遙感在遼寧丹東地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質調查中的應用

王大鵬，李林川，鮑東明，豆世勇

（1.遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽 110032；2.沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧沈陽 110034）

遙感在遼寧丹東地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質調查中的應用

王大鵬1，李林川2，鮑東明1，豆世勇1

（1.遼寧省地質礦產調查院，遼寧沈陽 110032；2.沈陽地質礦產研究所/中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧沈陽 110034）

通過對丹東地區(qū)1∶5萬黃、白旗幅測區(qū)的遙感影像特征研究，結合地面調查進行綜合分析和解譯，對測區(qū)地層、侵入巖、變質巖、線性構造的遙感影像特征和解譯效果進行了系統(tǒng)總結.發(fā)現(xiàn)可解譯地質體和地質現(xiàn)象，解譯效果較好，解譯正確率達70%以上.歸納出一套行之有效的工作方法，證實遙感在區(qū)調工作中具有不可取代的作用和良好的應用價值.

遙感圖像；解譯；區(qū)域地質調查；遼寧丹東

0 前言

遙感是一種遠離目標，在不與其直接接觸的情況下，通過某種平臺上裝載的傳感器獲取其特征信息，然后對信息進行提取、判定、加工處理及應用分析的綜合性技術［1］.地質遙感，是綜合應用現(xiàn)代遙感技術來研究地質規(guī)律，進行地質調查和資源勘查的一種方法［2］.隨著遙感圖像解譯和計算機信息提取技術的日益成熟，遙感技術在地質研究領域得以廣泛應用.遙感巖性識別具有周期短、投入少的特點，具有極大推廣應用價值［3-4］.

遼寧省丹東地區(qū)地勢起伏變化大，地質調查工作難度較大.先期進行遙感地質解譯，可快速掌握基本巖性和地層信息，確定重點工作區(qū)，部署最佳踏勘路線和剖面路線，梳理地質現(xiàn)象，建立區(qū)域地質構造格架.

相比于SPOT、ALOS衛(wèi)星以及快鳥衛(wèi)星等付費數(shù)據(jù)，陸地資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)已對全球免費發(fā)布，廣大地質工作者可以利用這一便利條件于項目設計前期無支出情況下，開展遙感解譯.

本文將遙感技術應用于丹東地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質調查中，利用陸地資源衛(wèi)星ETM+數(shù)據(jù)，制作遙感影像圖和立體影像圖，采用人機交互目視解譯方法［5］，引入三維立體遙感影像，輔助巖性、地層和地質構造解譯.

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)

1.1 自然概況與研究現(xiàn)狀

調查區(qū)地貌北部屬遼東山地丘陵區(qū)，為長白山脈西延部分.植被發(fā)育，地形復雜，相對高差不大，一般海拔300～500 m，最高山峰海拔516 m.南部為丘陵區(qū)，海拔在300 m以下.

水系主要為大洋河流域的支流，由北向南匯入黃海.主要水庫有土門子水庫.

區(qū)內地質調查研究歷史悠久，研究程度較高，1∶20萬和1∶5萬區(qū)調成果豐富，遙感方面尚未取得廣泛應用和顯著成果.

1.2 遙感數(shù)據(jù)與質量評價

本文選用Landsat ETM+遙感數(shù)據(jù)作為遙感影像圖制作、解譯的遙感信息源（表1）.

表1 編圖所用陸地衛(wèi)星7號ETM+數(shù)據(jù)一覽表Table 1 Landsat 7 ETM+data for mapping

本次調查和研究采用的數(shù)據(jù)質量較好，數(shù)據(jù)清晰且無云覆蓋，無噪聲和條帶，滿足預處理要求.由于數(shù)據(jù)獲取時間為夏秋季節(jié)，植被覆蓋較密，對解譯有一定影響.總體上看，本次應用數(shù)據(jù)可以進行地質單元與地質構造現(xiàn)象等綜合解譯.

