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地質災害遙感解譯

發布時間: 2021-01-20 00:08:00

1.  浙江省地質災害遙感調查(ZR)

浙江省地抄質災害在西南山區主襲要是突發性的滑坡、泥石流等,在浙北平原區主要表現為緩變性的地面沉降。為此,該課題的主要內容包括兩個方面:

(1)在對已知主要滑坡(泥石流)災害進行遙感分析解譯的基礎上,通過對滑坡災害時空分布特徵以及與其相關的地質、地貌、土壤類型、降雨分布、人口分布等資料的綜合研究,探索滑坡(泥石流)災害發生與降雨分布和降雨強度的關系,將GIS和ANN(人工神經網路)兩種新興技術互相融合,開發適合對浙江多點突發性滑坡(泥石流)災害進行臨災預警預報的GIS/ANN系統,根據實時的降雨預報和雨量遙測信息,初步實現對滑坡(泥石流)災害發生的空間范圍、強度及其分布概率的臨災預警預報,確定和預測可能導致重大損失的危險區段;編制1∶50萬浙江省滑坡災害趨勢遙感分析圖。

(2)利用衛星遙感多光譜影像、高精度DEM數據揭示與地面沉降有關的地形地貌和地質構造等信息,結合地面沉降、地下水開采、地表水位監測等資料研究地面沉降的范圍、沉降中心、沉降量、沉降速率及其發展趨勢,探索建立地面沉降易發程度和危險程度等級判別標准,為地面沉降災害的防治提供科學依據。

2. 選址要素遙感解譯

(一)安全性評價指標遙感解譯

選址要素中的安全性評價指標遙感解譯的重點是對活動斷裂及疑似線性構造影像進行解譯。遙感影像對線性要素有特殊性的表現能力,對各種斷裂的延伸方向和規模大小以及它們的相互關系都能清楚地反映。遙感地質構造解譯需要結合地面地質資料及斷裂構造解譯標志對遙感影像進行解譯和綜合分析。

活動斷裂最顯著的標志是線性影像,主要有兩種顯示形式:一是呈線性延展的色調異常,即線性的色調與兩側面狀地物色調明顯不同,如在山前第四紀沖洪積平原內常出現的由斷裂導致地下水溢出使植被特別發育而形成綠色線狀異常;二是兩種不同色調的分界面呈線狀延伸。當然,具備這兩個影像標志的地物不一定均為活動斷裂,在最終確定這種線性色調是否由斷裂引起,還需參考微地貌標志進行綜合判定。

通常,活動斷裂解譯的微地貌解譯標志表現形式有:一連串負地形呈線狀分布;不同岩性構成的地形三角面呈線狀排列;湖岸呈近於直線狀或不自然的角度轉彎;湖泊群呈線狀分布;河谷、山脊呈直線狀延伸或被切斷;河谷異常平直或銳角急轉彎;不同河道在同一直線上突然變窄或變寬;沖洪積扇群處於同一直線(或弧線)上;支流匯入主流時呈逆向相交(銳角指向主流的上游);水系變形點(散開點、收斂點、拐點等)處於同一直線上;地下水溢出點處於一條直線上。

除上述解譯標志外,一些標志性特徵對解譯斷裂的性質也有著一定的作用。逆斷層的線性影像多呈波狀展布,斷層線常成為色調分界面。正斷層的線性影像特徵,一般在色調異常上寬窄變化較大,延伸不穩定,常呈「尖滅再現」 的特點,並常作為第四系裂谷盆地的邊界出現。平移斷裂表現為平直、光滑的線性影像,兩側微地貌常具有因平移而發生的牽引、錯斷等規律性較強的影像標志。在依據影像標志對活動斷裂進行斷裂類型判譯的同時,區域應力場特徵也是遙感解譯中對新構造斷裂類型進行判斷的一個重要參考依據。

(二)地面選址指標遙感解譯

1.地質災害解譯

地質災害解譯是CO2地質封存選定場地遙感解譯的重點,主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和構造成因地裂縫等。解譯過程中應根據地質災害形成的原理及其形狀、分布特點等進行綜合判斷。採用高解析度衛星影像數據,如SPOT 5、IKONOS、Quickbird、WorldView和GEOEYE等解析度優於2.5 m的數據作為主要遙感信息源;地面塌陷及地表變形解譯採用Radarsat、Envisat、Alos等雷達數據;區域環境地質背景條件及特大型地質災害體的遙感調查,可採用TM/ETM衛星數據進行解譯。地質災害遙感解譯技術路線見圖2-6所示。

圖2-6 地質災害遙感解譯技術路線圖

(1)滑坡:對於大部分滑坡來說,僅依據其獨特的滑坡地貌就可辨認。典型的滑坡在衛片上的一般判釋特徵包括簸箕形、舌形、弧形和不規則形等平面形態,在高空間解析度衛片上能見到明顯的滑坡壁、滑坡台階、封閉窪地和滑坡裂縫等。此外,滑坡地表的濕地、泉水、醉漢林和馬刀樹等,也是滑坡的良好解譯標志。

(2)崩塌:崩塌多發育在陡峭的坡體地段,崩塌體堆積在斜坡平緩地段,表面坎坷不平,影像粗糙;崩塌輪廓線明顯,多呈淺色調,植被稀零;崩塌體上部外圍有時可見到張節理形成的裂縫影像。在遙感影像上,崩塌的陡崖新者,色調淺;老者色調深。陡崖下方有粗糙感或呈花斑狀錐形。有時崩塌壁形成陡坎,受光照方向的影響,整個崩塌壁和崩塌體均被陰影遮蓋,可從其地貌部位和陰影的存在推測其是否為真正崩塌。崩塌解譯除對崩塌規模、性質進行判斷外,還要統計單位斜坡內的崩塌發生的數量、計算崩塌面積及崩塌面積率等。

(3)泥石流:泥石流在大比例尺遙感影像上極易辨認。通常標準的泥石流流域可清楚地看到3個區的情況:在泥石流的形成區一般呈瓢形,山坡陡峻,岩石風化嚴重,鬆散固體物質豐富,常有滑坡、崩塌產生;流通區溝床較直,縱坡較形成地段緩,但較沉積地段陡,溝谷一般較窄,兩側山坡坡面較穩定;沉積區位於溝谷的出口處,縱坡平緩,常形成扇型堆積或沖出錐,扇的輪廓明顯,呈淺色調,扇面無固定溝槽,多呈漫流狀態。近期發生的泥石流,溝床呈淺、亮色調,扇形輪廓明顯,影紋粗糙。

(4)構造成因的地裂縫:構造成因的地裂縫具有延伸穩定、分布不受地形、岩性影響,可切過陡坎、階地等特徵。在平面上,構造成因的地裂縫多呈折線狀、鋸齒狀,呈雁形狀排列;剖面上,呈近於直立、階梯狀、地塹狀。構造成因地裂縫解譯以目視解譯為主。在遙感影像上,由於構造成因的地裂縫可使地表和淺層土壤結構發生變化,造成局部土壤含水量增加、濕度增大或透水性強、濕度減少,甚至使植物種類、長勢發生變化,從而造成色調和紋理上的線性光譜差異。

平原區構造成因的地裂縫一般規模較大,呈線性影像特徵,有的沿已有老地裂縫向前延伸,呈或明或暗的直線或折線狀,有的則呈交叉或平行排列格局,有時通過農田形成一定落差的斷陷陡坎,在影像上呈不同影像特徵;山區,規模較大的地裂縫呈條帶狀色調異常,按形狀可分為直線型、連續型和交叉型。

(5)地面塌陷:已有經驗表明,利用遙感光譜信息通過直接目視解譯地面塌陷效果不甚理想,利用D-InSAR(合成孔徑雷達差分干涉測量)技術是地面塌陷遙感解譯的首選。D-InSAR地表沉降遙感信息提取的測量精度可達到厘米級,在數據比較理想的情況下甚至可達到毫米級。該技術遙感信息的處理流程見圖2-7。

圖2-7 D-InSAR地表形變監測技術路線圖

2.地形地貌解譯

地貌遙感解譯以目視解譯為主,解譯標志主要為圖形(包括平面輪廓、圖案和地表高低起伏)、水系特徵以及色調陰影等。地貌解譯根據地貌影像特徵、高程數據及三維遙感景觀影像,按照一級地貌、二級地貌、三級地貌及微地貌類型逐級解譯。首先從整體地貌的成因、形態入手,選擇具有宏觀特徵的星載遙感影像,確定一級、二級地貌類型單元,如平原、台地、丘陵、低山、中山、高山、極高山等;繼而在不同地貌類型單元內劃分次級地面單元,並採用空間解析度較高的航空、高解析度衛星數據解譯微地貌。在解譯過程中,水系類型是地貌解譯的重要標志,水系的格局間接地反映了岩石的差異、地質構造形式的不同,水系的演變也保留了一些地質構造演變的痕跡。

3.植被遙感解譯

植被分類可以根據不同植被覆蓋區地物光譜特徵的差異,利用遙感影像進行基於光譜信息的計算機自動分類。分類方法可選用植被指數法,監督分類、非監督分類、決策樹分類、數據場聚類和神經網路分類等。

4.地層岩性解譯

重點對沉積岩進行遙感解譯。解譯時,根據不同岩石類型的波譜特徵和形態特徵的變化,從影像上的色調、形態、影紋、水系類型、地貌形態和植被覆蓋程度等方面,結合已有地質資料綜合分析辨認,經野外踏勘和驗證建立解譯標志,達到對岩性(或岩組)的判讀和識別。

解譯過程中需判別沉積岩的岩石組合,大致確定其產狀。由於多數沉積岩成層性明顯,在遙感圖像上顯示出清晰的層理信息,形成單層、夾層、互層或不規則互層形式的層型影紋結構,易於區分。同時,利用其色調、影紋、地形地貌和水系類型等標志,對沉積岩類和岩石類型、岩石類型組合及鬆散堆積物的解譯區分。在遙感影像圖上,一般粒度較粗的單元影紋粗糙,具斑點狀、斑塊狀紋形,樹枝狀水系密集;粒度較細的單元影紋細膩,具斑塊狀紋形,水系較稀疏。且軟硬相間的岩層可清晰地反映出地層走向與傾向。

