基于ZY－1 02C星數(shù)據(jù)的遙感地質(zhì)解譯——以塔吉克斯坦帕米爾地區(qū)為例

張 焜，李宗仁，馬世斌

(青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012)

0 引言

針對國內(nèi)日益緊迫的能源資源需求，積極開展國外礦產(chǎn)資源風(fēng)險(xiǎn)勘查，加快實(shí)施我國礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)“走出去”戰(zhàn)略將是大勢所趨。但是，在境外開展地質(zhì)工作將面臨一系列的困難與挑戰(zhàn)，如境外礦產(chǎn)資源勘查熱點(diǎn)區(qū)域往往地質(zhì)工作程度極低，且有限的地質(zhì)、地理資料也難以收集和獲取;此外，在國外開展較大范圍的地質(zhì)勘查工作時(shí)，受實(shí)際條件的限制，往往需要利用遙感技術(shù)開展工作。隨著遙感圖像分辨率的提高，高空間分辨率(簡稱“高分”)遙感圖像在遙感地質(zhì)研究中，既能發(fā)揮宏觀、高效的優(yōu)勢，又能揭示微觀構(gòu)造、地層、巖漿巖和礦化蝕變等信息，可以使遙感地質(zhì)工作者從全新的角度去認(rèn)識地質(zhì)構(gòu)造與成礦作用。21世紀(jì)以來，QuickBird，WorldView2等國際商業(yè)高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已在我國地質(zhì)勘查領(lǐng)域取得了許多較好的應(yīng)用效果［1－16］。然而，國際商業(yè)衛(wèi)星在提供境外數(shù)據(jù)時(shí)往往有諸多限制，而傳統(tǒng)的地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查手段亦難以滿足實(shí)際工作需求;因此，迫切需要在目前確定的境外礦產(chǎn)資源勘查熱點(diǎn)區(qū)域更多地應(yīng)用國產(chǎn)衛(wèi)星等遙感先進(jìn)技術(shù)手段，以此提高境外地質(zhì)找礦工作的可行性和效率。而“資源一號”(ZY－1)02C(簡稱ZY－1 02C)星是一顆填補(bǔ)中國國內(nèi)高分遙感數(shù)據(jù)空白的衛(wèi)星，開創(chuàng)了我國民用衛(wèi)星高分?jǐn)?shù)據(jù)分發(fā)及應(yīng)用的新局面，并已開始應(yīng)用于我國水利行業(yè)、礦山遙感監(jiān)測和土地利用變更調(diào)查與監(jiān)測等工作中［17－22］。本文利用ZY－1 02C星圖像對境外地質(zhì)勘查重點(diǎn)區(qū)進(jìn)行巖性、構(gòu)造的詳細(xì)解譯，在基巖裸露區(qū)識別巖性、構(gòu)造過程中取得了較好的應(yīng)用效果，為境外地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)提供了遙感信息支持。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于塔吉克斯坦南部的帕米爾地區(qū)，屬于高原中高山區(qū)，為剝蝕高原和垅崗地形，山脈相對高度不大，地形較為開闊坦蕩。區(qū)內(nèi)氣候干旱，植被發(fā)育較差，巖石露頭較好，是運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)研究的理想地區(qū)。

研究區(qū)地處高加索—昆侖—秦嶺造山系，主體由一系列以古生界為主的褶皺系、逆沖斷裂帶、走滑斷裂帶和蛇綠混雜巖帶組成［23－24］，出露的主要地層單元包括元古宇、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、古近系、新近系和第四系。有大量以古生代為主的花崗巖類及基性—超基性巖類的巖體和巖帶貫穿其中。

2 遙感數(shù)據(jù)與預(yù)處理

2.1 ZY－1 02C星圖像

ZY－1 02C衛(wèi)星于2011年12月22日成功發(fā)射，搭載有全色/多光譜(P/MS)相機(jī)和全色高分辨率(HR)相機(jī)。具體技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 ZY－1 02C衛(wèi)星有效載荷技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Payload parameters from ZY－1 02C satellite

本文使用的覆蓋研究區(qū)的ZY－1 02C圖像的獲取時(shí)間是2012年7月10日至2013年5月10日，共涉及P/MS數(shù)據(jù)9景和HR數(shù)據(jù)3景。圖像中的云雪覆蓋量較少(約占1%);圖像數(shù)據(jù)的輻射畸變、幾何畸變及噪聲均較小，具有較高的清晰度，總體質(zhì)量較好，適用于進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯。