2 遙感影像圖與立體影像制作

2.1 遙感影像圖

人眼對色彩的識別能力大大高于灰度，因此，解譯影像大都采用彩色合成圖像［6］.根據(jù)圖像的光譜統(tǒng)計特征、項目中的課題設置以及以往工作經(jīng)驗，選取5（R）、4（G）、3（B）三個波段做彩色合成.其效果最佳，色彩豐富，信息量大，便于去除干擾信息，從而加強地質單元和地質現(xiàn)象的目視解譯.

選取合適的地面控制點，進行幾何校正.注意控制點多選擇那些單線河汊相交點、單線河上的橋、小水庫的水壩、公路交叉點等易識別好定位的地物處.

對融合和剪裁后的影像定義投影，實現(xiàn)幾何精校正.采用平面直角坐標系，橢球參數(shù)為西安80/1975年I U G G推薦橢球，投影類型為高斯-克呂格投影.

2.2 立體影像圖

三維可視化是一種利用計算機技術再現(xiàn)三維世界中的物體，并能夠表示三維物體的復雜信息，使其具有實時交互能力的一種可視化技術，是對現(xiàn)實世界的真實再現(xiàn)［7］.

本文在完成測區(qū)遙感影像圖制作后，使用ArcGIS軟件中的ArcScene工具將制作好的遙感影像進行高程賦值，使平面影像變?yōu)榫哂锌臻g層次感的三維立體影像，實現(xiàn)三維可視化，使可解譯地質信息量得到提高.

3 地質單元遙感解譯

3.1 遙感解譯方法

在經(jīng)過了計算機剔除干擾信息的情況下，結合植被分布圖、土地利用圖、地貌圖、等高線地形圖、水文地質圖、地質圖等資料以及野外踏勘制定的解譯標志，對待分類影像進行更為詳實的解譯分類，采用人機交互目視解譯.

3.2 解譯成果和野外驗證

3.2.1 地層遙感解譯

測區(qū)地層發(fā)育不廣泛，主要位于南部，在野外填圖過程中很難準確掌握其范圍.

從影像上看，地層區(qū)巖性特征明顯，可建立解譯標志（見表2）.通過目視解譯，勾繪出地質界線，經(jīng)野外實地驗證，第四系兩組地層為測區(qū)內解譯最為準確、良好的地質單元.

3.2.2 侵入巖遙感解譯

區(qū)內侵入巖廣泛發(fā)育，約占測區(qū)面積的一半，出露較好，單個巖體分布面積亦較大，多為酸性二長花崗巖.中性閃長巖、花崗閃長巖在測區(qū)北部與南部出露.侵入時代分別為新太古代、古元古代、中生代.彼此之間在遙感影像上無非常明顯差異，只能在宏觀上看出總體輪廓.可通過三維立體影像，建立解譯標志，實測較為吻合.

3.2.3 變質巖遙感解譯

測區(qū)內變質巖較為發(fā)育，以低角閃巖相的太古宙區(qū)域變質巖為主，另有少量分布于地層組內及其與侵入巖之間構造滑脫面處的動力變質巖類.在遙感影像上特征不顯著，無法準確勾繪其界線，本文未進行解譯.

4 線性構造遙感解譯

區(qū)內線性斷裂構造較為發(fā)育，大小規(guī)模均有，線性紋理特征顯著，具有較好的解譯標志，大部分經(jīng)野外驗證屬實，解譯效果較好.下文按斷裂走向介紹區(qū)內典型斷裂的影像特征.為方便顯示其線性紋理特征，圖片中用箭頭表示斷裂發(fā)育和延展的位置.

4.1 北東向線性斷裂構造

受區(qū)域構造活動影響，測區(qū)北東向線性斷裂構造最為發(fā)育，規(guī)模較大，延伸穩(wěn)定.影像上呈現(xiàn)出非常明顯的線狀紋理，總體解譯效果良好，與實測吻合.

從家大溝-王家堡子-吳家堡斷裂：屬于區(qū)內大型規(guī)模的線性斷裂構造，位于白旗幅的西南部，總長約18 km.在遙感影像上呈現(xiàn)為近北東向連續(xù)的線性溝谷，與周圍地貌差異較大，線性痕跡顯著，是本區(qū)遙感影像特征最明顯的線性斷裂，解譯效果最好（圖1）.

