內(nèi)蒙古通遼市上馬場(chǎng)等四幅1：5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查遙感解譯特征研究

王粉麗　王海鵬　魯紅峰

[摘要]內(nèi)蒙古通遼市上馬場(chǎng)等四幅1：5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，地質(zhì)解譯工作使用影像資料為1999年8月11日ETM衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以1∶5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)3、2、1數(shù)據(jù)波段合成圖像作為基本圖像，通過(guò)地質(zhì)解譯獲取區(qū)內(nèi)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造（線、環(huán)）宏觀地質(zhì)信息。采用人機(jī)交互解譯方式，重點(diǎn)對(duì)區(qū)內(nèi)區(qū)域性線、環(huán)形影像展布形態(tài)及分布規(guī)律特征，其次為宏觀基巖信息進(jìn)行地質(zhì)解譯。

[關(guān)鍵詞]遙感解譯 技術(shù)路線 ETM 數(shù)據(jù)融合 影像解譯標(biāo)志 人機(jī)交互

[中圖分類號(hào)] P624 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-153-2

1遙感解譯方法與技術(shù)路線

地質(zhì)解譯采用融合圖像人機(jī)交互方式。鐵和羥基異常提取采用主組分圖像和融合圖像人機(jī)交互方式。

本次地質(zhì)解譯工作以1∶5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)3、2、1數(shù)據(jù)波段合成圖像作為基本圖像，通過(guò)地質(zhì)解譯獲取區(qū)內(nèi)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造（線、環(huán)）宏觀地質(zhì)信息。其總體工作路線是通過(guò)建立相應(yīng)的地物解譯標(biāo)志，參考工作區(qū)已有的1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資料，采用人機(jī)交互解譯方式，重點(diǎn)對(duì)區(qū)內(nèi)區(qū)域性線、環(huán)形影像展布形態(tài)及分布規(guī)律特征，其次為宏觀基巖信息進(jìn)行地質(zhì)解譯，編制工作區(qū)1∶5萬(wàn)遙感地質(zhì)解譯圖。

2地質(zhì)解譯工作方法

2.1遙感資料

使用影像資料為1999年8月11日ETM衛(wèi)星數(shù)據(jù)。ETM為L(zhǎng)andsat-7的產(chǎn)品，Landsat-7發(fā)射于1999年4月15日，所載的對(duì)地觀測(cè)儀是增強(qiáng)專題成像儀+（ETM+）。ETM+的設(shè)計(jì)注重了與Landsat-4和Landsat-5所提供的數(shù)據(jù)的連續(xù)性，并且采用了相似的軌道和重復(fù)覆蓋模式，以及185km寬的成像掃描帶。能采集分辨率為15m的“全色”數(shù)據(jù)和30m分辨率的可見(jiàn)光、近紅外和中紅外波段范圍的6個(gè)波段的數(shù)據(jù)。光譜波段如表1。

2.2圖像處理

坐標(biāo)類型：投影平面直角，北京54坐標(biāo)；投影類型：高斯投影。

彩色合成波段選擇：由于人眼對(duì)色彩的識(shí)別能力大大高于對(duì)灰度的識(shí)別能力，解譯基礎(chǔ)影像大都采用彩色合成圖像，而彩色圖像進(jìn)行合成時(shí)，關(guān)鍵是波段的選擇。理想的波段，是相關(guān)系數(shù)最小，方差最大，此時(shí)信息量豐富。相關(guān)系數(shù)反映了波段相關(guān)程度，其值越小，信息的重疊量就越?。环讲罘从诚裨炼戎惦x散度，方差越大，信息量越豐富。根據(jù)應(yīng)用目的不同，波段的選擇也各有側(cè)重。憑以往工作經(jīng)驗(yàn)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)的波段情況及多種合成圖像對(duì)比，我們最終采用了ETM多光譜數(shù)據(jù)采用3（R）2（G）1（B）三個(gè)波段進(jìn)行彩色合成，從宏觀上看該合成圖像立體感層次較分明，線、環(huán)形影像形跡信息顯示較豐富。