(三)經濟評價指標遙感解譯

對土地利用現狀進行遙感解譯時,可依據地物的光譜特徵,即地物電磁波輻射的多波段測量值,將這些測量值作為遙感影像分類的原始特徵變數,根據場地的影像特徵採用相應的分類方法,將土地利用類型區分開來。目前,比較成熟的影像分類方法有監督分類、非監督分類、決策樹分類、數據場聚類、神經網路分類、專家系統分類和基於影像紋理信息分類等方法。土地利用遙感解譯還包括對土地沙漠化類型、水土流失狀況和鹽漬化程度等的解譯。

1.土地沙漠化解譯

按照沙丘活動強度分為固定沙丘、半固定沙丘和流動沙丘。各種類型沙丘景觀特徵及遙感影像特徵見表2-5。

表2-5 沙漠化類型分類表

(1)穩定性植物系指在生態環境未被破壞以前,原生植物群系中較穩定的主要植物成分。

1:5萬沙丘解譯可採用美國陸地衛星影像ETM數據,1:1萬的解譯則採用航片或解析度優於2.5 m的衛片如SPOT 5、Quickbird等。首先利用衛星影像先進行單要素解譯,再綜合劃分。其中,植被蓋度可利用ETM衛星影像,通過對影像中植被類型及分布特徵的分析,直接利用植被指數分級統計結果來近似估算植被蓋度。

2.土壤鹽漬化解譯

在衛星影像上鹽漬土解譯標志如下:在乾旱季節獲取的影像上,鹽漬土色調多呈白色—灰白色調;潮濕季節的影像則易於與濕地和軟土混淆。地形上,鹽漬土主要分布於地形平坦的低窪地段。由於雪、冰漫、薄沙、黏土、泥灘等的色調和鹽漬土或鹽沼很相似,因此,在判釋過程中還應考慮地貌及氣候因素等特點。此外,鹽鹼地植被類型多由鹽生草甸類植被組成,常見的有鹽爪爪、鹼蓬、鹽蒿、鹽角菜等,覆蓋度小於50%,因此可根據特有植被類型綜合判釋。

3.水土流失解譯

水土流失強度由土壤侵蝕類型、坡度、植被覆蓋度、溝壑密度、地表組成物質等綜合分析判定。各判定要素採用室內遙感影像多因素解譯與野外地質調查相結合的方法。遙感影像根據解譯比例尺選擇,室內遙感解譯植被覆蓋度、土地利用類型、地形地貌、溝壑密度四個單要素,最後根據各要素特徵劃分水土流失程度。

4.碳源解譯

碳源解譯可以直接利用高空間解析度數據進行直譯。如根據高立的圓柱形及其陰影和煙團陰影來解釋煙囪。

3. 其他專項遙感地質解譯

其他專項遙感地質解譯主要包括土地荒漠化、地質災害、水文地質條件、生態環境地質等內容。

5.7.1 土地荒漠化遙感解譯

5.7.1.1 土地荒漠化解譯分類及其含義

國際《防治荒漠化公約》中按照引起土地荒漠化的營力,分為風力作用下的土地荒漠化(簡稱為土地沙漠化)、流水作用下的土地荒漠化(簡稱為石質荒漠化)和物理化學作用下的土地荒漠化。風力作用下的土地荒漠化,以出現風蝕地、粗化地表及流動沙丘作為標志性形態;水蝕作用下的土地荒漠化,以出現劣地和石質坡地作為標志性形態;物理作用下土地荒漠化主要表現在土壤物理性質的變化,如土壤板結、細顆粒減少、土壤水分減少造成干化和土壤有機物質的顯著下降。化學作用下的主要表現在土壤化學性質的變化,最典型的是次生鹽鹼化。根據發生荒漠化地區的地表綜合景觀特徵,以及遙感解譯調查的可行性指標特徵,分別將三種營力作用下的土地荒漠化程度劃分為輕度、中度、重度等類型。

圖5.44 顯露地表的岩溶地貌影像

5.7.1.2 土地荒漠化遙感解譯標志建立

土地荒漠化遙感解譯主要有直接解譯與間接解譯兩種方法。這里以TM741彩色合成圖像為例進行敘述。

(1)土地沙漠化的解譯標志

1)重度沙漠化土地。主要是流動沙(丘)地類型,在圖像上呈淡黃色,亮度高,顏色均勻,紋理細膩,界線較清楚,解譯標志明顯[圖5.45(a)]。重度沙漠化土地空間分布特徵主要為濱湖平原、沖洪積平原、河流谷地、山地風口和下切河流寬谷的邊灘、階地、洪積扇前緣及谷坡等地貌部位。

圖5.54 地下水溢出帶圖像

4. 地質災害的遙感監測與研究

地質災害的種類很多,火山、地震、滑坡、泥石流、地面沉降、水土流失、沙漠化、鹽鹼化等。遙感資料尤其衛星圖像能大面積、周期性具體而微地把地面實況記錄下來,為地質災害的定時定位監測、預報研究提供極為寶貴的資料。對地質災害的實時監測更是地學遙感發展的一個新方向。

我國是地震較多的國家。地震災害主要是由斷裂的新構造活動引起,多波段多時相遙感資料對大斷裂的新構造活動研究很有效。從遙感資料可以獲得:①查明區域斷裂格架基礎上,把易誘發地震的活動斷裂交切點、端點、拐點,這些都是地殼應力最集中的地段,為孕震及發震構造研究提供非常有用的基礎資料。②對已經發生震災地區的遙感圖像(如唐山地區),為震災調查與評估、地震地質研究提供其他技術方法無可取代的資料。③利用遙感某些特殊影像特徵,進行地震預報與分析,如強祖基等(1991)用多時相NOAA衛星熱紅外圖像對1990年中國與獨聯體邊界齋桑泊兩次強震研究(參閱第十一章有關部分)。④為研究板塊活動及地震預報,美國在聖安德列斯斷裂兩盤各安裝一台紅寶石激光器,利用1972年發射的激光測地衛星反射回來的信號,長期、定位地監測斷裂兩盤精確位移。

滑坡泥石流是交通、水利建設重要自然災害,對我國西北地區交通及長江中上游航行和水利工程危害大、損失重。長江三峽工程的環境地質工作就包括庫區沿江地段滑坡的調查。R.Guillande等人(1991)對安第斯山滑坡災害研究時,把構造、地震、地表徑流以及用數字圖像編制出邊坡坡度大於30°的坡度圖,作為誘發滑坡的因子來研究滑坡。鐵道部遙感工作者通過具體調查,提出用遙感圖像來判定泥石流溝的八條直接解譯標志與統計判別的標准,並據此判定成昆線和普雄工務段的某溝為泥石流溝,採取措施,使1986年7月6日暴雨引發的泥石流的破壞損失減小到最低。

5. 遙感地質解譯方法

遙感解譯方法及應用

一、遙感的概念

近年來,一方面,由於空間科學、信息科學、計算機科學、物理學等科學技術的進步與發展,為遙感技術奠定了必要的技術基礎,另一方面,由於人類生產活動不斷地向深度和廣度進軍,遙感技術得到較為廣泛的應用,因而使得遙感技術獲得了飛躍的發展,已經成為發達國家和一些發展中國家十分重視的一項科學技術。
隨著我國工農業生產的高速發展,人類對自然資源,特別是對礦產資源的需求量與日俱增。

因而,調查與管理資源則成為迫切需要解決的問題。其次,人類的生活環境正在不斷地遭受到人為和自然的污染。例如:工業排污對水體和大氣的污染造成人為的環境污染。而諸如洪水、泥石流、滑坡、森林火災、火山爆發等自然災害,則形成災害性環境,它們都對生命財產造成極大的威脅。
在這種情況下,只有實時監測人為環境污染和自然災害環境的發生,才能更有效地採取防護和治理措施,以減少對人類的危害程度。欲解決上述問題,完全依賴現場觀察已感不足,
於是,由於航空遙感和航天遙感的相繼問世便能獲得大范圍的地面遙感圖像和實時動態信息,所以,這兩種遙感方式則成為自然資源的調查與管理,環境的監測與災害預報的一種新的探測手段。

(一)遙感的概念
遙感顧名思義就是遙遠的感知。即藉助於專門的探測儀器,把遙遠的物體所輻射(或反射)的電磁波信號接收紀錄下來,再經過加工處理,變成人眼可以直接識別的圖像,從而揭示出所探測物體的性質及其變化規律。屬於空間科學的范疇。是物理、計算數學、電子、光學、航空(天)、地學等密切結合的新興學科,對工農業、國防、自然科學研究具有重大的意義。

1各類地質體的電磁輻射(反射、吸收、發射等)特性及其測試、分析與應用;
2、遙感數據資料的地學信息提取原理與方法;
3、遙感圖像的地質解譯與編圖;
4、遙感技術在地質各個領域的具體應用和實效評估。
(二)遙感平台(分類)
指放置遙感器的運載工具。按高度可分為航空和航天平台。在不同高度進行多平台遙感,可獲得不同比例尺、解析度和地面覆蓋面積的遙感圖像。

1、航空平台:是指在大氣層內飛行的飛行器,高度為100m—30km,主要有飛機、直升機、飛艇、氣球等。
2、航天平台:是指在大氣層之外飛行的飛行器,高度為幾百—幾萬公里;如人造地球衛星、探控火箭、宇宙飛船、太空梭、太空站等。
(三)遙感的發展簡況
1839年第一張黑白航片問世到20世紀30年代,主要應用於軍事偵察,1941年出版了《航空照片應用與判讀》為各方面應用提供了理論基礎進入20世紀50年代,蘇美廣泛應用,黑白、彩色航片進行軍事、地質測量,取得明顯效果。1957年蘇聯發射第一顆人造衛星, 1972年美國發射第一顆地球資源衛星 (ERTS即MSS其解析度80m)後改為陸地衛星(Landsat 5—7即TM、ETM解析度達30m和15m),由於具有快速、動態、多時相、質量好,成本低等特點被廣泛應用。

