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滑坡地质影像

发布时间:2020-09-27 00:51:00

1、1:5万地质填图需要什么精度的遥感影像

尽可能选用多种类型、多种时相的航天、航空遥感图像、数据。一般应有地面分辨率优于30m的航天多波段遥感图像、数据和比例尺大于1:5万的航空摄影图像。

2、SPOT数据影像解译在济南市新城规划地质灾害危险性评估中的应用

梁凤英1 田文新2

(1.山东省地矿工程勘察院,济南250014;2.山东省遥感技术应用协会,济南250014)

作者简介:梁凤英(1967—),女,高级工程师,从事水工环、地质勘查、灾害评估、数据库等工作。

摘要:法国SPOT2.5m 全色波段与10m 多光谱融合数据图像,影像清晰,层次分明,对自然出露的地形地貌和居民地以及各类工程都有清晰的表现,更重要的是在地质灾害调查评估工作中,对分布零散的崩滑流、地面塌陷等地表可观的地质灾害点,SPOT数据图像显示出了其不同的影像特征。根据这些不同的影像特征,通过计算机处理和MAPGIS合成,就可准确快捷全面地查明区域地质灾害的分布,为一些大的工业园区、产业带、新城镇等地质灾害危险性评估提供依据。本文以济南市东部产业带为实例,论述了SPOT数据影像(2001年成像)解译在地质灾害危险性评估中的应用。

关键词:城市规划;地质灾害;SPOT影像

0 引言

遥感是一门新技术新方法,具有居高俯视、视域广、信息丰富、定位准确等特点,遥感信息中有地理信息系统所需的空间信息和属性信息,便于遥感与GIS相结合(彭望琭,2002)。特别是SPOT2.5m全色波段与10m多光谱融合数据图像,可形成1∶1万数字影像图,经多功能处理后能清楚地反映出各种地质灾害内容,适宜于地质灾害调查与评估(Thomas,2003)。在济南市东部产业带建设工程地质灾害危险性评估工作中,首次利用了该数据图像对区内的地形地貌、水系分布以及石灰岩采石场(坑)范围、铁矿采坑及采空塌陷区范围和采石崩塌(陡坎)地段等地质环境条件和地质灾害的发育分布情况进行了解译,取得了较好的应用效果。

济南市东部产业带位于济南市东部,距市区约4km左右,规划总面积约为480km2。规划建设用地约为120km2,人口规模70万~90万人。

产业带地处丘陵山区的山前地带,山间平原与山丘相间,总体地形为南高北低,平原区一般标高50~100m,南部山丘标高在200~400m之间。地貌类型属剥蚀堆积地貌类型,剥蚀残丘多为浑圆状,主要有莲花山、凤凰山、围子山等,残丘间为山间沟谷冲积平原。

济南东部地区总体上是一个以古生代地层为主体的北倾单斜构造,出露的地层主要为奥陶系石灰岩,西南部汉峪山区有寒武系上统灰岩出露,其余大多为第四系松散堆积物所覆盖。

由于区内残丘出露的奥陶系马家沟组灰岩多为良好的建筑材料,山体开采严重,形成众多的采石场和崩塌隐患点;此外,济南市东部产业带郭店铁矿区内中、小型铁矿分布较多,开采历史悠久,区内分布有露天采坑和地下采空区引发的采空塌陷。

1 遥感信息资料图像处理及地质灾害信息提取

1.1 遥感图像资料

经查询和遥感资料质量筛选,遥感解译工作主要采用2001年10月成像的法国SPOT 2.5 m全色波段与10m多光谱数据图像融合资料。该图像资料信息丰富,层次分明,基本上可以反映工作区的地形地貌特征及人类工程活动现状,其图像质量可满足本次地质灾害遥感解译工作的需要。

1.2 遥感资料几何精度

为满足地质灾害遥感解译工作精度的要求,遥感图像几何校正工作以工作区1∶1万、1∶2.5万地形图为基础图件进行地物控制点选取及量测工作,形成与工作区地形图一一对应的数字影像图,保证了地质灾害遥感解译工作影像资料的几何精度。

1.3 地质灾害信息提取

为满足地质灾害专题信息提取工作的要求,突出工作区内的石灰岩采石场(坑)、铁矿采坑及采空塌陷区、采石崩塌地段等地质灾害内容,对工作区图像进行了2.5m全色波段与10m多光谱数据图像融合处理、比例扩展、直方图正态化等图像处理工作,突出了工作区地质灾害信息。

1.4 地质灾害遥感解译图编制方法

对计算机形成的1∶2.5万数字影像图输出到相纸上,采用聚酯薄膜蒙绘解译及计算机屏幕上交互式解译的综合方法,依据遥感解译标志圈定了工作区地质灾害内容。依据影像图及地形图上同名地物点进行了几何校正配准工作,对图名、图例及解译内容进行整饰,形成工作区地质灾害遥感解译图。

2 地质灾害遥感解译标志识别

关于遥感解译标志识别详见《遥感数字图像处理》(汤国安等,2004)。

2.1 石灰岩采石场(坑)遥感解译标志

石灰岩采石场(坑)是人类采石活动所致的一种人工地貌,其主要表现为对自然山体地形特征、植被等地貌景观的破坏,也是崩塌的发育场所。在遥感影像上不规则的小路延伸到采石场内,原有连续的影像特征出现异常,影像上出现色调较周围地物浅、呈不规则斑块状影像特征。新采石场在影像上呈较均匀的浅色调影像特征。老采石场由于局部有稀疏的草木及碎石堆的影响,反映为淡紫色影像特征。石灰岩采石坑处在地形相对较低的部位,石灰岩开采后往往因积水或填埋,影像上反映为较深色调特征(见照片1)。

照片1 石灰岩采石场(坑)影像

2.2 铁矿采坑及采空塌陷区遥感解译标志

铁矿采坑及采空塌陷区是人工采矿所引起的地质灾害,塌陷使原有的地表特征发生变化,形成较周围低的低洼区,由于潮湿或积水影像上色彩及纹理特征明显,反映为紫色调影像特征(见照片2)。

照片2 铁矿采坑及采空塌陷区影像

2.3 采石崩塌地段(陡坎)遥感解译标志

在工作区主要为开采石灰岩后形成的陡坎,由于岩石破碎所形成崩塌。崩塌区在影像上向阳面形成较为清晰的深浅不同的色异常特征,在阴影面形成宽带状深色调异常特征(见照片3)。

照片3 采石崩塌地段(陡坎)影像

3 地质灾害分布特征

3.1 石灰岩采石场(坑)分布特征

根据影像特征,综合分析石灰岩采石场(坑)主要分布在工作区西部及工作区南部的将山、莲花山、凤凰山、围子山—狼猫山、王岭山、瓦屋脊北山一带,多发育在奥陶系石灰岩分布区,仅在港沟镇南、莲花山北发育在寒武系石灰岩分布区。少数采石坑分布在西枣园南,彭家庄西一带。由于岩石出露,影像特征及野外均易识别。

3.2 铁矿采坑及采空塌陷区分布特征

铁矿采坑及采空塌陷区主要分布在西顿邱-南顿邱一带,多沿围子山东坡、丘山北坡岩浆岩与奥陶系石灰岩接触部位发育,与铁矿的赋存规律和铁矿的开采程度相一致,由于采空塌陷后坑内有水或人工填埋后湿度较大,影像特征明显,便于野外识别。

3.3 采石崩塌(陡坎)地段分布特征

采石崩塌主要发育在将山、凤凰山、莲花山、围子山等石灰岩采石场开采规模大的陡坎部位,由于陡坎部位节理裂隙发育、岩石风化破碎较严重,从而引发崩塌。

4 结论及建议

从地质灾害遥感解译图成果资料看,SPOT2.5m全色波段与10m多光谱融合数据图像对解译地表出露的如采石崩塌、开挖深坑边坡稳定性、采空塌陷坑等地质灾害分布、规模以及演化等方面有独特的技术优势,通过野外验证工作,其解译的成果可靠。全区共查明石灰岩采石场30余处,较大崩塌点18处,深大铁矿露天采坑4处,地面采空塌陷5处,为济南市东部产业带地质灾害危险性评估提供了重要的地质灾害信息。

但在解译过程中也发现该数据影像对岩溶发育、引发地面塌陷的铁矿采空区等埋藏在地下的致灾因素显得无能为力,还需要辅以综合物探、钻探等手段,才能更加全面准确地评估区内地质灾害的危险性。