2.2 圖像預(yù)處理

在對ZY－1 02C圖像進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯之前，首先對圖像進(jìn)行正射糾正、波段組合選擇、圖像配準(zhǔn)、圖像融合、數(shù)據(jù)鑲嵌和圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，旨在為遙感地質(zhì)解譯提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)圖像。

1)正射糾正。在保證所有遙感數(shù)據(jù)高精度幾何配準(zhǔn)的前提下，采用“RPC+DEM+GCP”(“回歸多項(xiàng)式校正+數(shù)字高程模型+地面控制點(diǎn)”)方法進(jìn)行正射糾正，糾正對象有HR1，HR2以及P/MS中的全色波段和多光譜數(shù)據(jù)。GCP的選取工作在Google Earth上進(jìn)行。

2)波段組合選擇。通過對ZY－1 02C星P/MS數(shù)據(jù)的波段特征及統(tǒng)計(jì)分析可知，ZY－1 02C多光譜(MUX)數(shù)據(jù)中的B2波段(紅光)在可見光中是識別土壤邊界和地質(zhì)界線最有利的波段;B3波段(近紅外)是標(biāo)準(zhǔn)差最大(即地物的差異表現(xiàn)最大)、信息量最豐富且獨(dú)立性最大的波段。ZY－1 02C MUX數(shù)據(jù)有3個(gè)波段，在波段組合方式選擇上較為簡單，僅有6種RGB組合方式。根據(jù)最佳波段組合原則，本次研究的波段組合方案為B2(R)B3(G)B1(B)，該組合的假彩色合成圖像能最大化地體現(xiàn)地質(zhì)體特征，更接近于自然色。

3)圖像配準(zhǔn)。ZY－1 02C衛(wèi)星P/MS數(shù)據(jù)的綠、紅、近紅外波段的成像同步性好，但全色波段與多光譜波段間成像同步性較差。綠、紅、近紅外3個(gè)10 m分辨率波段之間不存在配準(zhǔn)誤差，而5 m分辨率的全色波段與多光譜波段之間存在較嚴(yán)重的配準(zhǔn)誤差，需進(jìn)行幾何配準(zhǔn)后才可使用。但由于全色波段較其他幾個(gè)多光譜波段在橫向、縱向上都有偏移且偏移量無規(guī)律可尋，因此在配準(zhǔn)時(shí)采用了計(jì)算機(jī)自動選擇控制點(diǎn)的方法。本文采用ERADS平臺下的AutoSync模塊實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)。

4)圖像融合。對ZY－1 02C星HR與P/MS數(shù)據(jù)、P/MS中的全色波段數(shù)據(jù)與多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行HIS變換、PCA變換和乘積變換等融合方法的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果對比表明:P/MS的多光譜數(shù)據(jù)與其全色數(shù)據(jù)融合時(shí)，乘積變換法是最佳融合方法;P/MS的多光譜數(shù)據(jù)與HR數(shù)據(jù)融合時(shí)，Brovey變換法是最佳融合方法。

5)數(shù)據(jù)鑲嵌。利用ERDAS下的Mosaic Images功能實(shí)現(xiàn)圖像的鑲嵌。在鑲嵌處理過程中，利用直方圖匹配法來保證圖像重疊區(qū)的色彩匹配和亮度平衡，通過3×3窗口的羽化處理保證圖像重疊區(qū)內(nèi)影像色調(diào)的平滑過渡，以到達(dá)無縫拼接的效果。

6)圖像增強(qiáng)。ZY－1 02C星P/MS多光譜數(shù)據(jù)在各個(gè)波段的地物平均反射強(qiáng)度比ETM+數(shù)據(jù)的平均反射強(qiáng)度低，表現(xiàn)為ZY－1 02C星P/MS傳感器數(shù)據(jù)灰度值比較集中在較低的范圍，導(dǎo)致影像整體偏暗［19］。為了改善校正后圖像的視覺效果，提高地物的可解譯程度，需對圖像做進(jìn)一步增強(qiáng)處理。在本次研究中主要運(yùn)用了高通濾波、比值拉伸和主成分分析等方法突出目標(biāo)地物的影像特征，對提取研究區(qū)內(nèi)水體、環(huán)形構(gòu)造和斷裂構(gòu)造等信息的效果較好。

