 640여개의 파장대역의 반사율측정이 가능하다. 이들의 분광반사 특성을 바탕으로 고안된 비연산 모델의 검증에는 현재 지질학적으로 널리 사용되고 있는 다중 파장대역 위성영상인 Landsat 7ETM+ (2002. 4. 5 촬영)과 ASTER (2006. 4. 7 촬영)을 사용되었다. Landsat 7 ETM+는 4개의 가시광선-근적외 대역(VNIR: Visible and near infrared)과 2개의 단파장적외선 대역(SWIR: Shortwave infrared) 그리고 2개의 열적외선 대역(TIR: Thermal infcared)등 7개의 다중 파장대역 밴드와 전정색 밴드를 제공한다.
이들 분광반사율을 Landsat 영상과 ASTER 영상의 밴드별 분광반사율 곡선을 이용하여 재배열(Resampling)하였다. 이로부터 특정 광물이 가진 고유 반사 및 흡수 패턴을추출 후, Ninomiya (2003, 2004)와 Lee et al. (2008,2009)에 의해 제안된 비연산 모델을 이용하였다. 이러한 모델의 적용은 기존 연구에서 제시된 모델에 비해대상물 간의 반사율 차이를 극대화함으로써 서로 다른 조성을 갖는 암상 혹은 변질대의 규명에 보다 더 적합한 모델을 검증하기 위함이다.
성능/효과
이러한 분광특성 곡선만을 이용한 비 연산 모델을 실제 위성영상으로의 적용 가능성을 검토하기 위해서 Landsat 7 ETM+ (2002년 4월 5일) 과 ASTER (2006년 4월 7일) 위성영상이 사용되었다. Landsat 위성영상의 DN 값을 이용하여 비연산 모델을 적용한 결과, 열수변질대 지역은 1.94 이상으로 상대적으로 높은 값을 보이는데 반해서 이외의 지역은 1.19-1.49 사이의 낮은 값을 갖는 것으로 나타났다 (Table 5). 그러나 Landsat 영상을 이용한 모델은 Landsat 영상이 상대적으로 분광해상도가 낮고, 5번 밴드와 마지막 파장영역에 해당하는 7번 밴드를 사용흐} 기 때문에 콘크리트 구조물이나 나대지와 열수변질 대간의 명확한 구분이 가능하지만 다른 지역과 명확하게 구분할 수 없다.
5는 응회암과 납석에 대한 분광특성 곡선을 Landsat과 ASTER밴드의 형태로 재배열한 결과이다. Landsat의 분광특성에 대해서 재배열 결과에서는 비 연산 모델의 적용 결과와 마찬가지로, 모암인 응회암에 비해 납석의 반사도가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한 납석의 경우, 품위가 높을수록 분광반사 강도가 상대적으로 높게 나타나며, 밴드 5에서 높은 반사도를 가지는데 반해 밴드 7에서는 낮은 반사도를 갖는 특징을 보인다(Fig.
4). 납석의 분광특성은 1.01, 1.41, 1.87, 2.18μm 파장대역에서 강한 흡수 패턴을 보이고, 품위가 높을수록 L41 μm와 2.18 Rm에서 강한 흡수가 일어난다. 납석에 대한 강한 흡수특성이 나타나는 파장대 역과 달리 강한 반사특성을 보이는 파장대역은 1.
311로 보다 큰 차이가 나타남을 알 수 있다. 따라서 이번 연구에서 제안한 Waster 모델은 납석광산을 보다 명확하게 규명할 수 있을 것으로 판단된다.
결과는 Table 2에 제시되어 있다. 비연산 모델을 적용한 결과, 모암(응회암)과 열수변질시료(납석)의 흡수 값과 반사값의 단순비교시와 비교했을 때 모암인 응회암과 납석간의 차이가 보다 더 명확해지는 것을 확인할 수 있으며, 납석의 경우 품위가 높을수록 상대적으로 높은 값을 갖는다는 것을 알 수 있다.
(Spectral Feature Fitting), 분광반사 특성간의비를 계산하는 비연산 방법 등이 있다. 이번 연구에서 사용된 비연산 방법은 비교적 간단하고 적용이 용이하다. 또한 대규모 열수변질대를 규명하는데 이용 되고있다(Tbmmaso et al.
이번 연구에서 제안된 비연산 모델 PYaster의 적용 결과 납석광산과 다른 대상물간의 차는 콘크리트와 0.472, 나대지와 0.399로, OHIb과 mK모델의 적용 결과 0.452, 0.3기과 0.365, 0.311로 보다 큰 차이가 나타남을 알 수 있다. 따라서 이번 연구에서 제안한 Waster 모델은 납석광산을 보다 명확하게 규명할 수 있을 것으로 판단된다.
제시하였다. 제안된 모델을 ASTER 영상에 적용한 결과 다른 유형의 노출된 지형(나대지, 콘크리트 구조물)과 명확한 구분이 가능하며, 열수변질에 의한 납석 광상을 정확히 추출할 수 있었다.