参考文献

彭望琭.2002.遥感概论.北京:高等教育出版社

Thomas,M.Lillesand著,彭望琭译.2003.遥感与图像解译.北京:电子工业出版社

汤国安等编著.2004.遥感数字图像处理.北京:科学出版社

3、概述南方碳酸盐影像特征

遥感解译方法及应用

一、遥感的概念

近年来,一方面,由于空间科学、信息科学、计算机科学、物理学等科学技术的进步与发展,为遥感技术奠定了必要的技术基础,另一方面,由于人类生产活动不断地向深度和广度进军,遥感技术得到较为广泛的应用,因而使得遥感技术获得了飞跃的发展,已经成为发达国家和一些发展中国家十分重视的一项科学技术。
随着我国工农业生产的高速发展,人类对自然资源,特别是对矿产资源的需求量与日俱增。

因而,调查与管理资源则成为迫切需要解决的问题。其次,人类的生活环境正在不断地遭受到人为和自然的污染。例如:工业排污对水体和大气的污染造成人为的环境污染。而诸如洪水、泥石流、滑坡、森林火灾、火山爆发等自然灾害,则形成灾害性环境,它们都对生命财产造成极大的威胁。
在这种情况下,只有实时监测人为环境污染和自然灾害环境的发生,才能更有效地采取防护和治理措施,以减少对人类的危害程度。欲解决上述问题,完全依赖现场观察已感不足,
于是,由于航空遥感和航天遥感的相继问世便能获得大范围的地面遥感图像和实时动态信息,所以,这两种遥感方式则成为自然资源的调查与管理,环境的监测与灾害预报的一种新的探测手段。

(一)遥感的概念
遥感顾名思义就是遥远的感知。即借助于专门的探测仪器,把遥远的物体所辐射(或反射)的电磁波信号接收纪录下来,再经过加工处理,变成人眼可以直接识别的图像,从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。属于空间科学的范畴。是物理、计算数学、电子、光学、航空(天)、地学等密切结合的新兴学科,对工农业、国防、自然科学研究具有重大的意义。

1各类地质体的电磁辐射(反射、吸收、发射等)特性及其测试、分析与应用;
2、遥感数据资料的地学信息提取原理与方法;
3、遥感图像的地质解译与编图;
4、遥感技术在地质各个领域的具体应用和实效评估。
(二)遥感(分类)
指放置遥感器的运载工具。按高度可分为航空和航天。在不同高度进行多遥感,可获得不同比例尺、分辨率和地面覆盖面积的遥感图像。

1、航空:是指在大气层内飞行的飞行器,高度为100m—30km,主要有飞机、直升机、飞艇、气球等。
2、航天:是指在大气层之外飞行的飞行器,高度为几百—几万公里;如人造地球卫星、探控火箭、宇宙飞船、航天飞机、太空站等。
(三)遥感的发展简况
1839年第一张黑白航片问世到20世纪30年代,主要应用于军事侦察,1941年出版了《航空照片应用与判读》为各方面应用提供了理论基础进入20世纪50年代,苏美广泛应用,黑白、彩色航片进行军事、地质测量,取得明显效果。1957年苏联发射第一颗人造卫星, 1972年美国发射第一颗地球资源卫星 (ERTS即MSS其分辨率80m)后改为陆地卫星(Landsat 5—7即TM、ETM分辨率达30m和15m),由于具有快速、动态、多时相、质量好,成本低等特点被广泛应用。

我国1970年4月24日发射人造地球卫星(东方红1号),1971年3月3日发射科学实验卫星,并回收,至今共发射17颗返回式卫星;中国风云系列气象卫星(包括3颗极轨卫星和一颗同步卫星)已经能获取全球多种气象数据;中巴地球资源卫星于1999年10月14日升空至05年第二颗已发射升空。经过近30年的努力,我国已形成较为完整的遥感卫星技术系统和实用化的应用系统,进入同地理信息系统和全球定位系统相融合的产业化进程。

二、遥感资料的特点及其解译方法
这里所谓的遥感资料,主要是指目前通用的航、卫片及其数字化资料。
(一)航卫片特点
1、航空照片
航空照片可分为全色黑白、天然彩色、红外彩色、多波段航空像片等;其为中心投影,偏斜度不超3度,中心部分准确,边缘畸变;按航带重迭56-60%和15-20%,需在立体镜下观察来识别物体,影象细部明显优于卫片。
2、卫星照片
卫星遥感影像有彩色和黑白,彩色图像又有真彩色、假彩色之分等。即各类不同的卫星数据:分扫描和摄影,早期为地球资源卫星(ERTS)的MSS多中心扫描片,现在各类不同分辨率的卫星数据非常多,鉴于经济、实用及项目工作要求等实际情况现我省各行业绝大部分利用TM或TM/ETM数据进行各类遥感解译工作。我院现全省TM、TM/ETM数据已购置全(见图)。

三、遥感资料特点及其解译方法
遥感解译方法、原则和程序
遥感解译:即为从遥感图像中识别和提取某种影像,赋予特定的属性和内涵以及测量特征参数的专业化过程。
遥感地质解译:机助地质解译有两种方式,一是以数字遥感影像为信息源,以ERDAS、MAPGIS、 PCI 和PHOTOSHOP 等为解译,根据地质体遥感解译标志,解译圈定岩性、构造、接触关系、地质灾害和土地荒漠化等地质现象;二是以遥感影像为背景,叠合专题地质图层,结合典型地质体影像特征,进行对比修正解译。
以遥感资料为信息源,以地质体、地质构造和地质现象对电磁波谱响应的特征影像为依据,通过图像解译提取地质信息,测量地质参数,填绘地质图件和研究地质问题的过程(行为)。遥感数据的收集,它包括遥感数据、地理数据和地质资料的收集,是遥感地质调查工作的基础。

以前通常是目视解译为主,现在一般是在计算机上以人机对话方式进行识别和解译工作,其基本方法有五点:
1.解译是认识实践的反复过程,首先要熟悉、吃透本工作区域的有关资料(即地质、地貌、水文、气象、植被、土壤、物探、化探资料及前人各类工作成果);分析研究前人对区域地质遥感解译成果的合理、可靠程度,弄清遥感资料能解决的地质问题和已解决及有待解决的地质问题。地质体的性质是多方面的,主要包括物理性质与化学性质两大类,遥感主要是反映地质体的光谱特征信息,对全面认识地质体而言,有其局限之处。
遥感影像记录的是地质体光谱反射(SAR为后向散射)和辐射特征,地质体性质和表面特征不同所反映出的光谱特征差异可通过色、形、纹、貌四种影像特征要素加以表征。

3.对比分析,有条件要依据不同比例尺、片种、时代、季节、波段、毗邻地段进行对比,了解解译标志变化与地质体、地质现象间的关系,提高认识。
由于一种类型遥感图像只能反映一个时期、一种分辨率、一个最佳波段组合的图像,因此在地质解译中往往受到信息源的限制,影响解译效果。如工作需要或有条件获取更多类型遥感数据时,应充分应用这些信息进行综合地质解译。为了减少云、雪及植被覆盖对地质体的影响,应选择最佳时相图像作解译。当仍不能避让覆盖时,可选择其它时相图像对覆盖区作补充。
另外,解译中要注意研究不同地质体在各波段图像上的影像特征,通过单波段图像中不同地质体波谱特性的反映,进一步深化地质解译。在单波段不同地质体波谱特性研究的基础上,再选择合适、有效的图像处理方法进一步增强或提取有效的地质信息,因此遥感解译地质图应是多源遥感数据解译的综合结果。

4、资料分析
遥感数据是遥感地质解译必需的基础数据源。为了最大限度地利用遥感数据提取地质专业信息,应系统地了解掌握各类遥感数据的基本技术参数、地学特征,确保数据类型、最佳波段和最佳波段组合的选取。
1)了解和掌握资料的技术参数,如成像时间、季节、成像仪器、波段、经纬度、太阳高度角等,供解译时参用。
2)分析研究前人对区域地质遥感解译成果的合理、可靠程度,弄清遥感资料能解决的地质问题和已解决及有待解决的地质问题。
3)在明确前人解译成果中哪些是可以直接利用后,明确本次工作力争突破的重点和难点。
4)为合理选择新的遥感数据源、数据源组合及遥感地质信息处理方案提供依据。

5、解译的原则应采用由已知到未知、从区域到局部、先易后难、由宏观到微观,从总体到个别,从定性到定量,循序渐进,不断反馈和逐步深化的方法进行工作;边解译边勾绘,同时予以编录(填写解译卡片)。指出成果及问题解决途径。