數(shù)據(jù)融合方法：數(shù)據(jù)融合，是指將不同類型傳感器或同一傳感器的不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行空間配準(zhǔn)，將各數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)或互補(bǔ)性有機(jī)結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的技術(shù)過(guò)程。融合的目的有兩個(gè)：一是用于信息的提取，要求原始數(shù)據(jù)的處理不得產(chǎn)生光譜扭曲，以利于建立解譯標(biāo)志，減少判讀的不確定因素；二是用于背景圖制作，要求圖像清晰、色彩鮮艷。目前融合的主要方法有IHS變換、Brovey變換、主成份變換、線性加權(quán)乘積、加法等。本項(xiàng)目使用IHS變換法。

鐵染和羥基蝕變圖像：采用特定主組分方法生成，鐵異常采用ETM2、3、4、5等4個(gè)波段，羥基異常采用ETM2、4、5、7等4個(gè)波段。

解譯基礎(chǔ)圖像評(píng)價(jià)：本次利用美國(guó)7號(hào)陸地衛(wèi)星ETM數(shù)據(jù)處理制作的1∶5萬(wàn)3、2、1波段數(shù)據(jù)融合圖像，在上馬場(chǎng)地區(qū)開(kāi)展遙感地質(zhì)解譯工作。所處理制作的圖像，雖然受所選的數(shù)據(jù)時(shí)相時(shí)間（夏秋季）的制約，即植被發(fā)育茂盛的干擾，但是所處理制作的假彩色圖像色調(diào)仍較豐富。從宏觀上看該合成圖像立體感層次較分明，地質(zhì)信息顯示非常豐富，總體評(píng)價(jià)認(rèn)為該合成圖像能夠滿足1∶5萬(wàn)礦產(chǎn)資源遙感調(diào)查中的應(yīng)用。

2.3地質(zhì)單元遙感影像解譯標(biāo)志

影像地質(zhì)單元解譯標(biāo)志主要指遙感圖像上顯示的各種地物波譜信息標(biāo)志特征，它主要表現(xiàn)為標(biāo)志物的大小、幾何規(guī)模形狀、色調(diào)深淺（灰階）圖斑紋理結(jié)構(gòu)等。

2.3.1色調(diào)標(biāo)志

主要指圖想上顯示由團(tuán)塊狀或不規(guī)則狀色斑、線性影像色調(diào)線或帶、色調(diào)分界線或圖斑紋理分界線、不同色暈類型、環(huán)形色帶等標(biāo)志構(gòu)成。

2.3.2圖斑紋理結(jié)構(gòu)標(biāo)志

主要由層狀、團(tuán)塊狀或渾圓狀、條帶狀或不規(guī)則狀圖斑紋理或特殊紋理區(qū)帶、塊等構(gòu)成。各種圖斑紋理標(biāo)志特征類型一般取決于地表發(fā)育的水系切割類型，如樹(shù)枝狀等，而這些水系切割類型又往往取決于下覆基巖性質(zhì)與構(gòu)造活動(dòng)狀況等。

2.3.3微地貌標(biāo)志類型

水系類型：地貌上發(fā)育深切的“V”、“U”型溝谷水系、放射狀溝谷水系、環(huán)形或弧形溝谷、羽毛或柏葉狀水系、梳妝、辮狀或格狀水系、匯水盆地，沼澤地等。

山峰類型：中低山或山脈、平坦丘陵、錐狀山體、饅頭狀山峰、平直山脊線或壟狀山峰、凸起山峰或漏斗及洼地，以及斷層三角面或斷層崖等。

2.4鐵異常和羥基異常解譯

采用特定主組分圖像，根據(jù)特征向量值來(lái)判斷波段貢獻(xiàn)，根據(jù)貢獻(xiàn)正負(fù)確定異常，再與融合圖像交互解譯修改。

2.4.1鐵異常

ETM2、3、4、5波段主組分分析特征向量結(jié)果如表2。波段2與波段3差異最大在pc4組分，并且貢獻(xiàn)相反，波段3為負(fù)，因此在該組分上，鐵異常為低值。

2.4.2羥基異常

ETM2、4、5、7波段主組分分析特征向量結(jié)果如表3。波段5與波段4、7差異最大在pc4組分，并且貢獻(xiàn)相反，波段5為正，因此在該組分上，羥基異常為高值。