我國1970年4月24日發射人造地球衛星(東方紅1號),1971年3月3日發射科學實驗衛星,並回收,至今共發射17顆返回式衛星;中國風雲系列氣象衛星(包括3顆極軌衛星和一顆同步衛星)已經能獲取全球多種氣象數據;中巴地球資源衛星於1999年10月14日升空至05年第二顆已發射升空。經過近30年的努力,我國已形成較為完整的遙感衛星技術系統和實用化的應用系統,進入同地理信息系統和全球定位系統相融合的產業化進程。

二、遙感資料的特點及其解譯方法
這里所謂的遙感資料,主要是指目前通用的航、衛片及其數字化資料。
(一)航衛片特點
1、航空照片
航空照片可分為全色黑白、天然彩色、紅外彩色、多波段航空像片等;其為中心投影,偏斜度不超3度,中心部分准確,邊緣畸變;按航帶重迭56-60%和15-20%,需在立體鏡下觀察來識別物體,影象細部明顯優於衛片。
2、衛星照片
衛星遙感影像有彩色和黑白,彩色圖像又有真彩色、假彩色之分等。即各類不同的衛星數據:分掃描和攝影,早期為地球資源衛星(ERTS)的MSS多中心掃描片,現在各類不同解析度的衛星數據非常多,鑒於經濟、實用及項目工作要求等實際情況現我省各行業絕大部分利用TM或TM/ETM數據進行各類遙感解譯工作。我院現全省TM、TM/ETM數據已購置全(見圖)。

三、遙感資料特點及其解譯方法
遙感解譯方法、原則和程序
遙感解譯:即為從遙感圖像中識別和提取某種影像,賦予特定的屬性和內涵以及測量特徵參數的專業化過程。
遙感地質解譯:機助地質解譯有兩種方式,一是以數字遙感影像為信息源,以ERDAS、MAPGIS、 PCI 和PHOTOSHOP 等軟體為解譯平台,根據地質體遙感解譯標志,解譯圈定岩性、構造、接觸關系、地質災害和土地荒漠化等地質現象;二是以遙感影像為背景,疊合專題地質圖層,結合典型地質體影像特徵,進行對比修正解譯。
以遙感資料為信息源,以地質體、地質構造和地質現象對電磁波譜響應的特徵影像為依據,通過圖像解譯提取地質信息,測量地質參數,填繪地質圖件和研究地質問題的過程(行為)。遙感數據的收集,它包括遙感數據、地理數據和地質資料的收集,是遙感地質調查工作的基礎。

以前通常是目視解譯為主,現在一般是在計算機上以人機對話方式進行識別和解譯工作,其基本方法有五點:
1.解譯是認識實踐的反復過程,首先要熟悉、吃透本工作區域的有關資料(即地質、地貌、水文、氣象、植被、土壤、物探、化探資料及前人各類工作成果);分析研究前人對區域地質遙感解譯成果的合理、可靠程度,弄清遙感資料能解決的地質問題和已解決及有待解決的地質問題。地質體的性質是多方面的,主要包括物理性質與化學性質兩大類,遙感主要是反映地質體的光譜特徵信息,對全面認識地質體而言,有其局限之處。
遙感影像記錄的是地質體光譜反射(SAR為後向散射)和輻射特徵,地質體性質和表面特徵不同所反映出的光譜特徵差異可通過色、形、紋、貌四種影像特徵要素加以表徵。

3.對比分析,有條件要依據不同比例尺、片種、時代、季節、波段、毗鄰地段進行對比,了解解譯標志變化與地質體、地質現象間的關系,提高認識。
由於一種類型遙感圖像只能反映一個時期、一種解析度、一個最佳波段組合的圖像,因此在地質解譯中往往受到信息源的限制,影響解譯效果。如工作需要或有條件獲取更多類型遙感數據時,應充分應用這些信息進行綜合地質解譯。為了減少雲、雪及植被覆蓋對地質體的影響,應選擇最佳時相圖像作解譯。當仍不能避讓覆蓋時,可選擇其它時相圖像對覆蓋區作補充。
另外,解譯中要注意研究不同地質體在各波段圖像上的影像特徵,通過單波段圖像中不同地質體波譜特性的反映,進一步深化地質解譯。在單波段不同地質體波譜特性研究的基礎上,再選擇合適、有效的圖像處理方法進一步增強或提取有效的地質信息,因此遙感解譯地質圖應是多源遙感數據解譯的綜合結果。

4、資料分析
遙感數據是遙感地質解譯必需的基礎數據源。為了最大限度地利用遙感數據提取地質專業信息,應系統地了解掌握各類遙感數據的基本技術參數、地學特徵,確保數據類型、最佳波段和最佳波段組合的選取。
1)了解和掌握資料的技術參數,如成像時間、季節、成像儀器、波段、經緯度、太陽高度角等,供解譯時參用。
2)分析研究前人對區域地質遙感解譯成果的合理、可靠程度,弄清遙感資料能解決的地質問題和已解決及有待解決的地質問題。
3)在明確前人解譯成果中哪些是可以直接利用後,明確本次工作力爭突破的重點和難點。
4)為合理選擇新的遙感數據源、數據源組合及遙感地質信息處理方案提供依據。

5、解譯的原則應採用由已知到未知、從區域到局部、先易後難、由宏觀到微觀,從總體到個別,從定性到定量,循序漸進,不斷反饋和逐步深化的方法進行工作;邊解譯邊勾繪,同時予以編錄(填寫解譯卡片)。指出成果及問題解決途徑。

四、遙感解譯方法、標志及其綜合應用
為了准確進行遙感地質解譯,解譯者首先應具備一定的地質、遙感知識;其次應對解譯區的地質基礎、構造格架、災害地質、地形地貌和水文情況等要有粗略的了解。常用的解譯分析方法有:
(一)直判法
根據不同性質地質體在遙感圖像上顯示出的影像特徵、規律所建立的遙感地質解譯標志或影像單元,並在遙感圖像上直接解譯提取出構造、岩石等地質現象信息,實現地質體解譯圈定與屬性劃分。

首先,從已掌握地質情況或建立解譯標志的區(點)出發,垂直地質構造走向(即沿地質剖面)進行解譯,通過解譯掌握地層層序與變化,了解調查區域的基本地質狀況;然後,再由線(剖面或路線)沿地質走向向兩側延伸解譯,進而完成面的解譯。區調中所採用的標志點、遙感點、線以及路線間的延伸解譯,就是採用由點到線、由線到面的原則進行的。在實施解譯中,也可根據實際情況採用點面結合、面中求點的方式。具體解譯方法為:
1)遙感剖面地質解譯
在室內初步掌握測區地質情況及遙感影像特徵的基礎上,選取地質構造簡單、岩石地層出露較齊全、影像特徵清楚的地區,垂直地層或構造走向布置多條地質剖面進行系統的遙感地質解譯。通過解譯,按影像組合規律劃分影像單元,作為遙感解譯草圖的編圖實體,即編圖單位。

2)區域性擴展解譯
在完成標志性剖面解譯後,以已知解譯結果為基礎,按照由點到線到面、由易到難的原則,向標志性剖面外圍逐步擴展以至全測區的地質解譯。解譯中要充分參考已有的地質資料和圖件,採取編譯結合的方式進行。
解譯時,要從已掌握地質情況或建立解譯標志的地區開始,在熟悉地質影像特徵,掌握解譯技巧後,再擴展到相同地質條件、相同影像特徵的未知區作解譯。進行野外調查驗證工作,是建立遙感影像解譯標志的主要手段,特別是遙感影像解譯工作程度較差地區更是必要的調查手段。對重點地區進行深入的實地調查可能會有所發現而令資源與環境遙感調查藉此更加豐富。通過野外調查、查證,一是可以確定各類解譯結果;二是可以對解譯不準確部分進行修定和補充,從而提高解譯資料與成果圖件的可靠程度。

在彩色攝影圖像中,地物的紅、綠、藍三原色或黃、品、青補色三原色及其不同組合呈現的五顏六色,是地物顏色的直觀表現。如果是多光譜彩色合成圖像,圖像中的紅、綠、藍三原色或黃、品、青三間色及其不同比例組合形成的假彩色,只是代表了不同地物反射特徵的差別,從而達到利用其特徵區分不同地物的目的。
2)形狀特徵
目標物在不同比例尺的遙感圖像中以形狀大小構成不同的形態標志特徵,是界定和識別目標物的重要解譯標志。各類目標物在圖像中的形態特徵是以點、線、面等組所組成的形狀加以區別的。
(1)點影像特徵
點的幾何含義是沒有量的概念,但在遙感圖像中肉眼可識別的點,往往是由數個或數十個像元點組成的色調(彩)組合,它們代表了地面一定面積內各種目標的綜合反射率。因此,影像中的點又有量的概念。

影像中的點則是色調或色彩的直觀表現,這些差異不同的點的色調(彩)代表著不同點狀物體反射特性的差異。在自然界中,相同或相近波譜特性的目標物往往具有一定規律的排列形式,它們在遙感圖像中也就以不同排列形式的點狀影像特徵組合揭示目標物的屬性。
(2)線影像特徵
線影像是相同性質點影像連續的線狀排列。線影像可以是人文活動或地形地貌、河流水系等自然形態的線狀痕跡的表現,也可以是線狀地質體或地質現象的線形影像特徵。從遙感地質解譯角度,線性主要指非人文活動的地學線性地質體或地質現象,它們往往代表斷裂、節理、破碎帶、變質構造、岩脈、岩層產狀、不整合,以及地形水系等自然線狀跡線。
(3)面影像特徵
面影像是地物空間形體性質相同的點影像的集合,即