四、遥感解译方法、标志及其综合应用
为了准确进行遥感地质解译,解译者首先应具备一定的地质、遥感知识;其次应对解译区的地质基础、构造格架、灾害地质、地形地貌和水文情况等要有粗略的了解。常用的解译分析方法有:
(一)直判法
根据不同性质地质体在遥感图像上显示出的影像特征、规律所建立的遥感地质解译标志或影像单元,并在遥感图像上直接解译提取出构造、岩石等地质现象信息,实现地质体解译圈定与属性划分。

首先,从已掌握地质情况或建立解译标志的区(点)出发,垂直地质构造走向(即沿地质剖面)进行解译,通过解译掌握地层层序与变化,了解调查区域的基本地质状况;然后,再由线(剖面或路线)沿地质走向向两侧延伸解译,进而完成面的解译。区调中所采用的标志点、遥感点、线以及路线间的延伸解译,就是采用由点到线、由线到面的原则进行的。在实施解译中,也可根据实际情况采用点面结合、面中求点的方式。具体解译方法为:
1)遥感剖面地质解译
在室内初步掌握测区地质情况及遥感影像特征的基础上,选取地质构造简单、岩石地层出露较齐全、影像特征清楚的地区,垂直地层或构造走向布置多条地质剖面进行系统的遥感地质解译。通过解译,按影像组合规律划分影像单元,作为遥感解译草图的编图实体,即编图单位。

2)区域性扩展解译
在完成标志性剖面解译后,以已知解译结果为基础,按照由点到线到面、由易到难的原则,向标志性剖面外围逐步扩展以至全测区的地质解译。解译中要充分参考已有的地质资料和图件,采取编译结合的方式进行。
解译时,要从已掌握地质情况或建立解译标志的地区开始,在熟悉地质影像特征,掌握解译技巧后,再扩展到相同地质条件、相同影像特征的未知区作解译。进行野外调查验证工作,是建立遥感影像解译标志的主要手段,特别是遥感影像解译工作程度较差地区更是必要的调查手段。对重点地区进行深入的实地调查可能会有所发现而令资源与环境遥感调查借此更加丰富。通过野外调查、查证,一是可以确定各类解译结果;二是可以对解译不准确部分进行修定和补充,从而提高解译资料与成果图件的可靠程度。

在彩色摄影图像中,地物的红、绿、蓝三原色或黄、品、青补色三原色及其不同组合呈现的五颜六色,是地物颜色的直观表现。如果是多光谱彩色合成图像,图像中的红、绿、蓝三原色或黄、品、青三间色及其不同比例组合形成的假彩色,只是代表了不同地物反射特征的差别,从而达到利用其特征区分不同地物的目的。
2)形状特征
目标物在不同比例尺的遥感图像中以形状大小构成不同的形态标志特征,是界定和识别目标物的重要解译标志。各类目标物在图像中的形态特征是以点、线、面等组所组成的形状加以区别的。
(1)点影像特征
点的几何含义是没有量的概念,但在遥感图像中肉眼可识别的点,往往是由数个或数十个像元点组成的色调(彩)组合,它们代表了地面一定面积内各种目标的综合反射率。因此,影像中的点又有量的概念。

影像中的点则是色调或色彩的直观表现,这些差异不同的点的色调(彩)代表着不同点状物体反射特性的差异。在自然界中,相同或相近波谱特性的目标物往往具有一定规律的排列形式,它们在遥感图像中也就以不同排列形式的点状影像特征组合揭示目标物的属性。
(2)线影像特征
线影像是相同性质点影像连续的线状排列。线影像可以是人文活动或地形地貌、河流水系等自然形态的线状痕迹的表现,也可以是线状地质体或地质现象的线形影像特征。从遥感地质解译角度,线性主要指非人文活动的地学线性地质体或地质现象,它们往往代表断裂、节理、破碎带、变质构造、岩脉、岩层产状、不整合,以及地形水系等自然线状迹线。
(3)面影像特征
面影像是地物空间形体性质相同的点影像的集合,即

不同形态面状物体在二维投影平面显示出的面状形态特征。通常所见面状影像有脉状、板状、透镜状、浑圆状、椭圆状、环状和不规则状等。这些面状形态特征往往以相互间独特的色调(彩)特征显现出来。与面状影像相关的地质属性有侵入岩体、岩脉、断层面、岩层面及不同组合的岩层条带、构造岩块等组合形式。
它是地质体几何形态特征的直接显示。影像规模可从几个到几千个像元,甚至更多。
(4)纹形特征
纹形影像是指图像具有相同或相似形态影像组合显示出一种特征的纹形图案。这些纹形图案是相同或相似岩性构成的微地形地貌、影纹结构、水系类型等地物景观影像的直接表现。

(5)地形地貌特征
地表地物的地形地貌特征在图像上的显示具有一定的规律性,即地貌类型、形态及组合形式不同,反映的岩性、岩石类型也不同。
2、遥感地质解译标志与描述方法
(1)色调(彩)标志
色调(彩)是解译区分不同性质地质体的重要标志,其色调(彩)的不同,所反映的地质体属性不同。它通常以色斑、色团、色块、色带等特征显示,应用中应针对黑白图像和彩色图像的差别采取不同的描述方法。
黑白图像:可按灰阶变化分为黑色、暗灰、深灰色、灰色、浅灰色、淡灰、灰白色及白色八个级别描述。
彩色图像:可按色谱变化分为淡红、红、深红、淡黄、黄、深黄、淡绿、绿、深绿、淡青、青、深青、浅蓝、蓝、深蓝、淡品、紫、深品、白色、灰色及黑色等基本色彩级别进行描述。

(2)形态标志
地质体的空间产出形态(状)影像特征是区分侵入岩体、构造和岩脉的重要解译标志。通常划分为点、线、面三种形态加以描述。
点:按其分布密度分为麻点状、斑点状和稀疏点状、密集点状;
线:按线状形态分为环线状、直线状、折线状、弧线状、线带等形状及规模(单位:km)加以描述。
对环线状影像应进行形态、空间组合关系、规模和成因类型的描述。其环状形态可分圆状、半圆状、椭圆状、似圆状;空间组合关系可分单环、同心环、外切环、链环、复式环等影像形式;环形规模可按直径划分为大(直径>50 km)、中(直径7.5~50 km)、小(直径<7.5 km )三种类型;地质属性可划分为侵入 岩、火山、构造、与成矿有关四种成因类型。

面:按形态分为不规则状、块状、脉状、透镜状、“哑铃状”、“鞋底状”等多种形态。它是侵入岩体、杂岩体的重要解译标志,描述的重点是边界形态和内部组合形态特征。
(3)影纹结构标志
主要是以地物表面影纹结构组成的一种花纹图案影像特征作为岩类划分、岩石类型细划、构造信息提取与类型划分的重要解译标志。通常划分为下述影纹结构类型加以描述:
层状影纹
由层状岩石信息显示,主体反映地层类。按组合规律可细分为单层状、夹层状、互层状、不规则互层状及带状等形式。

非层状影纹
由非层状岩石(主指岩体)显示。因岩石类型复杂,影纹结构形式表现不一,除边界形状描述外,对于内部影纹结构应根据具体图案自行命名即可。应注意的是,影纹结构特征不同,代表的岩性也不同。
环状影纹
主要针对空间产出形态呈环状影像体内部信息特征的描述,它是岩石类详细划分的遥感影像依据。实践表明,同一侵入岩体内,其微细影纹结构的差异,反映的是岩石结构的变化。实际应用中,尽量结合工作区具体情况,按影纹结构形象自命名即可。
圈闭半圈闭影纹
指相同特征的层状影纹的对称分布,弧形圈闭或半圈闭,直接反映褶皱构造现象的存在。

其它影纹形式
网格状:由两组以上的线性影纹互相穿插、切割所构成的影纹结构图形,主要反映节理、裂隙、断层或脉岩体的相互作用,如菱格状、肋骨状、方格状影纹等。
垄状:坚硬的沉积岩层、脉岩以及冰川终碛堤所形成的脊垄状影纹。
链状、新月状:均是沙漠地貌的典型影像特征,新月状影纹在河漫滩沉积沙中也可出现。
斑点状:森林、植被所形成的麻点状影纹,点的稀密、大小与植被覆盖程度有关,也与图像比例尺有很大关系。
斑块状:以不同颜色的斑块影纹图案显示地质体属性的差异。如岩体、盐碱地、沼泽地、植被覆盖区等。影像特征是在背景色调(彩)上出现基本一致的其它色调的块状体(花斑),形状不规则,杂乱分布。在中—低分辨率卫星图像上,多期火山岩喷发区也会呈现这样的影纹。