3 遙感地質(zhì)解譯

3.1 解譯標(biāo)志建立

遙感圖像空間分辨率的不斷提高，使地物精細(xì)的空間特征(包括地物的大小、形狀、陰影、空間分布、紋理結(jié)構(gòu)、與其他地物的空間關(guān)系等)在遙感圖像中顯示得越來越清楚。地物的空間特征在地物識別中越來越占據(jù)主導(dǎo)地位［16］。利用高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)能夠?qū)Φ貙?、巖體(巖脈)、構(gòu)造等地質(zhì)要素的幾何形態(tài)、紋理特征以及各要素之間的空間關(guān)系等進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)原先在中等空間分辨率遙感數(shù)據(jù)中不能顯現(xiàn)或顯現(xiàn)不明顯的地質(zhì)現(xiàn)象和找礦信息;也可利用不同巖層反射光譜差異所形成的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、紋理、色調(diào)等影像差異判定巖石露頭的物理特性和產(chǎn)出特點(diǎn)，劃分不同巖石類型或巖性組合［1－15］，為地質(zhì)規(guī)律分析和礦產(chǎn)勘查提供重要技術(shù)手段。當(dāng)然，由于長期復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，即使同一類地質(zhì)體，也會因所處的不同地理位置、不同構(gòu)造單元及不同產(chǎn)出狀態(tài)等原因，常常表現(xiàn)出不同的影像特征。因此，在對巖性進(jìn)行高分遙感解譯前，應(yīng)結(jié)合前人調(diào)查成果及野外驗(yàn)證資料，建立主要巖石類型的高分遙感解譯標(biāo)志。本次研究結(jié)合中國地質(zhì)調(diào)查局西安地調(diào)中心提供的野外實(shí)地調(diào)查資料，建立了適用于研究區(qū)的較為完善的地質(zhì)體解譯標(biāo)志。

3.1.1 沉積巖

沉積巖以其特有的成層性成為巖性遙感解譯中較為容易解譯的一類巖石。通常情況下，未變質(zhì)或淺變質(zhì)的沉積巖系因具有層理構(gòu)造，在遙感圖像中具有特征性的條帶狀紋理。ZY－1 02C星HR數(shù)據(jù)還能對其相變特征、平面延展、空間產(chǎn)出狀態(tài)等沉積規(guī)律有較清晰的顯示，尤其是對碎屑巖的粒度、層狀構(gòu)造類型以及特殊成分的巖石具有較好的反映。

1)粗碎屑巖類。在ZY－1 02C星圖像中多呈似層狀、透鏡狀或條塊狀影像，層理不明顯，色調(diào)較暗。因巖性堅(jiān)硬、抗風(fēng)化能力強(qiáng)，沿大型節(jié)理方向常常構(gòu)成壟狀小山脊陡崖、階梯狀陡坎和脊?fàn)钲鈲彽任⒌孛?。礫巖分布區(qū)殘積物少，崩積物多而不均，故影像粗糙，常呈斑狀紋理，水系稀疏。礫巖相對于其他巖性具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力，因此常凸出于砂巖、粉砂巖等沉積層形成層狀凸起的微地貌形態(tài)，而且其紋理更加粗糙一些(圖1(a))。

2)中碎屑巖類。按粒度可劃分為粗砂巖和細(xì)砂巖等。通常以較為典型的平行層狀紋理出現(xiàn)，其空間產(chǎn)出狀態(tài)較易識別。在ZY－1 02C星圖像中以較為細(xì)膩的平行層狀紋理影像特征區(qū)別于礫巖。對砂巖的進(jìn)一步解譯分類中，色調(diào)和紋理細(xì)膩程度是其主要的參考標(biāo)志(圖1(b))。

3)細(xì)碎屑巖?？蓜澐譃榉凵皫r、細(xì)粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖等。一般情況下，粗砂巖和含礫砂巖等的影像細(xì)膩度低于細(xì)砂巖，粉砂巖的色調(diào)則與其他砂巖明顯不同(圖1(c))。