不同形態面狀物體在二維投影平面顯示出的面狀形態特徵。通常所見面狀影像有脈狀、板狀、透鏡狀、渾圓狀、橢圓狀、環狀和不規則狀等。這些面狀形態特徵往往以相互間獨特的色調(彩)特徵顯現出來。與面狀影像相關的地質屬性有侵入岩體、岩脈、斷層面、岩層面及不同組合的岩層條帶、構造岩塊等組合形式。
它是地質體幾何形態特徵的直接顯示。影像規模可從幾個到幾千個像元,甚至更多。
(4)紋形特徵
紋形影像是指圖像具有相同或相似形態影像組合顯示出一種特徵的紋形圖案。這些紋形圖案是相同或相似岩性構成的微地形地貌、影紋結構、水系類型等地物景觀影像的直接表現。

(5)地形地貌特徵
地表地物的地形地貌特徵在圖像上的顯示具有一定的規律性,即地貌類型、形態及組合形式不同,反映的岩性、岩石類型也不同。
2、遙感地質解譯標志與描述方法
(1)色調(彩)標志
色調(彩)是解譯區分不同性質地質體的重要標志,其色調(彩)的不同,所反映的地質體屬性不同。它通常以色斑、色團、色塊、色帶等特徵顯示,應用中應針對黑白圖像和彩色圖像的差別採取不同的描述方法。
黑白圖像:可按灰階變化分為黑色、暗灰、深灰色、灰色、淺灰色、淡灰、灰白色及白色八個級別描述。
彩色圖像:可按色譜變化分為淡紅、紅、深紅、淡黃、黃、深黃、淡綠、綠、深綠、淡青、青、深青、淺藍、藍、深藍、淡品、紫、深品、白色、灰色及黑色等基本色彩級別進行描述。

(2)形態標志
地質體的空間產出形態(狀)影像特徵是區分侵入岩體、構造和岩脈的重要解譯標志。通常劃分為點、線、面三種形態加以描述。
點:按其分布密度分為麻點狀、斑點狀和稀疏點狀、密集點狀;
線:按線狀形態分為環線狀、直線狀、折線狀、弧線狀、線帶等形狀及規模(單位:km)加以描述。
對環線狀影像應進行形態、空間組合關系、規模和成因類型的描述。其環狀形態可分圓狀、半圓狀、橢圓狀、似圓狀;空間組合關系可分單環、同心環、外切環、鏈環、復式環等影像形式;環形規模可按直徑劃分為大(直徑>50 km)、中(直徑7.5~50 km)、小(直徑<7.5 km )三種類型;地質屬性可劃分為侵入 岩、火山、構造、與成礦有關四種成因類型。

面:按形態分為不規則狀、塊狀、脈狀、透鏡狀、「啞鈴狀」、「鞋底狀」等多種形態。它是侵入岩體、雜岩體的重要解譯標志,描述的重點是邊界形態和內部組合形態特徵。
(3)影紋結構標志
主要是以地物表面影紋結構組成的一種花紋圖案影像特徵作為岩類劃分、岩石類型細劃、構造信息提取與類型劃分的重要解譯標志。通常劃分為下述影紋結構類型加以描述:
層狀影紋
由層狀岩石信息顯示,主體反映地層類。按組合規律可細分為單層狀、夾層狀、互層狀、不規則互層狀及帶狀等形式。

非層狀影紋
由非層狀岩石(主指岩體)顯示。因岩石類型復雜,影紋結構形式表現不一,除邊界形狀描述外,對於內部影紋結構應根據具體圖案自行命名即可。應注意的是,影紋結構特徵不同,代表的岩性也不同。
環狀影紋
主要針對空間產出形態呈環狀影像體內部信息特徵的描述,它是岩石類詳細劃分的遙感影像依據。實踐表明,同一侵入岩體內,其微細影紋結構的差異,反映的是岩石結構的變化。實際應用中,盡量結合工作區具體情況,按影紋結構形象自命名即可。
圈閉半圈閉影紋
指相同特徵的層狀影紋的對稱分布,弧形圈閉或半圈閉,直接反映褶皺構造現象的存在。

其它影紋形式
網格狀:由兩組以上的線性影紋互相穿插、切割所構成的影紋結構圖形,主要反映節理、裂隙、斷層或脈岩體的相互作用,如菱格狀、肋骨狀、方格狀影紋等。
壟狀:堅硬的沉積岩層、脈岩以及冰川終磧堤所形成的脊壟狀影紋。
鏈狀、新月狀:均是沙漠地貌的典型影像特徵,新月狀影紋在河漫灘沉積沙中也可出現。
斑點狀:森林、植被所形成的麻點狀影紋,點的稀密、大小與植被覆蓋程度有關,也與圖像比例尺有很大關系。
斑塊狀:以不同顏色的斑塊影紋圖案顯示地質體屬性的差異。如岩體、鹽鹼地、沼澤地、植被覆蓋區等。影像特徵是在背景色調(彩)上出現基本一致的其它色調的塊狀體(花斑),形狀不規則,雜亂分布。在中—低解析度衛星圖像上,多期火山岩噴發區也會呈現這樣的影紋。

疊置影紋:反映的是構造超覆現象。描述不同構造塊體影紋結構的不協調性,如影紋斜交、色彩差異、邊界性質等。
在對地物的影紋描述時,還會出現上述影紋外的其它圖案,描述時可根據圖案的實際形態,用人們熟悉的、生活中常用的圖案名稱加以描述。對於兩種或兩種以上的組合圖案,可用組合影紋加以描述。
(4)地形地貌標志
地形地貌特徵差異是地表地質體依屬性不同,在內外營力作用下的綜合產物。特定的地形地貌類型、形態、形態組合間接地反映了地質體屬性特徵的變化規律,是地層、岩性、構造現象解譯區分的重要標志。根據地質解譯內容不同,地形地貌標志可劃分為下述兩種類:

構造類
幾何形態標志:它是以幾何形態特徵顯示斷裂構造的存在。主要標志形式有陡坎、三角面、透鏡體、菱塊體、環狀體及環放體等。
構造地貌標志:它是以地貌形態特徵顯示褶皺、斷塊及斷陷等構造現象的存在。主要標志形式有單面山、褶皺山、斷塊山、斷陷盆、飛來峰等。
微地形地貌特徵標志:它是以微地形規律顯示,顯示斷裂構造現象的存在。主要標志形式有串珠狀負地形、鞍狀脊等。
地形地貌單元差異:它是以地貌單元突然變化顯示斷裂的存在。如平原與山脈之間的分界線等。
岩性類
被狀地形標志:地形形態如被,反映的是現代火山噴發熔岩。
板狀、條帶狀、壟崗狀標志:反映的是單一岩石或岩石組合類型。
環形標志:反映的是侵入岩體、火山機構等。

(5)水系類型標志
水系是由多級水道組合而成的水文網,它常構成各種圖形,在遙感影像上十分醒目。由於地質環境特徵不同,水系類型所反映的地質現象不盡相同。雖然,自然界中的水系類型較多,如樹枝狀水系、羽毛狀樹枝狀水系、扇狀水系、束狀水系、辮狀水系、帚狀水系、鉗狀溝頭狀水系、格狀水系、角狀水系、放射狀及向心狀水系、環狀水系等等,但可直接或間接作為解譯區分岩性或構造的標志,主要有下列幾種類型:
扇狀水系、束狀水系、辮狀水系、帚狀水系標志類
它們是解譯區分第四系鬆散堆積物的解譯標志。
扇狀水系:多發育在河口三角洲和洪積扇上。水流沿著扇面地形突然撒開,形成細而淺的放射狀沖溝,總體呈扇狀(圖版4.8a)。
辮狀水系:多發育在寬闊的平原區,尤其是河流從山區突然進入平原區的河段最為常見。水流形成的多條水道互相穿插、交織在一起,形似於辮。

格狀水系標志類
它們是區分節理和斷裂構造的解譯標志。
格狀水系是一種嚴格受兩組斷裂、節理構造控制的水系,呈方格狀或菱形格狀。方格狀水系的1~3級水道均很平直,並以直角相交。它們一般是沿斷層或節理發育的。格狀水系主要出現在裂隙發育、堅硬而穩定的岩層中,如塊狀砂岩、花崗岩、大理岩、灰岩地區等。格狀水系有豐字形水系和角狀水系兩種變種。其中的角狀水系是一種嚴格控制河流流向急劇改變,並呈現規律性變化,受斷裂控制的一種水系類型。
3、放射狀及向心狀水系、環狀水系標志類
它們是解譯區分岩體、環狀斷裂、火山口、火山機構的解譯標志。
放射狀及向心狀水系:水道呈放射狀由中心向四周延伸的水系稱放射狀水系。多發育在火山錐和穹隆構造上升區,溝谷一般切割較深,多呈「V」形谷,兩側常發育有短小的支流或沖溝;水流從四周向中心匯集的水系稱向心狀水系,多發育在湖盆、窪地、坡立谷和局部沉降區。

環狀水系:常與放射狀水系同時出現,共同組成「車輪狀」水系。沿花崗岩岩體上的環狀節理、穹隆構造上的岩層層理、片理均能形成環狀水系。
鉗狀溝頭狀水系,它們是南方碳酸鹽岩的解譯標志。

各類解譯標志通常可分為直接標志和間接標志,間接標志是通過與之相聯系的內在因素表現出來的特徵,推理判斷其屬性,標志與目標間不直接對應。

1.         直接標志:
在遙感圖像上能直接見到的形狀、大小、色調、陰影、花紋等影像特徵,稱作直接解譯標志。
1)影象的形狀、大小:任何物體都有一定形狀、大小,可以單獨識別,如河、湖、耕地、居民點、火山錐(口)、道路、山丘等。(地物的幾何形態與圖象的比例尺、解析度有關。比例尺越大,解析度越高,地物細節顯示越清晰。