叠置影纹:反映的是构造超覆现象。描述不同构造块体影纹结构的不协调性,如影纹斜交、色彩差异、边界性质等。
在对地物的影纹描述时,还会出现上述影纹外的其它图案,描述时可根据图案的实际形态,用人们熟悉的、生活中常用的图案名称加以描述。对于两种或两种以上的组合图案,可用组合影纹加以描述。
(4)地形地貌标志
地形地貌特征差异是地表地质体依属性不同,在内外营力作用下的综合产物。特定的地形地貌类型、形态、形态组合间接地反映了地质体属性特征的变化规律,是地层、岩性、构造现象解译区分的重要标志。根据地质解译内容不同,地形地貌标志可划分为下述两种类:

构造类
几何形态标志:它是以几何形态特征显示断裂构造的存在。主要标志形式有陡坎、三角面、透镜体、菱块体、环状体及环放体等。
构造地貌标志:它是以地貌形态特征显示褶皱、断块及断陷等构造现象的存在。主要标志形式有单面山、褶皱山、断块山、断陷盆、飞来峰等。
微地形地貌特征标志:它是以微地形规律显示,显示断裂构造现象的存在。主要标志形式有串珠状负地形、鞍状脊等。
地形地貌单元差异:它是以地貌单元突然变化显示断裂的存在。如平原与山脉之间的分界线等。
岩性类
被状地形标志:地形形态如被,反映的是现代火山喷发熔岩。
板状、条带状、垄岗状标志:反映的是单一岩石或岩石组合类型。
环形标志:反映的是侵入岩体、火山等。

(5)水系类型标志
水系是由多级水道组合而成的水文网,它常构成各种图形,在遥感影像上十分醒目。由于地质环境特征不同,水系类型所反映的地质现象不尽相同。虽然,自然界中的水系类型较多,如树枝状水系、羽毛状树枝状水系、扇状水系、束状水系、辫状水系、帚状水系、钳状沟头状水系、格状水系、角状水系、放射状及向心状水系、环状水系等等,但可直接或间接作为解译区分岩性或构造的标志,主要有下列几种类型:
扇状水系、束状水系、辫状水系、帚状水系标志类
它们是解译区分第四系松散堆积物的解译标志。
扇状水系:多发育在河口三角洲和洪积扇上。水流沿着扇面地形突然撒开,形成细而浅的放射状冲沟,总体呈扇状(图版4.8a)。
辫状水系:多发育在宽阔的平原区,尤其是河流从山区突然进入平原区的河段最为常见。水流形成的多条水道互相穿插、交织在一起,形似于辫。

格状水系标志类
它们是区分节理和断裂构造的解译标志。
格状水系是一种严格受两组断裂、节理构造控制的水系,呈方格状或菱形格状。方格状水系的1~3级水道均很平直,并以直角相交。它们一般是沿断层或节理发育的。格状水系主要出现在裂隙发育、坚硬而稳定的岩层中,如块状砂岩、花岗岩、大理岩、灰岩地区等。格状水系有丰字形水系和角状水系两种变种。其中的角状水系是一种严格控制河流流向急剧改变,并呈现规律性变化,受断裂控制的一种水系类型。
3、放射状及向心状水系、环状水系标志类
它们是解译区分岩体、环状断裂、火山口、火山的解译标志。
放射状及向心状水系:水道呈放射状由中心向四周延伸的水系称放射状水系。多发育在火山锥和穹隆构造上升区,沟谷一般切割较深,多呈“V”形谷,两侧常发育有短小的支流或冲沟;水流从四周向中心汇集的水系称向心状水系,多发育在湖盆、洼地、坡立谷和局部沉降区。

环状水系:常与放射状水系同时出现,共同组成“车轮状”水系。沿花岗岩岩体上的环状节理、穹隆构造上的岩层层理、片理均能形成环状水系。
钳状沟头状水系,它们是南方碳酸盐岩的解译标志。

各类解译标志通常可分为直接标志和间接标志,间接标志是通过与之相联系的内在因素表现出来的特征,推理判断其属性,标志与目标间不直接对应。

1.???????? 直接标志:
在遥感图像上能直接见到的形状、大小、色调、阴影、花纹等影像特征,称作直接解译标志。
1)影象的形状、大小:任何物体都有一定形状、大小,可以单独识别,如河、湖、耕地、居民点、火山锥(口)、道路、山丘等。(地物的几何形态与图象的比例尺、分辨率有关。比例尺越大,分辨率越高,地物细节显示越清晰。

2)色调和色彩:物体的颜色,彩色片的颜色,由于吸收、反射差异显示为不同色彩,有利于区别物体。
3)阴影:它是形态和色调的派生解译标志。阴影也具有不同的形状、大小、方向,色调一般为黑色。阴影可分为本影和落影:前者指物体未被阳光直射的阴暗部分;落影指地物在光照下的投影。(如云、山体阴坡等)。

4)图案花纹:遥感图像上的地物,其细节不外由点、斑、条、格、纹、垅、栅、链等影纹组成。并有规律地重复出现而构成各种图案。影纹图案是地物的形状、大小、色调、阴影、小水系、植被、微地貌、环境因素的综合显示。它可以宏观地反映大面积出露的一种地物。
变质岩中山
5)影象结构:物体表面的光滑与粗糙,造成吸收、反射光谱的差异、影响色调深浅变化。
6)位置布局:物体组合的必然性,依存关系,如某一种岩体、线、环形构造、河流、村镇等。

1)水系:分布特征、形态、密度、方向性、均一性、冲沟形态、水系格局、主支流交汇等,反映构造、岩性、气候、成因等。(如水系均匀的地区表示该区岩性抗风化剥蚀能力和裂隙发育都比较相近;冲沟形态与组成冲沟的物质岩性有关等;如花岗岩多呈树枝状水系花纹;火山岩特别是火山附近则多为放射状水系花纹及熔岩流动范围等)。
火山岩特别是火山附近则多为放射状水系花纹及熔岩流动范围
复锥迭聚的火山锥——五大连池第四纪火山群之一,卧虎山火山锥口由四个火山锥口迭聚而成的。外面也被开垦但火山外型可见。

2)地貌形态:类型、形态、微地貌、脊、坡、阶地、冲积扇、山顶等表示不同岩石类、构造,(如熔岩陡,凝灰岩缓,玄武岩成台地)。

4、遥感影像的地质解译基本问题

(一)区域遥感地质解译基础

服务于地质找矿工作的区域遥感地质解译是在基础遥感影像图上开展以线、环形构造解译和与成矿有关的岩性地层提取为重点的工作。在遥感图像上进行上述工作在现代技术条件下一般在GIS系统中,采取人机结合的形式开展。通过区域遥感地质解译所形成的成果图件上各种线条实际上是影像地质界线(薛重生,1997)。所谓影像地质界线是指在遥感图像上解译识别出的反映地质单元范围、空间形态和特征的界线。影像地质界线的可解译性取决于图像的信息显示模式、界线类型及区域背景参数。不同地质地理景观区(如沉积岩区、侵入岩区、火山岩区、变质岩区,露头好与露头较差地区等)遥感图像的地质可解译程度及其影像地质界线的解译精度存在一定的差异。理论上,在可解译程度高的遥感图像上对同一级别地质单元圈定的解译界线与野外实际填图结果应是一致的,并高于实际填图成果,特别是一些岩体的界线。另一方面,由于解译和识别工作均在遥感图像上进行,与实际野外填图更具宏观性,同时也带有一定的推断和预测性,因此也允许解译界线与实际界线之间存在差异。因为中分辨率图像上的遥感地质信息对于细分岩性难以准确区别,但却对处于浅隐伏条件下的构造和岩体能有相对清晰的显示。因此,研究不同岩类地质单元填图界线的图像基本信息类型及其信息显示模式(结构模式),对于正确指导地质界线的解译和制定合理的解译规范都是至关重要的。两者之间的差异可通过有选择性的野外实地查证对影像地质界线或实际填图结果予以更正。

(二)遥感图像地质信息的基本模式

在区域遥感地质解译中,影像地质界线是通过不同地物的影像地质信息显示模式鉴别而确定的。而不同地物在遥感图像上的显示模式是不尽相同的,从成因机理上讲,可分为3类显示模式,即光谱模式、纹理模式和景观模式。