圖1 碎屑巖HR影像特征Fig.1 HR image features of clasolite

4)粘土巖類?？煞譃轫搸r和泥巖等，層理常不明顯，色調(diào)較均勻。該類巖石易被風(fēng)化剝蝕，在地貌上常形成低矮渾圓、波狀起伏的丘崗，平緩坡地，山脊呈渾圓狀或饅頭狀影像(圖2(a))。頁巖層理較薄，表層多為風(fēng)化殘積粘土，因透水性較差，地表徑流發(fā)育，常呈密集樹枝狀水系影像(圖2(b))。泥巖則在地質(zhì)應(yīng)力的作用下呈塑性形變，其中極少發(fā)育斷層和節(jié)理，多呈較平滑的影像特征(圖2(c))。

圖2 粘土巖影像特征Fig.2 Image features of clay rock

5)碳酸鹽巖類。在ZY－1 02C衛(wèi)星圖像中較易識別解譯，常形成典型的“灰?guī)r陡崖”(圖3(a))，其色調(diào)深淺不一致，多出現(xiàn)格狀、龜紋狀圖形。塊狀灰?guī)r峰脊分水嶺呈尖棱狀、層理不明顯，植被及水系稀疏(圖3(b));厚層狀灰?guī)r常呈均一色調(diào)，且基本看不到層理(圖3(c))。

圖3 碳酸鹽巖影像特征Fig.3 Image features of carbonatite

3.1.2 變質(zhì)巖

變質(zhì)巖區(qū)(特別是深變質(zhì)巖區(qū))一直是地質(zhì)填圖和遙感解譯中的技術(shù)難點(diǎn)地區(qū)。變質(zhì)深成巖的遙感影像特征仍受其原巖結(jié)構(gòu)成分差異的控制，在遙感圖像中可依據(jù)不同片麻巖體形成的地形、地貌差異和色調(diào)、影紋差異進(jìn)行變質(zhì)巖區(qū)分［25］。古老的變質(zhì)巖由于經(jīng)歷了多次變質(zhì)和變形作用，其物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征已發(fā)生了巨大變化，地層的原始層理大多已被強(qiáng)烈置換;尤其是大型板塊的結(jié)晶基底，含有大量的深成巖體和下地幔物質(zhì)，因此在遙感圖像中大多具有巖漿巖的影像特征［26］。從總體上看，深變質(zhì)的片麻巖和混合巖的影像特征接近于花崗巖類，由片麻理引起的細(xì)紋線構(gòu)造若隱若現(xiàn)，在ZY－1 02C圖像中幾乎觀察不到有成分層變化的現(xiàn)象，色調(diào)較為均勻(圖4(a));片巖在ZY－1 02C圖像中以發(fā)育與片理走向基本一致的平行狀紋形、色帶為典型特征(圖4(b));變砂巖、石英巖多呈似層狀影像特征，與原巖相似，常形成較低緩的光禿圓滑垅脊或丘崗，水系稀疏(圖4(b));石英巖因其質(zhì)地致密、堅(jiān)硬，層理不明顯，水系稀疏，具麻斑狀紋理，巖石表面殘積物少;板巖色調(diào)多呈灰、深灰色，地形低緩，壟狀或脊?fàn)畹孛玻憩F(xiàn)為平行狀、梳狀水系，有較密集的紋理，代表板理方向(圖4(c))。

圖4 變質(zhì)巖P/MS影像特征Fig.4 P/MS image features of metamorphic rock

3.1.3 侵入巖

侵入巖反射率的高低和色調(diào)的深淺，與侵入巖的SiO2含量和色率大小的正比關(guān)系非常明顯。中酸性巖反射率最高，基性及超基性巖反射率較低;巖石中鐵鎂質(zhì)暗色礦物含量越高，反射率越低。因此，色調(diào)和亮度的變化是侵入巖巖性分類解譯的重要標(biāo)志。通常情況下，自酸性到超基性，即花崗巖→花崗閃長巖→閃長巖→輝長巖→超鎂鐵質(zhì)巖，侵入巖的色調(diào)由淺變深，亮度由強(qiáng)變?nèi)?。中酸性侵入巖巖體在ZY－1 02C圖像中的形態(tài)多為不規(guī)則塊狀，與圍巖接觸界線較分明，團(tuán)狀輪廓較清晰，典型樹枝狀水系發(fā)育;普遍具較為細(xì)密的斑點(diǎn)狀影紋，影紋結(jié)構(gòu)較為平滑;較淺的色調(diào)及其與圍巖的影紋結(jié)構(gòu)差異構(gòu)成了它的主要識別標(biāo)志(圖5(a))。