2.5遙感地質(zhì)單元解譯方法

2.5.1影像地層單元解譯

利用1∶5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)合成圖像，結(jié)合已有地質(zhì)資料對(duì)工作區(qū)地層單元分布規(guī)模及特征進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)解譯。

2.5.2影像巖漿侵入單元地質(zhì)解譯

利用1∶5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)合成圖像，結(jié)合已有地質(zhì)資料對(duì)工作區(qū)巖漿侵入單元進(jìn)行解譯圈劃。在具體劃分過(guò)程中最終以時(shí)代加巖性方式符號(hào)表示。

2.5.3影像形態(tài)單元地質(zhì)解譯

利用1∶5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)合成圖像，結(jié)合已有地質(zhì)資料對(duì)工作區(qū)影像形態(tài)單元（線、環(huán)形影像）展布方向及規(guī)律特征進(jìn)行解譯研究。

2.5.4線性構(gòu)造地質(zhì)解譯

在線性影像解譯過(guò)程中主要針對(duì)它的長(zhǎng)短、斷裂性質(zhì)、節(jié)理帶或破劈理帶、控巖、控礦展布規(guī)律，以及不同方向線性構(gòu)造之間的相互成生關(guān)系等。結(jié)合已有資料，對(duì)利用1∶5萬(wàn)影像圖解譯劃分的眾多線性影像進(jìn)行綜合分析與甄別，剔除自然與人文干擾諸多因素，最終確立線性影像地質(zhì)涵義。

2.5.5環(huán)形影像地質(zhì)解譯

利用1∶5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)合成圖像，針對(duì)區(qū)內(nèi)顯示的形態(tài)各異的環(huán)形或似圓形影像標(biāo)志等進(jìn)行解譯劃分。另外，還包括環(huán)形影像空間展布特點(diǎn)、相互套疊及交切，以及環(huán)形影像與線性影像切錯(cuò)關(guān)系等的相對(duì)解譯劃分。

2.6遙感地質(zhì)單元解譯原則及步驟

地質(zhì)解譯原則及步驟：采用從“面→線→點(diǎn)”到“點(diǎn)→線→面”，即從宏觀到微觀，再?gòu)奈⒂^到宏觀的解譯方法，循序漸進(jìn)，反復(fù)進(jìn)行，最終達(dá)到詳細(xì)解譯的目的。

直譯法：利用解譯標(biāo)志，從影像圖中直接提取巖石地層、巖體、構(gòu)造等地質(zhì)信息。這種方法主要用于圈定地質(zhì)體的邊界，效果較明顯。

追索法：根據(jù)地層、巖體、地質(zhì)構(gòu)造的展布或延伸規(guī)律在圖像上顯示出的不甚清晰的形跡，進(jìn)行跟蹤追索，圈定或勾畫地質(zhì)界線。這種方法主要用于圈定地質(zhì)體的邊界、褶皺轉(zhuǎn)折端和大型斷裂，效果比較明顯。

類比法：以已知地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象的影像特征為參照，推斷相鄰地區(qū)具有某種遙感隱蔽信息特征的地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象的屬性。類比法在工作區(qū)第四系廣泛覆蓋區(qū)解譯過(guò)程中利用的比較多。

2.7影像地質(zhì)單元解譯精度要求

在地質(zhì)解譯過(guò)程中針對(duì)基巖圖斑和線、環(huán)形影像形跡特征進(jìn)行解譯劃分，具體精度要求對(duì)≥5 Cm的線性影象信息，≥1 Cm的環(huán)狀或面狀或團(tuán)塊狀地質(zhì)信息要素均要解譯圈定，但對(duì)小于上述要求的線、環(huán)形影像信息，如對(duì)成礦有利的信息仍進(jìn)行了夸大表示。