(1)光谱模式:是遥感图像的基本信息类型。不同地物,如岩(矿)石的反射光谱存在差异,在遥感影像图上通过不同的色调和亮度显示出来,同一类地物则具有大致相似的影像特征,这种反映某一类地物存在的色调和亮度等影像标志便是遥感图像信息显示的光谱模式,它能够反映岩石单元、地层序列、构造地质体(或单元)等不同地质体空间分布特征,并可能根据其光谱特征确定其成分属性。因此光谱模式是遥感地质填图,特别是岩体和地层、蚀变带等解译的重要基础。

(2)纹理结构模式:是指不同地物(地质体)由于具有不同构造应变特征和抗风化剥蚀能力,而在漫长的内外生地质作用过程下,形成的特征的纹理结构。大到区域性的构造线,小到一般性的线性体等都是纹理模式的表现方式。这种纹理模式是解译线环构造的最重标志,同时对岩性地层等的解译也可起到间接指示作用。光谱模式和纹理模式相结合便形成了由色线、色带、色斑、色块、色环所构成的色-形纹理复合结构。如线理结构(平行式、斜交式、菱格式等)、水系网纹结构、图案结构(菱块图形、菱环图形、占型结构)等一些特殊的影像色调-纹理标志,是遥感地质解译的主要依据。

(3)景观模式:是遥感地质信息分析中的一种间接识别信息,它主要反映的是地理景观特征,如植被及其类型的发育和覆盖状况、地貌地形发育特征、人文特征等,它们是遥感地质解译的辅助标志,同时有些景观标志也能反映出不同的地质体边界属性,对解译具有重要意义。

(三)影像地质界线的基本类型

根据不同岩类区地质体(含正式及非正式填图单位)在遥感影像上的划界特征及其可解译程度,可将影像地质界线分为下列3种类型:

(1)确定性界线:指可在遥感图像上通过影像显示模式直接确定并不存疑问的地物界线。光谱模式和纹理模式中色调和纹理所构成的边界标志对地质界线成因类型或构造属性具有识别和判断能力,可根据影像地层学标志确定界线的层序类型和属性;根据岩体与围岩的色调、形态及三维(立体解译)结构确定岩体侵位边界的产出状态和接触界面的构造属性;根据一些特殊岩性单元及其背景特征确定其边界的地质属性,如岩脉边界、互层岩石单元中的特殊夹层(泥质岩中的灰岩或砂岩,泥质、粉砂质板岩中的变余石英砂岩、大理岩等)、层序地层中的各类构造界面(如构造不整合界面、超覆不整合界面、相叠覆界面等)。在露头较好的地区,解译的影像地质界线一般都是确定性界线,并与野外填图结果吻合较好,甚至精度高于实际填图结果,尽管对其成分特征的准确区分但还需要野外工作的密切配合。

(2)推断性或预测性界线:是指地质单元在影像上存在较明显差异的过渡界线,如色调过渡界线、地貌单元界线、纹理差异界线、隐伏岩体、蚀变区带以及第四系覆盖区等,但却不能显示清晰的边界。这类影像地质界线需要结合其色调、纹理变化状况,推断性或预测性的色绘。也就是说,影像信息的光谱模式或纹理模式及其在空间展布规律可确认其具有地质上的划界意义,推断或预测其应为一类区别于其他的地物单元,但又没有准确清晰的边界,只能根据其空间变化特征进行解译勾绘。但该类界线的地质成因或层序界面属性具有一定的多解性和不确定性,需要通过路线调查验证,对其影像界线的成因机理进行研究并调绘。这种界线反映的地质体是客观存在,但其大部分在野外实际填图工作中实际上更难圈定,该类界线的确定,尽管并非特别精确,但却对地质找矿工作具有重要意义。推断性或预测性界线的确定及其反映的地质信息是遥感地质解译的优势之一。

(3)不可靠界线:指具有一定的光谱模式、纹理模式显示,但其所反映的地物信息很不确定,有时可能是干扰或假的信息显示界线。在多时相或很多景镶嵌的遥感图像中由于对色调处理难以达到该类界线多出现在变质岩区和块状结构的火山岩区,在影像上无明显的识别或划分标志,可供地质解译的信息丰度较低。对这类界线一般根据景观特征(模式)或其他辅助信息并结合地质知识予以推测确定。对于这类地质界线应采用路线穿越调查和现场影像调绘相结合的方法予以野外实地查证和修改。

(四)遥感地质解译的方法

遥感地质解译应始终贯穿于工作全过程,可以从两个方面对遥感图像进行不同程度的判读和解译。首先从过程上看,具体可分为3个阶段,即初步解译、野外验证和综合整理(白朝军,2001)。

(1)初步解译:该阶段的遥感解译工作程序是:根据地质复杂程度(地层展布、构造线方向、岩石类型等)、地貌条件(地貌类型、切割程度等)和侧重解决问题的不同,编制测区遥感解译程度分区图,初步划分遥感影像岩石地层单元,建立不同时代的地层、岩石、构造的解译标志,遵循由已知到未知,由简单到复杂,先构造后地层的原则,在计算机软件支持下人机交互方式逐一进行解译,编制遥感地质草图。解译内容包括地层界线、标志层、特征岩层或岩层组合、断层及线性构造、环形构造、褶皱类型、形态及组合型式;解译侵入体分布形态,侵入关系及岩石类型;解译第四系的分布及界线、成因类型等。

(2)野外验证:在室内解译成果的基础上,要布置地质观察路线进行实地验证。查证的对象以解译过程中的不确定或推测部分为重点。查证过程中观察到的地质现象要及时补充、修改、完善在解译图上,并不断积累丰富不同地层、岩石、构造的解译标志。

(3)综合整理:在上述工作的基础上,结合其他工作结果,进行最终成果图件编制工作,对有疑问的重要地质界线、地质现象、重点研究区域、成矿有利地段及图面不合理地区,充分利用计算机和遥感技术,通过多种图像处理,突出有用信息,抑制干扰信息,最大限度地提取地质矿产信息,丰富图面内容,编制高质量的解译成果图。

从区域上看,则分为总体解译和局部解译,前者主要包括区域性线环型构造、大规模出露的岩浆岩体和特征的岩性地层以及遥感矿化蚀变信息提取(需进行进一步工作)等,通过解译,从宏观上了解和分析区域构造特征和重要地质体的分布情况。通过解译成果与矿床点间相互关系的分析,为总结区域成矿规律、划分区域成矿区带等提供基本信息。后者则是针对特定感兴趣区,将图像切割放大到合适的比例尺后进行的解译工作。主要服务于矿田、大的矿区或矿带的构造、岩性展布特征,发现矿床与其他地质构造要素的相互关系,如确定含矿构造带的延伸问题,矿化蚀变区的色调、纹理特征及其同非含矿区的区别等,以对矿区(带)进一步找矿工作提供指导等。

5、秦岭造山带地质影像区的划分

秦岭造山带经历了长期地质演化和多期次构造运动,形成各自不同的构造岩块(片),呈现不同的遥感影像特征(图3-6)。

1. 北秦岭构造带(Ⅱ1)

呈近东西向展布,总体影像隐晦,水系短,不显层理,反映其组成岩石古老、变质程度较深的基本特征。构造带内斜向区域性断裂将其切断割成色调、纹形图案不同的条块。

2. 南秦岭造山带(Ⅱ2)

呈较宽的带状,整体上中间色调较暗、层纹隐晦,两边色调较浅、层纹清晰。礼岷、西成一带为泥盆系沉积盆地,块状、条块状影纹,线性构造明显,以北东东向为主;环形、弧形构造发育,反映该区热动力作用及岩浆侵入作用较强。凤县、太白、江口地区,主体为晚古生代沉积盆地,为羽状、脉状影纹;北西西向线性构造为地层界线特征的反映。佛坪、板房子、东江口一带有印支-燕山期花岗岩基分布,形成高大的山体及南北向展布的水系格局,影像整体色调深暗,纹理西部隐晦,东部呈条斑状;沉积地层不显示层结构,反映该区较强烈的接触变质及区域热动力变质作用。柞山地区整体显示椭圆形构造和块状、条块状影纹;北西西向地层界线与南北向水系线性特征明显,并相互交织形成网状图案。南秦岭遥感地质影像区可归纳为如图3-6所示,即礼岷中-晚泥盆世沉积盆地影像区(Ⅱ12)、礼县-西河-天水中新生代断陷盆地影像区(Ⅱ22)、西成中-晚泥盆世沉积盆地影像区(Ⅱ32)、徽成中新生代断陷盆地影像区(Ⅱ42)、凤太中-晚泥盆世沉积盆地影像区(Ⅱ52)、勉略康志留纪沉积盆地影像区(Ⅱ62)、佛坪元古代隆起影像区(Ⅱ72)、柞山晚古生代沉积盆地影像区(Ⅱ82)和镇旬古生代沉积盆地影像区(Ⅱ92)。