2)色調和色彩:物體的顏色,彩色片的顏色,由於吸收、反射差異顯示為不同色彩,有利於區別物體。
3)陰影:它是形態和色調的派生解譯標志。陰影也具有不同的形狀、大小、方向,色調一般為黑色。陰影可分為本影和落影:前者指物體未被陽光直射的陰暗部分;落影指地物在光照下的投影。(如雲、山體陰坡等)。

4)圖案花紋:遙感圖像上的地物,其細節不外由點、斑、條、格、紋、壠、柵、鏈等影紋組成。並有規律地重復出現而構成各種圖案。影紋圖案是地物的形狀、大小、色調、陰影、小水系、植被、微地貌、環境因素的綜合顯示。它可以宏觀地反映大面積出露的一種地物。
變質岩中山
5)影象結構:物體表面的光滑與粗糙,造成吸收、反射光譜的差異、影響色調深淺變化。
6)位置布局:物體組合的必然性,依存關系,如某一種岩體、線、環形構造、河流、村鎮等。

1)水系:分布特徵、形態、密度、方向性、均一性、沖溝形態、水系格局、主支流交匯等,反映構造、岩性、氣候、成因等。(如水系均勻的地區表示該區岩性抗風化剝蝕能力和裂隙發育都比較相近;沖溝形態與組成沖溝的物質岩性有關等;如花崗岩多呈樹枝狀水系花紋;火山岩特別是火山機構附近則多為放射狀水系花紋及熔岩流動范圍等)。
火山岩特別是火山機構附近則多為放射狀水系花紋及熔岩流動范圍
復錐迭聚的火山錐——五大連池第四紀火山群之一,卧虎山火山錐口由四個火山錐口迭聚而成的。外面也被開墾但火山外型可見。

2)地貌形態:類型、形態、微地貌、脊、坡、階地、沖積扇、山頂等表示不同岩石類、構造,(如熔岩陡,凝灰岩緩,玄武岩成台地)。

6. 地質災害調查監測

積極開展「汶川」地震地質災害應急排查,指導群眾成功避險;配合水利部完成10個堰塞湖回風險調查評價答;完成地震災區84個縣(市)次生地質災害遙感解譯和綜合評估,為防範地質災害提供可靠信息數據;完成災區資源環境承載力評價,為土地利用規劃、地質災害防治規劃及災後重建提供重要依據;完成《汶川地震地質災害圖集》編制。

地質災害監測預警示範區建設穩步推進。汾渭盆地建立地面沉降與地裂縫監測網路,及時為西安地鐵建設提供重要資料。

7. SPOT數據影像解譯在濟南市新城規劃地質災害危險性評估中的應用

梁鳳英1 田文新2

(1.山東省地礦工程勘察院,濟南250014;2.山東省遙感技術應用協會,濟南250014)

作者簡介:梁鳳英(1967—),女,高級工程師,從事水工環、地質勘查、災害評估、資料庫等工作。

摘要:法國SPOT2.5m 全色波段與10m 多光譜融合數據圖像,影像清晰,層次分明,對自然出露的地形地貌和居民地以及各類工程都有清晰的表現,更重要的是在地質災害調查評估工作中,對分布零散的崩滑流、地面塌陷等地表可觀的地質災害點,SPOT數據圖像顯示出了其不同的影像特徵。根據這些不同的影像特徵,通過計算機處理和MAPGIS合成,就可准確快捷全面地查明區域地質災害的分布,為一些大的工業園區、產業帶、新城鎮等地質災害危險性評估提供依據。本文以濟南市東部產業帶為實例,論述了SPOT數據影像(2001年成像)解譯在地質災害危險性評估中的應用。

關鍵詞:城市規劃;地質災害;SPOT影像

0 引言

遙感是一門新技術新方法,具有居高俯視、視域廣、信息豐富、定位準確等特點,遙感信息中有地理信息系統所需的空間信息和屬性信息,便於遙感與GIS相結合(彭望琭,2002)。特別是SPOT2.5m全色波段與10m多光譜融合數據圖像,可形成1∶1萬數字影像圖,經多功能處理後能清楚地反映出各種地質災害內容,適宜於地質災害調查與評估(Thomas,2003)。在濟南市東部產業帶建設工程地質災害危險性評估工作中,首次利用了該數據圖像對區內的地形地貌、水系分布以及石灰岩採石場(坑)范圍、鐵礦采坑及采空塌陷區范圍和採石崩塌(陡坎)地段等地質環境條件和地質災害的發育分布情況進行了解譯,取得了較好的應用效果。

濟南市東部產業帶位於濟南市東部,距市區約4km左右,規劃總面積約為480km2。規劃建設用地約為120km2,人口規模70萬~90萬人。

產業帶地處丘陵山區的山前地帶,山間平原與山丘相間,總體地形為南高北低,平原區一般標高50~100m,南部山丘標高在200~400m之間。地貌類型屬剝蝕堆積地貌類型,剝蝕殘丘多為渾圓狀,主要有蓮花山、鳳凰山、圍子山等,殘丘間為山間溝谷沖積平原。

濟南東部地區總體上是一個以古生代地層為主體的北傾單斜構造,出露的地層主要為奧陶系石灰岩,西南部漢峪山區有寒武繫上統灰岩出露,其餘大多為第四系鬆散堆積物所覆蓋。

由於區內殘丘出露的奧陶系馬家溝組灰岩多為良好的建築材料,山體開采嚴重,形成眾多的採石場和崩塌隱患點;此外,濟南市東部產業帶郭店鐵礦區內中、小型鐵礦分布較多,開采歷史悠久,區內分布有露天采坑和地下采空區引發的采空塌陷。

1 遙感信息資料圖像處理及地質災害信息提取

1.1 遙感圖像資料

經查詢和遙感資料質量篩選,遙感解譯工作主要採用2001年10月成像的法國SPOT 2.5 m全色波段與10m多光譜數據圖像融合資料。該圖像資料信息豐富,層次分明,基本上可以反映工作區的地形地貌特徵及人類工程活動現狀,其圖像質量可滿足本次地質災害遙感解譯工作的需要。

1.2 遙感資料幾何精度

為滿足地質災害遙感解譯工作精度的要求,遙感圖像幾何校正工作以工作區1∶1萬、1∶2.5萬地形圖為基礎圖件進行地物控制點選取及量測工作,形成與工作區地形圖一一對應的數字影像圖,保證了地質災害遙感解譯工作影像資料的幾何精度。

1.3 地質災害信息提取

為滿足地質災害專題信息提取工作的要求,突出工作區內的石灰岩採石場(坑)、鐵礦采坑及采空塌陷區、採石崩塌地段等地質災害內容,對工作區圖像進行了2.5m全色波段與10m多光譜數據圖像融合處理、比例擴展、直方圖正態化等圖像處理工作,突出了工作區地質災害信息。

1.4 地質災害遙感解譯圖編制方法

對計算機形成的1∶2.5萬數字影像圖輸出到相紙上,採用聚酯薄膜蒙繪解譯及計算機屏幕上互動式解譯的綜合方法,依據遙感解譯標志圈定了工作區地質災害內容。依據影像圖及地形圖上同名地物點進行了幾何校正配准工作,對圖名、圖例及解譯內容進行整飾,形成工作區地質災害遙感解譯圖。

2 地質災害遙感解譯標志識別

關於遙感解譯標志識別詳見《遙感數字圖像處理》(湯國安等,2004)。

2.1 石灰岩採石場(坑)遙感解譯標志

石灰岩採石場(坑)是人類採石活動所致的一種人工地貌,其主要表現為對自然山體地形特徵、植被等地貌景觀的破壞,也是崩塌的發育場所。在遙感影像上不規則的小路延伸到採石場內,原有連續的影像特徵出現異常,影像上出現色調較周圍地物淺、呈不規則斑塊狀影像特徵。新採石場在影像上呈較均勻的淺色調影像特徵。老採石場由於局部有稀疏的草木及碎石堆的影響,反映為淡紫色影像特徵。石灰岩採石坑處在地形相對較低的部位,石灰岩開采後往往因積水或填埋,影像上反映為較深色調特徵(見照片1)。

照片1 石灰岩採石場(坑)影像

2.2 鐵礦采坑及采空塌陷區遙感解譯標志

鐵礦采坑及采空塌陷區是人工采礦所引起的地質災害,塌陷使原有的地表特徵發生變化,形成較周圍低的低窪區,由於潮濕或積水影像上色彩及紋理特徵明顯,反映為紫色調影像特徵(見照片2)。

照片2 鐵礦采坑及采空塌陷區影像

2.3 採石崩塌地段(陡坎)遙感解譯標志

在工作區主要為開採石灰岩後形成的陡坎,由於岩石破碎所形成崩塌。崩塌區在影像上向陽面形成較為清晰的深淺不同的色異常特徵,在陰影面形成寬頻狀深色調異常特徵(見照片3)。

照片3 採石崩塌地段(陡坎)影像

3 地質災害分布特徵

3.1 石灰岩採石場(坑)分布特徵

根據影像特徵,綜合分析石灰岩採石場(坑)主要分布在工作區西部及工作區南部的將山、蓮花山、鳳凰山、圍子山—狼貓山、王嶺山、瓦屋脊北山一帶,多發育在奧陶系石灰岩分布區,僅在港溝鎮南、蓮花山北發育在寒武系石灰岩分布區。少數採石坑分布在西棗園南,彭家莊西一帶。由於岩石出露,影像特徵及野外均易識別。

3.2 鐵礦采坑及采空塌陷區分布特徵

鐵礦采坑及采空塌陷區主要分布在西頓邱-南頓邱一帶,多沿圍子山東坡、丘山北坡岩漿岩與奧陶系石灰岩接觸部位發育,與鐵礦的賦存規律和鐵礦的開采程度相一致,由於采空塌陷後坑內有水或人工填埋後濕度較大,影像特徵明顯,便於野外識別。