基性、超基性侵入巖常呈團(tuán)塊狀、鏈狀或脈狀，多沿區(qū)域性斷裂帶產(chǎn)出。在ZY－1 02C圖像中色調(diào)一般為深灰－灰黑色，植被不發(fā)育;巖體內(nèi)節(jié)理不發(fā)育，后期侵入的脈巖極少(圖5(b))。脈巖具較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力，常形成線狀壟崗或陡壁微地貌，在ZY－1 02C圖像中常形成比較顯著的影像標(biāo)志(圖5(c))。巖脈一般呈長條狀、細(xì)透鏡狀或鏈狀成群出現(xiàn)，巖性多樣。從影像上很難對脈巖進(jìn)行巖性的直接甄別，但它們常形成淺色和暗色2個(gè)基本色調(diào)，可大致判斷它們的礦物成分。

圖5 侵入巖P/MS影像特征Fig.5 P/MS image features of intrusive rock

3.1.4 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造解譯是遙感解譯的優(yōu)勢［27－32］。地質(zhì)構(gòu)造在遙感圖像中通常表現(xiàn)為線性與環(huán)形特征。線性構(gòu)造形跡主要指斷裂和節(jié)理等;環(huán)形構(gòu)造多是地球內(nèi)部活動形跡在地殼中的綜合表現(xiàn)，如隱伏巖體、火山機(jī)構(gòu)、火山盆地等。地質(zhì)構(gòu)造在ZY－1 02C圖像中多以色調(diào)、圖形特征、水系展布、地貌形態(tài)及其組合得以顯示。

1)斷裂構(gòu)造。在ZY－1 02C圖像中主要表現(xiàn)為線性的色調(diào)異常及不同色調(diào)的分界面呈線狀延伸。斷裂構(gòu)造解譯依據(jù)斷層兩盤相對運(yùn)動方向可劃分為:正斷層、逆斷層、平移斷層及性質(zhì)不明斷層。①正斷層。在ZY－1 02C圖像中常形成較典型的微地貌特征，由不同地貌截然相接顯示的折線狀影像，反映出上盤下降的正斷層形跡。影像中正斷層的斷層線較為平直，斷層兩側(cè)色調(diào)和地貌形態(tài)截然不同，上升盤多為深色調(diào)、形態(tài)起伏的山地，往往形成斷層陡崖或斷層三角面，局部地區(qū)可形成斷陷盆地及地塹構(gòu)造。在相對宏觀的尺度上，地壘、地塹和放射狀斷層的斷層組合是正斷層的重要組合形式。圖6(a)是一條呈NW—SE延展的正斷層的典型遙感影像，該斷層線較為平直，表現(xiàn)為階地前緣陡坎，斷層傾向SW;斷層上盤為全新統(tǒng)沖洪積，水系密集且突然展寬;斷層下盤為晚更新統(tǒng)沖洪積，水系稀疏、粗大;②逆斷層。在ZY－1 02C圖像中逆斷層的斷層線多呈舒緩波狀，影像特征十分清晰，線性形跡較明顯，延伸方向較穩(wěn)定，通常表現(xiàn)為具有一定寬度的色調(diào)異常帶(圖6(b));③平移斷層。在ZY－1 02C圖像中往往可直接通過被其平移錯(cuò)斷的各類地質(zhì)體進(jìn)行解譯判定，圖像中可見斷層兩側(cè)的山體、地層被錯(cuò)斷，斷層帶旁側(cè)發(fā)育的牽引褶皺指示著兩盤滑動的方向(圖6(c));④性質(zhì)不明斷層。性質(zhì)不明斷層是指在遙感解譯中其斷層性質(zhì)無法確定的斷層。圖7(a)中所顯示的性質(zhì)不明斷裂，斷層兩側(cè)界線規(guī)則筆直，斷層特征十分明顯。在ZY－1 02C圖像中尚可識別破碎蝕變帶(圖7(b))。

圖6 斷裂構(gòu)造P/MS影像特征Fig.6 P/MS image features of fault structure

2)節(jié)理。節(jié)理常見于脆性巖石，是兩側(cè)巖塊沒有明顯位移的斷裂;其長度由幾cm到幾十m，在巖石中常成群而有規(guī)律地以節(jié)理組的形式出現(xiàn)(圖7(c))。