图 3-6 秦岭造山带遥感影像解译图

3. 扬子板块北缘带(Ⅲ)

勉略宁地区出露太古宇鱼子洞群和元古宇碧口群,遥感影像整体颜色深浅不一、影纹杂乱,弧形构造、褶皱形迹发育,说明该区构造活动频繁,岩石变质程度深。

6、江山实习区地质影像特征

3.3.2.1 岩石地层影像特征

本区出露有新元古代至第四纪的地层。根据影像特征和填图要求,共分为17个地层单位。现以上横塘、五家垄、藕塘底三个地层剖面影像图为基础(图3.5),结合区域航空遥感图像,对测区各地层单位的影像特征总结如下。

图3.5 地层剖面影像图

◎第四系(Q):为松散冲、洪积物。分布于山涧洼地、沟谷及河谷平原。影像上多为耕地所占据,其中以水田为主,旱地次之(果园、菜园、茶园等)。在河谷平原(须江)上除有耕地外,村镇分布集中,如江山市区就位于该地貌类型的冲、洪积层之上。航片上影像特征十分清晰,呈白-灰色调,具有典型的网状或格状图案,与下伏地层的界线清楚(图3.6a)。

◎衢江群(K2Q):为紫红色砾岩、砂岩。零星分布于鸡公山、目莲洞、老虎山及外桐岭以东一带。航片上显示,受升降断块的影响,形成崎岖的山峰和低矮平缓的丘陵。在平缓丘陵区有土壤覆盖部位,多开垦为旱地,呈较均匀的灰色调,植被不发育。与下伏地层呈角度不整合或断层接触,界线清楚。

图3.6 岩石地层单位影像特征

◎丁家山组(P1d):为黑灰色燧石岩、灰黄色粉砂岩。呈条带状分布于枇杷柚底至里桐岭一带。航片上显示为麻点状影纹,并构成条状山体的一部分。与下伏地层的界线较清楚。

◎石头山组(C2-P1s):为灰-深灰色厚层块状石灰岩。主要分布于麻雀岭底-彭里-下南塘一带,构成向斜核部地层。主要地貌形态为孤山丘陵和溶蚀洼地。在溶蚀洼地中土壤覆盖层较厚,水田和旱地分布较多;孤山丘陵之上植被不发育,为灰-深灰色调。另外还可见大小不等的采石场。与下伏地层界线清楚(图3.6b)。

◎藕塘底组(C2o):该组岩性较复杂,主要有黄白色长石石英砂岩、砾岩夹紫红色粉砂岩、灰岩透镜体、灰白色-黄白色石英砾岩等。主要分布于方家山、藕塘底、哑塘至何家山一带,在汪家、里桐岭以北也有零星出露。在地貌上往往构成规模较大的山体,并呈北东向展布,冲沟不发育,影纹粗造,具麻点状,植被发育,色调不均,与下伏地层界线不大明显,往往呈过渡关系(图3.6c)。

◎叶家塘组(C1y):为紫色泥质粉沙岩、灰白色砂砾岩、黑灰色砂质页岩、黏土岩、粉砂岩。分布于藕塘底组以西、西山西侧,里桐岭以南也有零星出露。在地貌上与藕塘底组一起构成规模较大的山体,但出露范围较小,往往沿山脊展布。局部地段层理清晰,植被发育,色调较暗,与下伏长坞组的界线清楚,呈假整合接触关系。该界线的特征往往是位于山脊一侧由陡变缓的突变部位,且界线两侧的色调、地貌、植被、影纹等标志有明显差异(图3.6d)。

◎长坞组(O3c):为灰绿、黄绿色页岩夹细砂岩、粉砂岩。主要分布于藕塘底至桃棚、塘头至长丰一带,范围较广。在航片上影像特征明显,呈灰白色调;植被发育程度相对较低;冲沟发育,呈碟形;为低矮丘陵地貌,平面形态具“似姜状”特征,丘包边缘光滑、丘顶浑圆,丘包之上放射状微细冲沟十分发育是识别该地层的主要标志。与下伏地层的界线大部分清楚(图3.6e),局部地段需加以追索确定。

◎黄泥岗组(O3h):为砖红色页岩、粉砂质页岩。该层厚度较小而稳定,一般为20M左右。航片上影像为均匀的浅灰色窄条带状,表面光滑而细腻,常出露于山体边坡或山体鞍部,植被不发育。与下伏地层界线较清楚(图3.6f)。

◎砚瓦山组(O2y):为灰绿色、紫红色瘤状泥质灰岩。其分布与黄泥岗组基本一致,但在金目坞、外棚、莲花山等地也有出露。在构造上位于背斜核部及其附近。层理影像清晰,植被不发育。当它处于背斜核部时,多为北东向展布的谷地或山鞍地形,谷地间旱地、村落分布较集中。当它为翼部地层时,则为北东向断续展布的块状丘陵地形。与下伏地层的界线清楚(图3.6g)。

◎胡乐组(O1-2h):为黑色薄层硅质岩、粉砂岩、页岩。分布于上横塘至拳头坂、蚱蜢山一线。影像特征为:深色调,植被发育,具密集的麻点状影纹;在地貌上往往构成山梁,并与岩层走向垂直,冲沟发育;与下伏地层界线较清楚。

◎宁国组(O1n):为深灰-黑色笔石页岩。分布于上横塘、郑家坞至岭家山以西一带。该组地层厚度较小,一般为20~40M。由于该层岩性松软,易于风化,具有较典型的山鞍地形,植被发育不均,呈灰白-白色调。与下伏地层的界线大部分清楚(图3.6h),局部地段需加以追索确定。

◎印渚埠组(O1y):主要为黄绿色、杂色页岩,沿江山岗东南坡脚呈带状展布。冲沟发育,植被发育不均,色调不匀。不规则块状山体呈断续分布,无植被部位微细冲沟十分发育。与下伏地层的界线较清楚(图3.6i)。

◎碓边组(

):为灰色薄层状灰岩夹泥灰岩或钙质页岩条带。分布于江山岗和西山北段。该组地层因受构造影响,岩石有不同程度的硅化,常形成高大的山体。植被较发育,呈灰至深灰色调。冲沟稀少,有采石场分布。需要指出的是,本区的碓边组与受断裂构造影响较小的碓边的碓边组影象特征相比,有很大差异(图3.6j)。

◎荷塘组(

):为黑灰色薄层状硅质岩、碳质页岩。出露范围狭小,仅在西山东北段见有少量分布。在地貌上位于山脊一侧,植被生长茂密,呈深灰色调。与下伏地层的接触界线不明显。

◎西峰寺组(Z2x):主要为灰白色白云岩。分布于江山岗和西山东北段,沿山脊展布。影像色调为深灰色,植被较发育,冲沟稀少。

◎雷公坞组-志棠组(Z1l-Z1z):雷公坞组为灰绿、灰紫色块状含砾泥岩、粉砂质泥岩。志棠组主要为浅灰色硅质页岩、粉砂质页岩。两者虽然岩性差别较大,沉积环境也不一致,但由于它们位于测区西山构造带,受其影响,岩石普遍强烈硅化而难以区分,因此将两者合并为一个地层单元。

该组岩石硅化后,岩性坚硬,抗风化能力增强,形成带状展布的山体,山脊较尖棱,山坡东陡西缓。岩石节理、裂隙十分发育,针叶、阔叶混交林生长茂盛,呈暗色调。

◎上墅组(Pt3s):主要为暗紫色块状酸性熔结火山角砾岩、凝灰岩、流纹岩。分布于江山港以东。为低矮平缓丘陵地形,平面形态具脑纹状或姜状特征,呈浅灰色-灰白色调,旱地和村庄分布密集,冲沟发育,为树枝状水系。

3.3.2.2 地质构造影像特征

(1)不同产状岩层的影像特征

水平岩层在遥感图像上呈现某些特有的影像和地形地貌特征。在地形遭受强烈切割的地区,下伏岩层被剥露,较新的岩层分布在山顶或分水岭上,而较老岩层分布于河谷或冲沟低洼处,在图像上表现为不同色调或微地貌条带围绕山体或山梁呈封闭的同心圆状、贝壳状、花边状等影纹图案。差异风化的结果形成阶梯状地形、桌状山、平顶山等地貌景观。