3.3 採石崩塌(陡坎)地段分布特徵

採石崩塌主要發育在將山、鳳凰山、蓮花山、圍子山等石灰岩採石場開采規模大的陡坎部位,由於陡坎部位節理裂隙發育、岩石風化破碎較嚴重,從而引發崩塌。

4 結論及建議

從地質災害遙感解譯圖成果資料看,SPOT2.5m全色波段與10m多光譜融合數據圖像對解譯地表出露的如採石崩塌、開挖深坑邊坡穩定性、采空塌陷坑等地質災害分布、規模以及演化等方面有獨特的技術優勢,通過野外驗證工作,其解譯的成果可靠。全區共查明石灰岩採石場30餘處,較大崩塌點18處,深大鐵礦露天采坑4處,地面采空塌陷5處,為濟南市東部產業帶地質災害危險性評估提供了重要的地質災害信息。

但在解譯過程中也發現該數據影像對岩溶發育、引發地面塌陷的鐵礦采空區等埋藏在地下的致災因素顯得無能為力,還需要輔以綜合物探、鑽探等手段,才能更加全面准確地評估區內地質災害的危險性。

參考文獻

彭望琭.2002.遙感概論.北京:高等教育出版社

Thomas,M.Lillesand著,彭望琭譯.2003.遙感與圖像解譯.北京:電子工業出版社

湯國安等編著.2004.遙感數字圖像處理.北京:科學出版社

8. 遙感技術在地質災害調查與監測中的應用

熊盛青聶洪峰楊金中

(中國國土資源航空物探遙感中心,北京,100083)

【摘要】遙感技術已成為區域地質災害及其發育環境宏觀調查的不可缺少的先進技術之一,在地震(活動性斷裂)、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地質災害的調查、監測和研究工作中已發揮了重要的作用。本文簡要介紹近年來利用遙感技術進行地質災害調查與監測的成果,並展望其發展趨勢。

【關鍵詞】地質災害遙感影像解譯綜述

地質災害是指在地球的發展演變過程中,由各種自然地質作用和人類活動所形成的災害性地質事件(潘懋等,2002)。地質災害包括突發性的,如火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等,也包括漸進性的,如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。現代航天技術和遙感技術的飛速發展不僅為地球資源與環境監測研究開辟了廣闊的前景,而且為地質災害的調查和研究提供了嶄新的手段。長期以來,遙感技術已經成為對區域地質災害及其發育環境宏觀調查的不可缺少的先進技術,在地震(活動性斷裂)、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地質災害的調查、監測和研究工作中發揮了重要的作用,為山區大型工程建設的環境災害調查及防災減災工作作出了重要貢獻。

1 在斜坡地質災害調查工作中的應用

1.1 斜坡地質災害發育環境遙感調查

崩塌、滑坡、泥石流等斜坡地質災害的分布發育主要受地形、地貌、地層岩性、地質構造、新構造活動、氣象以及人為活動等多種因素的制約。要了解崩塌、滑坡、泥石流等斜坡地質災害的區域分布規律,必須首先了解這些因素的空間分布特徵。因此地質災害發育環境的調查常常是斜坡地質災害(崩塌、滑坡、泥石流等)遙感調查的重要內容之一。

以滑坡為例。在遙感影像上,滑坡常常沿著地球應力形變的形跡——線性構造分布,並多產在不穩定物質覆蓋的地區。期望通過遙感預測每一次滑坡的發生相當困難,但通過對不同時相遙感資料的對比分析,就可以對地表線性構造和不穩定物質覆蓋區進行解譯和判斷,從而預測、圈定滑坡地質災害易發區,對已發生的滑坡地質災害進行調查。

在20世紀80年代初期,主要利用TM遙感影像,通過分析滑坡發育的地質環境、自然環境條件和社會經濟環境條件等因素的影響、作用,間接研究、推斷區域內滑坡發育的可能性;同時利用重點區域的1∶1萬~1∶5萬航空遙感影像,識別典型滑坡體,檢驗滑坡發育環境研究的正確性。

以三峽庫區為例,原地質礦產部地質遙感中心(現中國國土資源航空物探遙感中心,以下簡稱航遙中心)先後開展了「長江三峽工程庫區被淹城鎮選址方案的遙感地質穩定性評價」

地礦部地質遙感中心.「長江三峽工程庫區被淹城鎮選址方案的遙感地質穩定性評價」研究報告.1986、「長江三峽工程前期論證階段庫岸穩定性研究」

地礦部地質遙感中心.「長江三峽工程前期論證階段庫岸穩定性研究」研究報告.1986、「長江三峽地區遙感信息的斷裂構造解譯及對壩區穩定性初步評價」

地礦部地質遙感中心.「長江三峽地區遙感信息的斷裂構造解譯及對壩區穩定性初步評價」研究報告.1986等工作,初步揭示了庫區主要地質災害(崩塌、滑坡、泥石流)與地質環境發育的關系。薈萃1985年航攝的1:6萬彩紅外航片解譯及地面攝影,結合工程地質勘查和試驗資料編輯而成的《長江三峽滑坡崩塌》圖集,精選了220餘幅長江三峽地區大型滑坡、崩塌及變形體照片,以簡要文字闡述了其所處的自然地質環境、形態結構特徵和形成機制,並對穩定性做出了評價。研究認為,區域滑坡地質災害的發生,多是老崩滑體受暴雨誘發或載入誘發兩種類型復活的結果。2003年7月13日發生的湖北省秭歸縣千將坪滑坡,即是老滑坡體上的數個滑體為持續強降雨誘發復活的結果,其運動方式為高速厚層推移式滑動,滑距大於200m(王治華等,2003)。

1.2斜坡地質災害的遙感判譯

在遙感影像上,通過人機交互解譯的方式,進行斜坡地質災害影像光譜、紋理、地形、地貌、覆蓋植被等的分析,確定災害體的分布位置、面積、產出的地質背景等屬性,是斜坡地質災害遙感調查的重要內容。長期以來,我國遙感工作者在崩塌、滑坡、泥石流的遙感解譯方面積累了豐富的經驗。航空立體像對(黑白、標准彩色、彩紅外)已經廣泛用於識別滑坡、崩塌、泥石流等災害體和易發災害的地帶;衛星、雷達和側向掃描測距系統更擴展了這些方面的能力。在目前的調查研究工作中,多採用航片、衛片相結合使用的方法,即採用不同時相的航片資料對滑坡、崩塌、泥石流個體進行室內解譯和野外驗證,採用衛片對其發生的地質背景進行解譯。

以滑坡災害的遙感解譯為例。我國的滑坡解譯技術是在近20年為山區大型工程服務中逐漸發展起來的,已經探索出一套較為合理的工作方法,即在充分收集和分析前人資料的基礎上,採用以彩紅外航片為主的遙感資料,通過室內解譯與野外實地驗證相結合的技術路線,進行滑坡災害的調查與綜合分析。以目視解譯為主、計算機圖像處理為輔,根據滑坡的形態特徵(滑坡體、後壁、側壁、滑坡台坎、滑舌等)在航空和衛星圖像上判譯、識別滑坡,製作滑坡等地質災害分布圖;根據滑坡發育的微地貌類型,判別滑坡的活動性。

1986年開展的「新灘滑坡遙感地質調查」

地礦部地質遙感中心.「新灘滑坡遙感地質調查」研究報告.1986工作通過對新灘地區不同時相、不同方法遙感圖像(包括彩色航空影像、熱紅外掃描影像和機載側視雷達圖像)的判譯,確定了滑坡發生前的影像先兆,詳細劃分了滑坡體的內部結構和岩性分區,並對滑坡發生時不同地段的位移矢量、運動方式等進行了詳細研究、預測,從而為利用遙感技術進行滑坡研究提供了範例。利用2003年3月三峽庫區135m高程水位臨蓄水前的航攝圖像,對秭歸千將坪地區進行的滑坡遙感解譯工作表明,千將坪滑坡為一覆蓋投影面積約0.46km2、總體呈簸箕形的老滑坡。由於滑坡活動釋放能量比較充分,目前整體趨於穩定,但千將坪滑坡東面斜坡上的老滑坡體,如果條件合適有可能復活(王治華等,2003),從而為區域滑坡預測指明了方向。

由於中國大型滑坡主要分布在強烈切割的中、高山區,例如岷江、大渡河、金沙江等高陡的深切河谷地帶,地形高差變化較大,利用一般的衛星遙感影像進行遙感解譯,必然存在因衛星投影性質形成的投影差。正射遙感影像地圖是對遙感數字圖像進行幾何校正和投影差改正,並與數字化的簡化地形圖復合的一種新型遙感影像資料。近年來,航遙中心先後在金沙江、進藏公路和鐵路沿線及長江三峽庫區,利用具有地形要素的正射遙感影像地圖,開展中等比例尺(1:5萬~1∶20萬)的地質災害(以滑坡、泥石流為主)遙感調查工作,不僅基本查明了上述區域的滑坡、泥石流分布現狀,而且提高了圖像的解譯精度和解譯結果的正確性。滑坡、泥石流的遙感解譯識別准確率在90%以上。

2003年3月,航遙中心在三峽庫區成功獲取了135m高程水位臨蓄水前的航攝資料,製作了三峽庫區(宜昌—江津)1∶5萬航空遙感圖像,目前正製作三峽庫區1:5萬及重點城鎮1:1萬正射遙感影像地圖。這項工作的開展,不僅為庫區災害遙感調查提供有準確地理坐標、反映庫區135m水位臨蓄水前狀況的圖像,而且通過對比以前獲得的和即將獲得的航空遙感影像,進行蓄水前後的庫區地質災害狀況遙感動態調查,將為三峽庫區災害評價與災害防治提供災害與地質環境基礎數據。

2在土地荒漠化調查與監測中的應用

土地是人類賴以生存的基礎。但由於人類對土地資源的過度開發利用,天然植被減少以及某些自然因素的作用,土地荒漠化現象不斷加劇。目前,我國荒漠化土地面積為262.2萬km2,每年因荒漠化而造成的經濟損失達541億元;與此同時,我國沙質荒漠化土地仍以2460km2/a的速度擴展(潘懋等,2002)。進行土地荒漠化的動態監測,及時採取防治措施,已經成為當前一項緊迫的任務。