圖7 斷裂構(gòu)造及節(jié)理影像特征Fig.7 Image features of fault structure and joint

3)環(huán)形構(gòu)造。環(huán)形影像是遙感圖像中獨(dú)特的一類影像，在ZY－1 02C圖像中較易識別，并可以大致判別其成因類型，多表現(xiàn)為圓形、橢圓形、半圓形等環(huán)狀形跡(圖8(a))。

4)褶皺構(gòu)造。褶皺表現(xiàn)為不同顏色條狀圖案的重復(fù)出現(xiàn)，圖案紋理均勻。在ZY－1 02C圖像中，組成褶皺的不同地層以不同顏色區(qū)分，呈狹長條帶狀(圖8(b));以新(向斜)、老(背斜)地層為中心，褶皺兩側(cè)的地層對稱出現(xiàn)。標(biāo)志層的色帶呈圈閉的圓形、橢圓形、長條形或馬蹄形等，是確定褶皺的重要標(biāo)志。在ZY－1 02C圖像中可對褶皺兩翼以及核部地層的產(chǎn)狀特征進(jìn)一步觀察，從圖8(c)可清晰地看到褶皺兩翼巖層的三角面尖端指向相背，單面山緩坡朝內(nèi)傾，由地層三角面所顯示的地層產(chǎn)狀相向;轉(zhuǎn)折端的巖層傾向核部，顯示為一個(gè)較為典型的向斜構(gòu)造。

圖8 環(huán)形構(gòu)造及褶皺P/MS影像特征Fig.8 P/MS image features of ring structure and fold

3.2 解譯效果及適宜性分析

對ZY－1 02C星P/MS和HR數(shù)據(jù)的地質(zhì)解譯的效果和適宜性，主要通過對研究區(qū)內(nèi)的礦業(yè)活動解譯、第四系成因劃分、巖性識別、層狀構(gòu)造識別、斷裂構(gòu)造判識和宏觀解譯等方面的解譯效果進(jìn)行對比分析。

3.2.1 遙感解譯的正確率

解譯結(jié)果的野外驗(yàn)證主要在研究區(qū)的北部和東南部2個(gè)區(qū)域開展，共有驗(yàn)證點(diǎn)43處;其中僅有5處第四系覆蓋面積較大的驗(yàn)證點(diǎn)的解譯結(jié)果與野外驗(yàn)證不一致，遙感解譯正確率約為88.37%。

3.2.2 礦業(yè)活動解譯

利用ZY－1 02C星HR數(shù)據(jù)能夠識別礦山開發(fā)中的地下開采點(diǎn);圖像中固體廢棄物與周邊其他用地的色調(diào)差異明顯、微地貌清晰;通往開采點(diǎn)的礦山道路清晰可辨，較易提取，且根據(jù)固體廢棄物和礦區(qū)道路的色調(diào)差異能夠判別該礦山的開發(fā)狀態(tài)?；赑/MS數(shù)據(jù)所提取的地下開采點(diǎn)則效果相對較差，圖像中固體廢棄物和礦區(qū)道路的邊界不像實(shí)際地物那樣的光滑弧線，而是呈鋸齒狀，且難以判別固體廢棄物和礦區(qū)道路的色調(diào)差異，因而利用P/MS數(shù)據(jù)識別的地下開采點(diǎn)準(zhǔn)確率較低。

3.2.3 第四系成因劃分

構(gòu)造地貌、區(qū)域地貌以及第四系與現(xiàn)代沉積物的劃分更加清晰、準(zhǔn)確。在第四系遙感解譯中，ZY－1 02C星HR數(shù)據(jù)所反映的微地貌、紋理及細(xì)節(jié)更為清晰，可利用該數(shù)據(jù)將不同成因的第四系及其空間展布準(zhǔn)確地識別與圈定。同時(shí)，利用它們之間的相互切割關(guān)系還可對其接觸關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的解譯判定。本次研究中根據(jù)不同的色調(diào)和紋理差異，利用HR數(shù)據(jù)能夠識別出多級河流階地;而P/MS數(shù)據(jù)所顯示的河流階地的紋理則不是很清晰。