直立岩层在遥感图像上表现为不同色调或微地貌组合呈平行的直线状或弧线状条带。这些条带不受地形切割的影响,可以穿越沟谷、山系,沿着自身的走向延伸。坚硬的直立岩层形成两坡对称的山脊或脊垄状地形;而软弱岩层则形成平直的沟谷洼地。两者的组合形成“肋”状地形。

倾斜岩层是最常见的岩层形态。由于产状、地形切割程度不同,可以形成各种复杂的图形特征。在地势平坦地区,因未受地形切割或切割很微弱,倾斜岩层在图形上表现出与直立岩层相似的影像特征,很难判断它们的倾向和倾角。但在地表遭受强烈切割的地区,倾斜岩层在遥感图像上表现为不同色调或微地貌条带组成的一系列平行折线、锯齿状、弧线状等影像特征。

(2)倾斜岩层产状的解译

倾斜岩层产状的解译途径是通过观察、分析、判断岩层三角面与地形坡向的关系来确定。岩层三角面是指在遥感图像上同一倾斜岩层地表露头线上的高点(山脊点)和与之相邻的两个地点(沟谷点)连结而成的一个三角形平面。它的实际形态受岩性、地形侵蚀程度和岩层倾角大小的影响,图像上可以是三角形、半圆形、半月形、梯形等形状。多个岩层三角面常沿倾斜岩层倾向呈叠瓦状影像,沿岩层走向断续连结成波浪状、锯齿状或不规则折线状。岩层三角面是判断岩层产状的最佳标志。

利用岩层三角面判断岩层产状的方法有许多种,这里仅介绍一种常用的方法——目估法。

目估法是依据遥感图像上岩层三角面顶角的大小来判断其产状的。岩层倾角较小时,其顶角也较小(图3.7)。该法只能定性地判别岩层倾向及倾角大小。通常把水平、缓、中等、陡倾斜及直立岩层的倾角分别定义为<5°、5°~20°、20°~45°、45°~80°和>80°。利用航空像片目估产状时,要尽量选用像片中心处的岩层三角面,以减小中心投影产生的误差。

图3.7 利用岩层三角面影像特征判别岩层倾角

(3)褶皱构造的解译

根据褶皱构造的解译标志,区内可解译出两个向斜和两个背斜构造。

◎长塘向斜:核部为长坞组,两翼由黄泥岗组、砚瓦山组等地层组成,呈北东向展布。两翼岩层三角面清楚,其尖端指向相背;两翼地层的特征影像对称分布,且西翼地层出露宽度较大,而东翼出露宽度较小,表明轴面倾向南东。从实地调查资料看,在向斜核部长坞组内还存在一些次级褶皱,可见该向斜为一复式向斜。

◎彭里向斜:核部地层为丁家山组和石头山组,两翼由藕塘底组和叶家塘组等地层组成,枢纽呈北东向展布,轴面倾向南东。西翼地层出露较完整,岩层三角面清楚,尖端指向相背;东翼地层因受断裂构造的影响,出露不完整,局部地段地层层序发生倒转,但与西翼仍呈对称之势。核部地层广泛发育岩溶地貌。纵向、横向和斜向断裂发育,向斜受到一定程度的破坏。

◎五家垄背斜:核部地层为砚瓦山组,两翼由黄泥岗组、长坞组等组成,枢纽呈北东向展布。两翼岩层三角面清楚,其尖端指向相对,地层影像对称分布。背斜核部瘤状灰岩中纵张节理发育、岩石易于风化,沿轴线方向多形成沟谷或山鞍地形,地下水丰富,村落分布较集中。

◎西山倒转背斜:沿西山呈北东向展布,核部地层为志棠组-雷公坞组、西峰寺组。两翼为碓边组、印渚埠组-长坞组、叶家塘组等。背斜西翼地层出露零乱,局部地层发生倒转,如西山北段西侧、外桐岭等地可见较老地层盖在较新地层之上;东翼为正常翼。由于该背斜内部北东向和北西向断裂构造十分发育,受其破坏,核部地层多形成硅化破碎角砾岩带,并构成西山的主体,背斜两翼的影像特征不明显。

(4)断裂构造的影像特征

区内断裂构造发育,按其走向可分为北东向、北西向、北西西向和近南北向四组。它们的影像特征主要表现在以下几个方面:

◎沿断裂走向常出现明显的色调异常:当断裂规模较大时,常形成具有一定宽度的色调异常带或色调界面。如藕塘底NNW向断裂、西山NE向硅化破碎带等都有明显的色调异常带显示(图3.8a);西山东缘断裂则表现为色调异常界面。当断裂规模较小时,沿断裂走向常出现色调异常线,即沿断裂出露线显示为比背景色调更深或更浅的色调异常。

图3.8 断裂构造影像特征

◎断裂两侧出现地层缺失、重复或横向错开:由地层缺失、重复反映出来的断裂,一般不易直观地予以辨认,需要熟悉地层层序或地层的岩性组合才能给予正确的解译。由地层(岩体)被横向错开而显示的断裂,一般容易辨认,如五家垄、长丰-岭家山、莲花山-岗坞等NW向断层(图3.8c、d),对地层都有不同程度的错开,并造成断层两侧色调有明显差异。

◎沿断裂走向出现线状分布的陡坎(崖)、脊垅状、低凹或沟谷地形:由于断裂构造特征和性质的多样性,断裂构造在地貌上有不同的表现。如西山西缘北东向逆断层,沿其走向常出现陡坎和陡崖(图3.8b);方家山-藕塘底北东向逆断层则几乎沿山脊线展布,形成脊垄状地形(图3.8e);奥陶系分布区出现的大量北西向线形凹地或沟谷地形大多数与北西向张扭性断裂有关。

7、91地图如何实现地质图与影像图透明显示

ArcGis中符号系统中有透明度调整吧,我记得是这样的

8、遥感图像上的地质构造

大量的研究表明,绝大部分遥感影像上地质构造反映的是构造应力作用下的岩石形变带、软弱带或应力集中带,它们往往成为导矿与容矿的场所,还可能是某些成矿沉积盆地边界的控制因素。一定的地貌类型与一定的地质构造有密切的关系,而一定的地质构造又与成矿条件有很大的关联。因此通过对影像线性构造的综合分析,可以进一步了解区域成矿规律,从而进一步明确找矿方向。

卫星遥感图像上对各种地貌类型显示得十分清楚,有时可将整个盆地或山脉容纳在一张相片中。由于卫片具有宏观观察的特点,使地面上许多线性构造特征历历在目,如山地和平原的交界、支流河谷的线性排列、洪积扇、断裂、褶皱等。图8-1为地貌形态受地质断裂构造控制的卫星图像。地点在新疆博斯腾湖以南的库鲁克山区,科斯坦布拉克(A点以西)至兴地(A点以东)一带。FF称兴地断裂,呈舒缓波状。图像上为两种色调分界线,沿断裂断崖发育,形成一个突然转折的阴影陡坎。图像中A点以东,南盘上升,北盘下降,形成上更新世—全新世盆地;A点以西,相反的北盘上升为库鲁克山,南盘下降,并为上更新统—全新统洪积物所覆盖。

图8-1 新疆库鲁克山区卫星图像

(彩图见书后图版)

在卫星相片上还能发现一些沉积岩层下的隐伏岩体或松散沉积物下的隐伏构造。

一般隐伏构造的边界比较模糊,时隐时现,这些模糊的深部地质信息,或通过地貌形态微隆起和凹陷,或通过边界含水量的多少造成图像上的色调有一定的反差,由于卫片视域范围大,能将模糊的断断续续的构造特征以宏观的角度从图像上判析出来。

线性构造与成矿条件的密切关系有:①线性构造密集的地区成矿条件好。②断裂和褶皱强烈的构造线处成矿条件好。③构造线交叉地区成矿几率大。

图8-2是某铁矿区从卫星图像上判读出来的线性构造,将实地矿点表示在地质构造图上后,发现已在开采的老矿点(如图上的实心点圈)都在构造线的交叉处。根据这一规律和实地踏勘,在另两个线性构造交叉处(空心点圈)设计了两个新的远景开采矿点。