遙感技術具有信息量大、觀測范圍廣、精度高和速度快的特點,其強實時性和動態性更是傳統的資源環境監測和預報方法難以比擬的。近20年來,在中國北方荒漠化的形成機制、發展過程、分布規律和演變趨勢和西南岩溶石山地區的石漠化調查與監測等研究工作中,遙感技術發揮了重要作用(潘懋等,2002);利用反映植被覆蓋度和生長狀況差異的比值植被指數(RVI)方法,通過石漠化面積占研究區總面積百分比、石漠化年均變化面積占研究區總面積百分比、地表植被覆蓋度等的調查,航遙中心在廣西、貴州的一些石漠化監測區進行了卓有成效的工作。以貴州普定縣蒙鋪河監測區為例

中國國土資源航空物探遙感中心.「西南岩溶石山重點地區遙感動態監測」研究報告.2004,在蒙鋪河監測區45.62km2的土地上,石漠化面積達26.19km2,占總面積的58%。其中,重度石漠化面積12.87km2,中度石漠化面積7.14km2,輕度石漠化面積6.18km2,而無石漠化面積僅為2.22km2。隨著地形坡度的增大,石漠化面積有增大的趨勢;而且當坡度大於15°時,這一趨勢尤為顯著(表1)。

表1不同坡度類型石漠化分布面積一覽表單位:km2

地質災害調查與監測技術方法論文集

3 在地震研究(活動性斷裂)中的應用

20世紀70年代以來,遙感技術在地震地質、區域構造穩定性及工程地震、現代構造應力場及地震形成機制和震害調查等方面得到了廣泛的應用。國家地震局先後主編的《中國衛星影像地震構造判讀圖》(1∶400萬)、《中國活動構造典型衛星影像集》、《遙感地震地質文集》、《中國主要活動斷裂帶衛星圖像集》等一系列資料即是明證。

以活動性斷裂的調查為例。地震是地殼內部應力積累和突然釋放,地殼破裂活動的一種表現形式。地質災害通常是地殼內部應力聚散時影響地殼表層的反映。而地表活動性構造則是地球應力形變的形跡,是深部的、隱伏的活動構造在淺表部位的顯示。查明區域活動性構造的分布,常常是區域地質災害調查工作中的首要內容。

一般而言,在遙感影像上,活動性線性構造常常具有如下解譯標志(王瑞雪,1997;楊金中等,2003):

(1)差異性影像色調、影像結構單元的界線、色帶異常。

(2)山脈、河谷、山間平原甚至海溝的錯位、扭曲和變形。

(3)現代河流水系直線狀、格狀展布,地下水的局部異常、泉水成串出現,地表土壤含水異常,河流的急轉彎、同步拐點,河流改道、斷流,河流陡緩、曲直劇變,湖泊的線狀排布延伸及其扭曲。

(4)現代沉積盆地線狀排布延伸及其扭曲,近代沉積中心的線狀展布、線狀邊界。

(5)新生代火山口成串展布。

(6)差異性地貌單元、水系類型的急劇變化異常帶、線狀延伸的陡崖、斷層三角面等構造地貌,洪積扇(裙)的線狀排布及其復合疊加,現代沉積物(層)的再破裂、位錯及褶皺。

(7)現代地震活動帶及地震地貌線狀展布帶。近年來,在公路和鐵路的勘測設計、核電站選址、水電工程建設等的前期工作中,利用遙感技術進行活動斷裂的解譯,已經成為工程近場區烈度復核、地震危險性判定、地震小區劃和現代構造應力場研究中必不可少的內容。

4在突發性地質災害監測與評估中的應用

地質災害作用過程屬於一種自然地質現象,它不僅給人類生命安全帶來威脅,而且對財產、環境、資源等具有破壞性。我國是世界上地質災害最嚴重的國家之一,災種類型多、發生頻率高、分布地域廣、災害損失大。以滑坡為例,在過去的20多年裡,我國相繼發生了一系列重大滑坡事件,如重慶市雲陽縣雞扒子滑坡、湖北鹽池河磷礦岩崩、甘肅灑勒山滑坡、湖北新灘滑坡、重慶溪口滑坡、西藏易貢滑坡、湖北秭歸千將坪滑坡等。這些滑坡災害事件均造成了重大的人員傷亡或經濟損失,並造成嚴重的環境影響。就我國地質災害發生的區域性和多發性特點以及我國國民經濟總體水平不高的狀況而言,我國不可能有足夠的經濟力量和技術力量對有潛在危險的地質災害點進行全面的工程治理。因此,作為地質災害綜合防治的一條有效途徑,就是開展地質災害預測預報和風險區劃,為國土規劃、減災救災、災害管理與決策提供可靠依據;對危害性嚴重的地質災害點加強監測預報,避免重大地質災害事件的發生。遙感技術無疑會在這一工作中發揮重要作用。

2000年4月9日,西藏自治區林芝地區波密縣易貢藏布下游左岸札木弄溝發生特大型山體滑坡,滑坡堆積體截斷了易貢藏布,使原先呈網狀的易貢湖面積迅速擴大。王治華等(2000, 2001)利用多時相、多平台的衛星遙感數據和數字高程模型,對易貢湖的變化情況進行了監測,快速獲取了各時相的湖水面積、水位和水量,並對洪水的潰絕時間進行了預測。研究結果與現場調查結果基本一致,顯示了利用遙感數據進行地質災害定量監測的可行性。

2003年2月24日上午10時03分,新疆維吾爾自治區巴楚、伽師地區發生6.8級強烈地震,人民的生命財產遭受嚴重損失。為落實國務院關於做好巴楚、伽師地震災區損失評估工作的要求,航遙中心於2003年2月28日至3月10日完成了巴楚、伽師地區彩色航空遙感攝影工作,製作了地震災區航空遙感正射影像圖,為地震災區損失評估工作提供了基礎資料。

5地質災害遙感技術的發展趨勢

(1)航空遙感技術的發展將為地質災害調查與監測提供有力的技術支撐。近年來,航空遙感技術得到了飛速發展,高精度航空定位定向系統(簡稱 POS系統)、機載激光掃描系統和數字航空攝影等技術將在地質災害調查與監測工作中發揮重要作用。POS系統集差分 GPS技術和慣導技術於一體,在航空遙感影像獲取的同時,同步記錄感測器的三維空間信息及三軸姿態信息,即影像數據的外方位元素,從而能夠大大地減少,乃至無需地面控制就能直接進行航空影像的空間地理定位,為航空影像的進一步應用提供了十分快速、便捷的技術手段。尤其是在崇山峻嶺、戈壁荒漠、沼澤、灘塗、災害頻發區等難以通行區和邊境等難以抵達的地區,採用 POS系統進行直接空間地理定位將是惟一行之有效的方法。機載激光掃描系統是一種採用激光測距技術直接從飛機平台上獲取地物空間位置信息的精密設備。系統主要由 GPS+IMU、激光掃描儀、電視攝像機組成。系統通過發射激光束,對目標地物進行掃描,並接收地物的回波信息。對掃描回波信息用專門的軟體處理後即可獲得地表的DEM、DTM及地表面模型。這些模型數據可廣泛應用於林業資源調查、礦業、災害、城市3D重建等領域。綜合利用POS系統和機載激光掃描系統,可以迅速獲取地質災害發生區的航空影像資料,製作正射影像圖和三維模擬影像,為地質災害的監測和災情評估工作提供基礎資料。

(2)隨著高解析度遙感技術的商業化,對滑坡體等地質災害的動態監測將成為國土資源大調查地質災害預測預警工程中的重要研究內容。在以前的研究中,關於滑坡體大比例尺(1:5000~1:2000)遙感解譯工作和不同時相下某一滑坡體的變化情況的研究幾乎處於空白狀態。高解析度遙感技術的商業化將地質災害遙感預測預警工作帶入一個新的時代。通過不同時相高解析度遙感影像資料的對比分析,我們將可以對一些重點地質災害體進行監測,通過變化信息的提取,及時進行地質災害的預測預警工作。

(3)隨著干涉雷達技術的日益成熟,滑坡體的地表細微變化將得到有效監測。干涉雷達是近幾年發展起來的用於探測地表細微變化的遙感新技術。該技術利用電磁波的相干原理,在一定時間間隔內對同一地物進行兩次平行觀測,獲取其復圖像對。如果目標物與天線的幾何關系發生變化,則會在復圖像對產生相位差,形成干涉圖像。通過理論計算,可以精確地測出圖像上每一點的三維位置,提取變化信息。該技術的測量精度達到厘米級,將在地質災害監測、地殼形變探測等方面發揮重要作用。

(4)地質災害的經濟危險性評估將成為滑坡發育環境遙感調查的重要內容。在以往的研究工作中,地質災害發育環境遙感調查多側重於地質災害與線性構造、岩性、水文地質條件等關系的研究,對場區人文條件變化與滑坡關系等方面研究偏少。隨著可持續發展戰略的實施,人與環境的協調發展成為當代中國經濟和社會建設的主旋律。對地質災害發育區進行地質災害經濟危險性評估,將成為地質災害發育環境遙感調查的重點。

(5)「數字滑坡」等地質災害研究新技術將得到迅速發展。利用「3S」(RS、GIS、GPS)技術,快速獲取基礎資料,並結合地質、地形、鑽探、物探等地面、地下調查資料,形成滑坡等地質災害的三維空間表達,並以此為基礎進行地質災害的相關分析,將成為今後一段時間內地質災害遙感技術的重要研究內容。

參考文獻

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[2]熊盛青.國土資源遙感技術應用現狀與發展趨勢.國土資源遙感,2002,(1):1~5