후속연구
따라서 이러한 분광학적 특성을 이용하여 화학조성을 달리하는 암 상의 구분과 열수변질대의 규명이 가능하다. 그러나 식생의 영향으로 위성영상의 분광해상도 및 공간해상도는 지질학적 응용분야에 있어서 제한적으로 활용될 수밖에없으나(Kim and Lee, 2004), 이들 노이즈의 충분한제거가 이루어진다면, 지표 지질환경을 해석하는데 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다. ASTER와 Landsat 위성영상을 이용한 암석 구분 연구는 노두를 제외한 지표면의 피복물질들의 영향이 거의 없는 반건조.
상황이다. 따라서 이번 연구를 통해서 위성영상을 이용하여 국내 광물자원 탐사를 위한 새로운 방법으로서의 가능성이 검증된 것으로 판단되나, 추후 보다 더 세부적인 연구가 절실히 요구된다.
이들 지역이 함께 추출되는 데에는 여러가지 요인을 배제할 수 없으며, 우선적으로현장 확인이 필요하다. 또한 이들 지역이 납석 광화작용을 수반하지 않을 경우, 이들을 납석광상으로부터 구별할 수 있는 추가적인 연구가 반드시 요구된다.
참고문헌 (17)
Bedell, R. (2004) Remote sensing in mineral exploration. SEG Newsletter, n. 58.
Kim, D.H., Hwang, J.H., Park, K.H. and Song, K.Y. (1998) Geolocial map of the Pusan sheet, 1:250,000 scale. Korea Institutue of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM), 62p.
Kim, S.T. and Lee, K. (2004) Application of linear spectral mixture analysis to geological thematic mapping using Landsat 7 ETM+ and ASTER satellite imageries. Korean Journal of Remote Sensing, v.20, p.369-382.
Lee, H.J., Chi, K.H. and Jang, D.H. (2008) Extraction of pyrophyllite mine using characteristics of spectral reflectance of ASTER satellite imageries. Journal of the Geomorphological Association of Korea, v.15, p.49-60.
Lee, H.J., Kim, I.J., Chi, K.H., Kim, E.J. and Jang, D.H. (2009) Extraction model of non-metallic mine using multi-spectral ASTER SWIR data. Journal of the Geomorphological Association of Korea, v.16, p.77-86.
Moon, S.H., Par, H., Ripley, E.M. and Hur, S.D. (1998) Petrography and stable isotopes of granites around the Eonyang rock crystal deposits. Jour. Geol. Soc. Korea, v.34, p.211-227.
Ninomiya, Y. (2003) Rock type mapping with indices defined for multispectral thermal infrared aster data: case studies. Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, v.4886, p.123-132.
Ninomiya, Y. (2004) Lithologic mapping with multispectral ASTER TIR and SWIR data. Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering, v.5234, p.180-190.
Ninomiya, Y., Fu, B. and Cudahy, T.J. (2005) Detecting lithology with radiance at the sensor data of ASTER multispectral TIR. Remote Sensing of Environment, v.99. p.127-139.
Pak, S.J., Choi, S.G. and Lee, D.E. (2003) The genetic implication of hydrothermal alteration of epithermal deposits from the Mugeuk area. J. Miner. Soc. Korea, v.16, p.265-280.
Rowan, L.C., Hook, S.J., Abrams, J.J. and Mars, J.C. (2003) Mapping hydrothermally altered rocks at Cuprite, Nevada using the Advanced Spaceborne Thermal Emissivity and Reflection Radiometer ASTER. A new satellite-imaging system. Economic Geology. v.98, p.1019-1027.
Rowan, L.C. and Mars, J.C. (2003) Lithologic mapping in the Mountain Pass, California area using Advanced Spaceborne Thermal Emissivity and Reflection Radiometer ASTER data. Remote Sensing of Environment, v.84, p.350-366.
Rowan, L.C., Mars, J.C. and Simpson, C.J. (2005) Lithologic mapping of the Mordor, NT, Australia ultramafic complex by using the Advanced Spacedborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER). Remote Sensing of Environment, v.99, p.105-126.
Rowan, L.C., Schmidt, R.G. and Mars, J.C. (2006) Distribution of hydrothermally altered rocks in the Reko Diq, Pakstan mineralized area based on spectral analysis of ASTER data. Remote Sensing of Environment, v.104. p.74-87.
Tommaso, I.D. and Rubinstein, N. (2007) Hydrothermal alteration mapping using ASTER data in the Infiernillo porphyry deposit, Argentina. Ore Geology Review, vol.32, p.275-290.
Yamaguchi, Y. and Naito, C.H. (2003) Spectral indices for lithologic discrimination using the ASTER SWIR bands. International Journal of Remote Sensing, v.24, p.4311-4323.
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