图8-2 某矿区的线性构造与矿点分布关系图

天山地区的遥感研究表明,近SN向和NW向两组穿透性构造在中亚地区具有普遍意义,并延伸至我国天山部分。田培仁等曾注意到这种非天山方向构造的重磁异常显示,并强调了其区域控矿的意义。由于多期次深部断裂活动,横向构造常以新构造的形式出现,将天山构造横切为不同段落,分隔了不同性质的山间盆地及山脉的不同走向段或高程段,有时构成推覆构造的边界断裂。以横向构造为界,每一段落具有相对一致的构造、地貌型式。由于具有隐伏构造的性质,横向构造常表现出弥散性特征,即断裂面不出露于地表,而是由不连续的线体,包括张性裂隙、先成河谷、断裂等组成较宽的异常带,带宽数千米甚至十余千米。中亚天山地区的横向构造具有区域控矿的重要意义,通过对前苏联的穆龙套金矿,阿尔玛累克、科翁腊德铜矿,萨累多尔金矿以及我国的阿西金矿等大-超大型金铜矿床的宏观遥感地质特征对比,表明它们均与横向构造存在一定的关系。

9、遥感地质解译内容

1. 岩性解译

全区解译出 32 个影像单元,其中影像特征明显、解译标志清楚的影像单元如下:

( 1) 全新世冲积层: 杂色,地势最低,呈肠状或条带状分布于河流及大型沟谷内,蓝—深蓝—黑色区域主要为水体,浅蓝—浅粉色为居民地及河漫滩等,粉色主要为农田、沼泽等。

( 2) 金龙顶子组: 棕褐色,平缓地貌,水系不发育,其上见有四海组基浪堆积环形火山。

( 3) 中更新世黄土层: 色调以绿色为主,低缓地貌,地形起伏较小,山脊不明显,水系为羽毛状水系。

( 4) 军舰山组: 绿色带浅粉色,地形平坦,水系不发育,山脊不发育,靖宇市附近有环形古火山口,温泉镇附近发育有密集树枝状水系。

( 5) 船底山组: 棕褐色,中高山地貌,主脊呈宽 “V”字型,支脊不发育,水系不发育。

( 6) 青白口系: 绿色,高山地貌,主山脊浑圆状,支脊不发育,水系不发育。

( 7) 中太古代花岗闪长质片麻岩: 褐绿—黄绿色,中高山地貌,山脊发育,主脊次尖棱状,延伸较远,支脊尖棱状,多数与主脊呈近直角相交,“V”字型沟谷,沟谷长度较大,极密集树枝状水系。

( 8) Eξ: 绿色,中山地貌,主脊发育,宽 “V”字型,支脊不发育,水系不发育。岩体出露面积约 15 km2,其锆石离子探针方法测定岩浆结晶年龄为 3116 ± 113 Ma,证明敦化—密山断裂在 32 Ma 左右出现一次拉张活动。

( 9) K1nγ: 黄绿色,中山地貌,主山脊次尖棱状,连续性较好,支脊多短小,冲沟“V”字型,山坡凹凸不平,发育密集树枝状水系。

( 10) J2ηλ: 灰绿色,略带粉色,中山地貌,主脊不明显,支脊窄” V” 字型,水系多发育成中等密度型树枝状水系或羽毛状水系。

( 11) J2γδ: 深绿色,中高山地貌,支脊明显,窄 “V” 字型,主脊折线状相接,水系为极密集型树枝状水系。

( 12) P2ξγ: 绿色,中山地貌,主支脊均较发育,主脊次尖棱状,支脊与主脊锐角相交,“V”字型沟谷,水系多发育成中等密度树枝状水系。

( 13) P2ηγ: 浅绿色为主,低缓地貌,次圆状,冲沟 “U” 字型,发育密集树枝状水系或羽状水系。

( 14) P2γδ: 绿色为主,低缓处呈粉色,中山地貌,主脊发育,次尖棱状,支脊次圆状,圆形山包较多,冲沟 “U”字型,发育密集树枝状水系。

2. 构造解译

( 1) 黑石—桦甸断裂带 ( 敦化—密山断裂带中段) : 方向 64°,长度约 53 km,由三条近平行的断裂构成,控制宽度约 10 ~ 13 km,线状影像延伸较远,平直状沟谷,断层崖、断层三角面发育,两侧影像存在明显差异,特别是北段所反映的玄武岩中高山特征地貌非常清楚。

( 2) 大椅山镇—西南岔镇断裂: 方向 57°,延伸长度约 57 km,数条直线状沟谷沿此方向展布,断层崖、断层三角面十分发育,线状影像延伸较远,还发育角状水系,蛤蟆河在李家店村被此断裂破坏,流向发生直角状转弯。

( 3) 八里哨镇—凉水河子镇断裂: 方向 52°,长度约 42 km,解译标志为平直状沟谷,对头状水系,线性影像切割山脊成山鞍。

( 4) 花园口镇—万良镇断裂: 方向 62°,长度约 43 km,解译标志为平直状沟谷,对头状水系,两侧影像略有差异,线状影像延伸较远。

( 5) 老金厂镇北西向断裂带: 方向 300°,在幅内长度约 29 km,大约由三条近平行的断裂构成。解译标志有: 直线状沟谷,对头状水系,断层崖、断层三角面发育,两侧影像不同,北东侧高山地貌,南西侧中山地貌,极密集树枝状水系。经实地验证,证实该地存在多条逆断层和韧性剪切带。区内还解译出很多线性构造,但多发育在岩体内部,在遥感影像图上多表现为直线状沟谷,发育断层三角面,或切割山体成条块状等。同时解译出一些环形构造,这些环形构造全为古火山爆发形成,在影像图上主要分为两类: 一类以大龙湾、三角龙湾为代表,这些环形构造呈圆形—椭圆形,无溢出口,火山口内积水成湖,外沿低平于玄武岩平台; 另一类以四方顶子、吊水壶屯附近的马蹄形火山口为代表,这些环形构造与前者的不同之处在于存在熔岩流溢出口,其内无积水,外沿高出玄武岩平台。

3. 滑坡地质灾害解译

( 1) 任家店滑坡: 位于红石镇松花江东岸,平面呈扇形,影像上可见三个平台和一大一小两个梯形斜坡,滑体主要为军舰山组玄武岩,滑断面由早白垩世小南沟组碎屑岩组成。

( 2) 小红石滑坡: 位于红石镇松花江西岸小红石,遥感影像上有两个平台和一个规模较大的梯形斜坡,滑坡体及崩塌落块主要为船底山组橄榄玄武岩,滑断面由早白垩世小南沟组及土门子组碎屑岩构成。

复习思考题

1. 简述遥感技术在区域地质调查工作中的任务及其技术优势。

2. 区域遥感地质调查可分为哪几个步骤来开展工作?

3. 在开展正式的遥感地质调查工作前,需要收集哪些方面的资料?

4. 在进行遥感数据处理时,应注意哪些问题?

5. 简要说明遥感影像解译过程中,对线、环、块状影像的主要解译内容。

6. 简述在区域遥感地质调查工作中,野外调查分哪几个阶段进行? 每个阶段的主要工作内容是什么?

7. 综合整理阶段需要完成的主要工作有哪些内容?

10、影像岩石单元-剖面法

该方法是以遥感初步解译地质图为工作手图,以其影像岩石单元为调查单位,实施野外地质填图单元建立、修订和野外调查路线布置的一种野外测量方法。

1.野外地质调查路线部署原则

(1)对延伸稳定,符合填图单位确定原则的影像岩石单元仅布置1条野外调查控制路线。

(2)对遥感地质特征明显,边界不甚清楚的影像岩石单元布置2条野外地质调查路线控制。

(3)对定性困难的影像岩石单元布置3条野外地质调查路线控制。

(4)对复杂地质问题地段增加路线布置密度,以解决实际问题为宜。

(5)对区域性主干断裂均应有点线控制。

2.野外地质调查内容(见第四章第三节)

另外,对覆盖区遥感地质调查除按上述方法进行野外调查外,由于其特殊的景观条件,在进行野外遥感地质调查前首先根据影像特征判定工作区植被的疏密程度和坡度,检查路线应选在植被稀少、坡度较大的地区,这类地区一般覆盖较浅,容易见到天然露头或转石。由于不同的影像单元可能代表了不同的岩石组合,所以原则上每个影像单元都应进行野外检查。

由于覆盖区森林茂密、残坡积厚度大难以见到天然露头,所以野外检查路线尽量安排在视野开阔、人工露头连续的公路沿线,仔细记录下每个影像单元的岩性组合、地层产状、岩石的结构构造及每种岩石的地貌特征。

对于没有公路穿越的影像单元,应进行人工探槽验证。

在火山岩区应对典型的火山机构进行“十”字形横穿剖面验证,观察不同火山岩相的岩石组合特点及其形成的地貌影像特征、放射状和环形断裂特征、在可能情况下描述火山的喷发旋回。对于遥感解译出的断裂,由于沟谷的第四系厚度巨大,所以应尽量选择断裂经过的鞍部地形进行探槽揭露。

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