[3]楊金中,聶洪峰,李景華.遙感技術在浙江東部穿山半島地區活動斷裂調查中的應用.2003,(4):50~53

[4]韓宗珊主編.長江三峽滑坡崩塌.北京:地質出版社,1988

[5]王治華.金沙江下游的滑坡和泥石流.地理學報,1999,54(2):142~149

[6]王治華.面向新世紀的滑坡、泥石流遙感技術.地球信息科學,1999,(2):71~74

[7]呂傑堂,王治華.西藏易貢滑坡堰塞湖衛星遙感監測方法初探.地球學報,2002,23(4):363~368

[8]袁崇桓,聶洪峰.湖北巴東縣三峽庫區環境遙感調查.見:張雍主編.航空航天遙感技術地學應用研究,北京:地質出版社,1993

[9]張振德,何宇華.遙感技術在長江三峽庫區大型地質災害調查中的應用.國土資源遙感,2003,(2):11~14

[10]王治華,楊日紅,王毅.秭歸沙鎮溪鎮千將坪滑坡航空遙感調查.國土資源遙感,2003,(3):6~9

[11]王治華.青藏公路和鐵路沿線的滑坡研究.現代地質,2003,17(4):355~362

9. 遙感地質解譯工作部署

6.1.1 室內解譯工作部署

主要是針對遙感圖像實施的一種遙感地質解譯剖面或路線的選擇與部署,並指導遙感地質解譯工作的開展。主要原則為:

1)解譯剖面或路線必須全面控制測區所有地質體或地質現象,以滿足遙感地質解譯的內容為主。

2)解譯剖面或路線經過布置應盡量能控制地質體間的一些重要接觸關系或重要構造部位,以便能收集到盡可能豐富的資料。

3)對解譯剖面或路線的線距不作機械的規定,以解決實際地質問題為宜,但要求形成一定的網路格架。

4)由於遙感圖像的通視性良好,不存在受交通和地形阻擋的問題,解譯剖面或路線部署一般採用直線或折線布置,盡量避免受植被或其他地物的干擾影響。

5)解譯剖面或路線應以區域性深大斷裂為界,按構造區帶或地形地貌單元分別部署1~3條解譯剖面或路線。

6.1.2 野外地質踏勘工作部署

為了提高遙感地質解譯的可靠程度,確保遙感地質解譯的質量,對通過遙感圖像解譯的地質成果,應採取不同手段進行一定量的驗證與檢查。主要原則為:

1)踏勘路線選擇應按專題解譯內容分別安排,以解決專題遙感地質解譯和編圖的技術要求。但踏勘路線仍以能控制所有地質單元為宜。

2)踏勘路線可以不連續,但地質單元不能遺漏。對標志特徵明顯,延伸穩定的地質單元(體),必須單獨安排一條控制路線,查明其地質特徵。

3)踏勘路線數量參考按相應專題技術要求,並結合遙感技術特點安排1~2條區域性貫穿路線。

4)根據所掌握地質情況,結合地質體劃分情況,選擇具有重要地質意義的點和區進行踏勘,了解地質屬性,解決關鍵性地質問題。如區域性構造分界線、不協調影像單元體、不整合界線、易發地質災害區(點)等。

6.1.3 野外地質調查路線布置

野外地質調查路線主要根據地質體影像特徵的解譯程度來布置。主要原則為:

1)對於Ⅰ級解譯程度地質單元體,每個單元體僅需安排1條野外地質調查控制路線。

2)對於Ⅱ級解譯程度地質單元體,每個單元體僅需安排2條野外地質調查控制路線即可。

3)對於Ⅲ級解譯程度地質單元體,按常規專題野外調查布線要求的布線原則進行。

4)對重要地質現象和重大地質問題區,均應有1~2條野外地質調查路線控制。

10. 遙感地質解譯內容

1. 岩性解譯

全區解譯出 32 個影像單元,其中影像特徵明顯、解譯標志清楚的影像單元如下:

( 1) 全新世沖積層: 雜色,地勢最低,呈腸狀或條帶狀分布於河流及大型溝谷內,藍—深藍—黑色區域主要為水體,淺藍—淺粉色為居民地及河漫灘等,粉色主要為農田、沼澤等。

( 2) 金龍頂子組: 棕褐色,平緩地貌,水系不發育,其上見有四海組基浪堆積環形火山。

( 3) 中更新世黃土層: 色調以綠色為主,低緩地貌,地形起伏較小,山脊不明顯,水系為羽毛狀水系。

( 4) 軍艦山組: 綠色帶淺粉色,地形平坦,水系不發育,山脊不發育,靖宇市附近有環形古火山口,溫泉鎮附近發育有密集樹枝狀水系。

( 5) 船底山組: 棕褐色,中高山地貌,主脊呈寬 「V」字型,支脊不發育,水系不發育。

( 6) 青白口系: 綠色,高山地貌,主山脊渾圓狀,支脊不發育,水系不發育。

( 7) 中太古代花崗閃長質片麻岩: 褐綠—黃綠色,中高山地貌,山脊發育,主脊次尖棱狀,延伸較遠,支脊尖棱狀,多數與主脊呈近直角相交,「V」字型溝谷,溝谷長度較大,極密集樹枝狀水系。

( 8) Eξ: 綠色,中山地貌,主脊發育,寬 「V」字型,支脊不發育,水系不發育。岩體出露面積約 15 km2,其鋯石離子探針方法測定岩漿結晶年齡為 3116 ± 113 Ma,證明敦化—密山斷裂在 32 Ma 左右出現一次拉張活動。

( 9) K1nγ: 黃綠色,中山地貌,主山脊次尖棱狀,連續性較好,支脊多短小,沖溝「V」字型,山坡凹凸不平,發育密集樹枝狀水系。

( 10) J2ηλ: 灰綠色,略帶粉色,中山地貌,主脊不明顯,支脊窄」 V」 字型,水系多發育成中等密度型樹枝狀水系或羽毛狀水系。

( 11) J2γδ: 深綠色,中高山地貌,支脊明顯,窄 「V」 字型,主脊折線狀相接,水系為極密集型樹枝狀水系。

( 12) P2ξγ: 綠色,中山地貌,主支脊均較發育,主脊次尖棱狀,支脊與主脊銳角相交,「V」字型溝谷,水系多發育成中等密度樹枝狀水系。

( 13) P2ηγ: 淺綠色為主,低緩地貌,次圓狀,沖溝 「U」 字型,發育密集樹枝狀水系或羽狀水系。

( 14) P2γδ: 綠色為主,低緩處呈粉色,中山地貌,主脊發育,次尖棱狀,支脊次圓狀,圓形山包較多,沖溝 「U」字型,發育密集樹枝狀水系。

2. 構造解譯

( 1) 黑石—樺甸斷裂帶 ( 敦化—密山斷裂帶中段) : 方向 64°,長度約 53 km,由三條近平行的斷裂構成,控制寬度約 10 ~ 13 km,線狀影像延伸較遠,平直狀溝谷,斷層崖、斷層三角面發育,兩側影像存在明顯差異,特別是北段所反映的玄武岩中高山特徵地貌非常清楚。

( 2) 大椅山鎮—西南岔鎮斷裂: 方向 57°,延伸長度約 57 km,數條直線狀溝谷沿此方向展布,斷層崖、斷層三角面十分發育,線狀影像延伸較遠,還發育角狀水系,蛤蟆河在李家店村被此斷裂破壞,流向發生直角狀轉彎。

( 3) 八里哨鎮—涼水河子鎮斷裂: 方向 52°,長度約 42 km,解譯標志為平直狀溝谷,對頭狀水系,線性影像切割山脊成山鞍。

( 4) 花園口鎮—萬良鎮斷裂: 方向 62°,長度約 43 km,解譯標志為平直狀溝谷,對頭狀水系,兩側影像略有差異,線狀影像延伸較遠。

( 5) 老金廠鎮北西向斷裂帶: 方向 300°,在幅內長度約 29 km,大約由三條近平行的斷裂構成。解譯標志有: 直線狀溝谷,對頭狀水系,斷層崖、斷層三角面發育,兩側影像不同,北東側高山地貌,南西側中山地貌,極密集樹枝狀水系。經實地驗證,證實該地存在多條逆斷層和韌性剪切帶。區內還解譯出很多線性構造,但多發育在岩體內部,在遙感影像圖上多表現為直線狀溝谷,發育斷層三角面,或切割山體成條塊狀等。同時解譯出一些環形構造,這些環形構造全為古火山爆發形成,在影像圖上主要分為兩類: 一類以大龍灣、三角龍灣為代表,這些環形構造呈圓形—橢圓形,無溢出口,火山口內積水成湖,外沿低平於玄武岩平台; 另一類以四方頂子、吊水壺屯附近的馬蹄形火山口為代表,這些環形構造與前者的不同之處在於存在熔岩流溢出口,其內無積水,外沿高出玄武岩平台。

3. 滑坡地質災害解譯

( 1) 任家店滑坡: 位於紅石鎮松花江東岸,平面呈扇形,影像上可見三個平台和一大一小兩個梯形斜坡,滑體主要為軍艦山組玄武岩,滑斷面由早白堊世小南溝組碎屑岩組成。

( 2) 小紅石滑坡: 位於紅石鎮松花江西岸小紅石,遙感影像上有兩個平台和一個規模較大的梯形斜坡,滑坡體及崩塌落塊主要為船底山組橄欖玄武岩,滑斷面由早白堊世小南溝組及土門子組碎屑岩構成。

復習思考題

1. 簡述遙感技術在區域地質調查工作中的任務及其技術優勢。

2. 區域遙感地質調查可分為哪幾個步驟來開展工作?

3. 在開展正式的遙感地質調查工作前,需要收集哪些方面的資料?

4. 在進行遙感數據處理時,應注意哪些問題?

5. 簡要說明遙感影像解譯過程中,對線、環、塊狀影像的主要解譯內容。

6. 簡述在區域遙感地質調查工作中,野外調查分哪幾個階段進行? 每個階段的主要工作內容是什麼?

7. 綜合整理階段需要完成的主要工作有哪些內容?

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