2.8編制遙感地質(zhì)解譯圖技術(shù)要求

在編制1：5萬(wàn)遙感地質(zhì)解譯圖過(guò)程中，以1：5萬(wàn)或1：25萬(wàn)遙感地質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)定和區(qū)域地質(zhì)調(diào)查總則實(shí)施執(zhí)行。通過(guò)將人機(jī)交互解譯劃分的地層、侵入巖、構(gòu)造等地質(zhì)信息，按不同編號(hào)代碼及不同粗細(xì)線條方式或顏色或符號(hào)表示在1：5萬(wàn)地理底圖上。通過(guò)計(jì)算機(jī)掃描、編輯等制圖手段，完成工作區(qū)1：5萬(wàn)遙感地質(zhì)解譯圖的編制。

3可解地質(zhì)程度劃分與地質(zhì)解譯

通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)1：5萬(wàn)ETM數(shù)據(jù)合成圖像宏觀解譯分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)雖然受植被的影響，但圖像上顯示方向各異的線性影像形跡標(biāo)志仍清晰，尤其是廣布于區(qū)內(nèi)的侏羅紀(jì)火山巖地層，其內(nèi)呈北東向分布的線性構(gòu)造痕跡顯示標(biāo)志更加明顯。區(qū)內(nèi)雖然分布的火山巖地層較單一，但仍能夠從單一的火山巖地層或特殊巖性標(biāo)志方面有所區(qū)別。區(qū)內(nèi)零星分布幾處侏羅紀(jì)侵入巖或巖株（脈），它們宏觀顯示標(biāo)志不甚明顯。

通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)宏觀解譯分析，總結(jié)認(rèn)為工作區(qū)總體屬于可解程度較低的地區(qū)，因此，將全區(qū)宏觀上劃分為兩類可解地質(zhì)程度分區(qū)。一類分區(qū)占全區(qū)基巖面積75%以上，即地表切割形成密布的次級(jí)“U”或“V”溝谷次級(jí)水系發(fā)育的地區(qū)，同樣也是中低山地貌景觀區(qū)，屬于可解譯程度較高的地區(qū)；二類分區(qū)屬于區(qū)內(nèi)寬闊霍勒河與兩岸南北向發(fā)育的六條主要分支水系或更新統(tǒng)兩岸階地、農(nóng)田，以及第四系全新統(tǒng)現(xiàn)代沖（洪）積物質(zhì)沉積的河漫灘及沼澤地區(qū)域。前者相對(duì)屬于可解程度較高的基巖分布區(qū)，后者屬于可解程度較低的更新統(tǒng)階地相和第四系全新統(tǒng)現(xiàn)代沖、洪積相覆蓋區(qū)域。

一類基巖分布區(qū)地貌上為中低山區(qū)，植被發(fā)育。全區(qū)廣布侏羅系上統(tǒng)火山碎屑巖地層，白堊系下統(tǒng)火山巖地層零星分布。

區(qū)內(nèi)分布的侏羅系上統(tǒng)分別為：滿克頭鄂博組（J3mk）瑪尼吐組（J3Mn）白音高老組（J3b），由一套中酸性火山沉積碎屑巖構(gòu)成。在遙感圖像上它們總體顯示淺蘭色調(diào)，呈樹(shù)枝狀或柏葉狀圖斑紋理標(biāo)志；地貌上發(fā)育“V”次級(jí)溝谷水系與壟崗狀或渾圓狀山脊共存。在區(qū)內(nèi)部分地段通過(guò)解譯標(biāo)志對(duì)各組不同的巖性差異是可以進(jìn)行識(shí)別劃分，尤其是部分地層界線與地質(zhì)資料較吻合。

區(qū)內(nèi)分布的白堊系下統(tǒng)梅勒?qǐng)D組（K1m）：由一套中基性火山熔巖與中酸性含角礫凝灰?guī)r等構(gòu)成。在遙感圖像上顯示平緩的山地地貌景觀特點(diǎn)，水系不甚發(fā)育，個(gè)別地段存在環(huán)狀山體或殘留破火山口痕跡，該特點(diǎn)也是區(qū)內(nèi)唯一最典型的標(biāo)志特征。

二類更新統(tǒng)、全新統(tǒng)現(xiàn)代沖、洪積相覆蓋區(qū)域：該區(qū)主要由分支水系或兩岸階地、農(nóng)田、河漫灘及沼澤地構(gòu)成。在遙感圖像上它們總體顯示紅褐色、幾何形狀規(guī)整的條塊狀。

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