Hyperspektrale Charakterisierung verschiedener Rohstoffvorkommen in Südafrika
Beitrag zum Projekt:
| Im Rahmen des EnMAP Projektes führte der Arbeitsbereich Fernerkundung im Juli und August 2015 eine hyperspektrale Befliegung von drei verschiedenen Lagerstättenbezirken in der Nordkap Provinz in Südafrika(Abb. 1) durch. Es wurden in der Aggeneys-Region Blei-, Zink- und Kupfer-Mineralisationen erfasst, die für die Eisenerzvorkommen wichtigen gebänderten Eisensteine (Banded Iron Formationen BIFs) in der Region Prieska aufgezeichnet und die Eisen-Mangan-Mineralisierung bei Postmasburg. Insgesamt wurden ca. 3800 km2 abgedeckt (Abbildung 1). |
Im Vorlauf und begleitend zu der Befliegung wurden zwei Geländekampagnen (2014 und 2015) durchgeführt, die zur Erfassung von Kalibrations- und Validationsdaten ausgewählter Ziele dienten (Abbildung 2).
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Im Rahmen der Befliegung wurden Hyperspektraldaten im Wellenlängenbereich des Sichtbaren Lichtes, des Nahen und des kurzwelligen Infrarotes (VNIR-SWIR – visible, near infrared and shortwave infrared) sowie des langwelligen Infrarotes (LWIR), auch thermales Infrarot (TIR), aufgezeichnet. Für den VNIR SWIR Bereich wurde das HySpex System (VNIR1600 (0.4 – 1.0 µm und SWIR 320me 1 – 2.5 µm) von Norsk Elektro Optik verwendet. Für das thermale Infrarot wurde die Hypercam (7 – 11.6 µm) der Firma Telops eingesetzt. Die räumliche Auflösung für diese Befliegungsdaten beträgt 2.4 m. Zusätzlich wurde mit einem Riegl LIDAR System ein digitales Gelände- und Oberflächenmodell der Arbeitsgebiete erstellt.
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| Die Vorprozessierung der VNIR-SWIR Daten setzt sich aus der radiometrischen Kalibrierung, der Orthorektifizierung und Atmosphärenkorrektur mittels ATCOR zusammen, so dass als finales Produkt Reflexionsdaten zur Verfügung stehen (Abb 3 und 4). Im TIR wurde nach der radiometrischen Kalibrierung und Orthorektifizierung die ISACC Kalibrierung zur Korrektur atmosphärischer Einflüsse durchgeführt. Die anschließende Trennung der Daten in Temperatur und Emissivität erfolgte mittels der „normalised channel method“ |
Abb 4: Reflexionsspektren verschiedener Einheiten des Gamsbergs: A) Amphibolit (Grunerit-Cummingtonit, B) muskovitreicher Glimmerschiefer, C) sillimanitreiche Schiefer, D) „Gossan“ hämatitreiche Alterationszone
Quelle: BGR
Abb 5: Beispiele von Reflexionsspektren verschiedener Minerale mit ihren mineralspezifischen Merkmalen. Zur besseren Übersicht sind die Spektren mit einem vertikalen Offset dargestellt
Quelle: BGR
Basierend auf diesen vorprozessierten- und vorkorrigierten Hyperspektraldaten erfolgt die thematische Auswertung. Die spektrale Charakterisierung einer Lagerstätte basiert auf der Extraktion mineralspezifischer Spektralmerkmale (Absorptionen), die je nach stofflicher Zusammensetzung variieren. Abbildung 5 zeigt als Beispiel die Laborreflexionsspektren von Monazit mit dem Seltenen Erden Element Neodym, Dolomit, Muskovit, Chlorit, Kaolinit und Hämatit. Die Merkmale unterscheiden sich in der Form und ihrer Wellenlängenposition und erlauben somit eine Identifizierung der Minerale sowie eine relative Quantifizierung anhand der Intensität des Spektralmerkmales.