3.2.4 巖性識別

在巖性組合特征差異明顯、構(gòu)造較簡單的地區(qū)，巖性識別效果較好。ZY－1 02C星HR數(shù)據(jù)的空間分辨率較高，反映的空間結(jié)構(gòu)信息較為精細(xì)，對粗碎屑巖的幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息顯示更加明顯;粗碎屑巖(包括火山碎屑巖)因其巖性堅(jiān)硬，相對于其他巖性具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力，故常形成層狀凸起的微地貌形態(tài)，而且其紋理更為粗糙一些。圖9(左)中HR數(shù)據(jù)所反映的火山碎屑巖色調(diào)較暗、影像粗糙、微地貌清晰，與其兩側(cè)的花崗巖和砂巖易于區(qū)分;而在P/MS數(shù)據(jù)(圖9(右))中則因難以判識碎屑巖的粒度而不易與北部的砂巖區(qū)分。

圖9 HR數(shù)據(jù)(左)和P/M S數(shù)據(jù)(右)所顯示的巖性對比Fig.9 Com parison between lithology disp layed in HR(left)and P/M S(right)im ages

3.2.5 層狀構(gòu)造識別

巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和孔隙度等有關(guān)的微觀差異與ZY－1 02C星HR圖像中的影像單元有較好的對應(yīng)關(guān)系，從HR圖像中?？梢灾苯油ㄟ^成分層變化所引起的平行狀色帶，或粒度變化造成的紋形或影像粗糙—細(xì)膩程度的平行變化進(jìn)行識別，并能判別巖層的產(chǎn)狀、層理、地層三角面和不整合等(圖10(左));而在P/MS數(shù)據(jù)中，對局部細(xì)微的影像特征(包括巖層的層理)則無法識別(圖10(右))。

圖10 HR數(shù)據(jù)(左)和P/MS數(shù)據(jù)(右)所顯示的層理對比Fig.10 Com parison between stratification displayed in HR(left)and P/MS(right)images

3.2.6 斷裂構(gòu)造判識

斷裂構(gòu)造的可解譯程度較高，解譯出的斷裂構(gòu)造遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了常規(guī)地質(zhì)調(diào)查資料中的信息量。地質(zhì)調(diào)查資料中的已知斷裂，在ZY－1 02C圖像中均有顯示;且新發(fā)現(xiàn)2處破碎蝕變帶及大量的斷裂構(gòu)造，并根據(jù)斷層兩盤的相對運(yùn)動方向?qū)鄬拥男再|(zhì)進(jìn)行了判識。

3.2.7 宏觀解譯

巖石大類的邊界均具有易于識別的宏觀巖石標(biāo)志，在ZY－1 02C圖像中，這種邊界標(biāo)志顯示為特殊的色調(diào)和紋形等宏觀影像標(biāo)志。HR數(shù)據(jù)中地物的影像差異較明顯(圖11(左))，而P/MS數(shù)據(jù)中地物的對比度較強(qiáng)烈，色調(diào)差異更為明顯(圖11(右))，對這種宏觀影像單元有更加清晰的反映。

圖11 HR(左)和P/MS(右)數(shù)據(jù)宏觀解譯對比Fig.11 Com parison between macro－interpretation from HR(left)and P/MS(right)images

4 結(jié)論

1)ZY－1 02C星遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率較高，能夠獲取地質(zhì)體的精細(xì)幾何結(jié)構(gòu)和紋理特征信息，在識別巖性、破碎蝕變帶、節(jié)理、斷裂和巖脈等成(控)礦要素方面有較好的應(yīng)用效果。

2)通過ZY－1 02C星P/MS和HR數(shù)據(jù)的遙感地質(zhì)解譯效果對比，發(fā)現(xiàn)P/MS數(shù)據(jù)中地質(zhì)體的色調(diào)差異比較明顯，易于建立研究區(qū)的構(gòu)造格架和進(jìn)行巖石大類解譯分區(qū);而HR數(shù)據(jù)反映的空間特征(形狀、大小、陰影、紋理、圖形、位置和布局)更為精細(xì)，在幾何特征上，不同地質(zhì)體的微地貌、紋理及細(xì)節(jié)更為清晰，易于進(jìn)一步識別各類巖性及小型構(gòu)造，尤其對碎屑巖的粒度、層狀構(gòu)造類型、第四系、礦業(yè)活動以及特殊成分的巖石等具有較好的反映。

志謝:感謝中國地質(zhì)調(diào)查局西安地調(diào)中心楊博博士為本文研究提供了實(shí)地驗(yàn)證資料及前蘇聯(lián)帕米爾地區(qū)1∶20萬地質(zhì)圖。

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