圖1 從家大溝-王家堡子斷裂影像圖Fig.1 The image of Congjiadagou-Wangjiapuzi fault

圖2所示為斷裂的南部.在遙感影像上表現(xiàn)為北東向連續(xù)的線性溝谷，與周圍的山脊走向（陰影排列方向）差別明顯，線性痕跡顯著.南端與第四系交匯，方向發(fā)生改變，在野外調查中發(fā)現(xiàn)斷裂破碎帶，解譯效果較好.

圖2 紅旗鎮(zhèn)-土門子水庫斷裂影像圖Fig.2 The image of Hongqizhen-Tumenzi fault

4.2 東西向線性斷裂構造

測區(qū)內東西向線性斷裂構造較為發(fā)育，規(guī)模較大，大部分斷裂影像特征較為顯著，少部分受風化、河流侵蝕等自然因素和人類活動影響，影像線性紋理特征不明顯.

（1）周家-白旗斷裂：屬于區(qū)內規(guī)模較大的線性斷裂構造，位于白旗幅西北部，總長約10 km.在遙感影像（圖3）上呈現(xiàn)為線性連續(xù)的溝谷，與周圍地貌差異顯著，切割北東向的大房身-岔溝斷裂.在野外調查中發(fā)現(xiàn)殘留的斷層三角面和巖石破碎帶.解譯效果較好.

圖3 周家-白旗斷裂Fig.3 The image of Zhoujia-Baiqi fault

（2）曲家堡子-宋家?guī)X斷裂：屬于區(qū)內規(guī)模較大的線性斷裂構造，位于白旗幅南部，曲家堡子至宋家?guī)X一線，總長約14 km.在遙感影像（圖4）上，線性紋理痕跡不明顯，斷裂中部被第四系掩蓋，斷裂發(fā)生錯移，解譯效果一般.野外驗證發(fā)現(xiàn)斷裂痕跡，證實解譯斷裂確實存在.

5 結論

（1）可利用陸地資源衛(wèi)星的ETM+數(shù)據(jù)制作遙感影像圖，建立區(qū)域構造格架，掌握主體地質單元和地質現(xiàn)象信息，為區(qū)調設計和前期工作提供幫助.

圖4 曲家堡子-宋家?guī)X斷裂Fig.4 The image of Qujiapuzi-Songjialing fault

（2）經(jīng)野外驗證，丹東地區(qū)遙感地質解譯在第四系地層和北東向線性構造方面效果顯著，與實際吻合度高；解譯侵入巖方面，效果一般；解譯變質巖方面，效果較差.總體上看，可解譯地質內容較為豐富.

（3）將遙感影像疊加到等高線上生成的立體遙感影像，可以清晰直觀地判讀地勢坡度起伏，區(qū)分山脊和山坡，對線性構造解譯和區(qū)分巖性幫助較大.該應用值得在區(qū)域地質調查工作中推廣.

［1］彭望碌，白振平，劉湘南，等.遙感概論［M］.北京：高等教育出版社, 2002.

［2］陳述彭，趙英時.遙感地學分析［M］.北京：測繪出版社,1990.

［3］于學政，曾朝銘，燕云鵬，等.遙感資料應用技術要求［M］.北京：地質出版社,2010.

［4］關澤群，劉繼林.遙感圖像解譯［M］.武漢：武漢大學出版社,2007.

［5］沈非，查良松.基于ArcView的人機交互式土地資源遙感解譯方法［J］.資源開發(fā)與市場,2007（3）:204—206.

［6］華瑞林.遙感制圖［M］.南京：南京大學出版社,1990.

［7］梁鵬帥，馮冬敬.三維可視化的研究現(xiàn)狀和前景［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2009,19（7）:134—135,147.

APPLICATION OF RS IN THE 1∶50000 REGIONAL GEOLOGICAL SURVEY OF DANDONG AREA,LIAONING PROVINCE

WANG Da-peng1,LI Lin-chuan2,BAO Dong-ming1,DOU Shi-yong1
（1.Liaoning Institute of Geological Survey,Shenyang 110032,China; 2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

With study on the characteristics of remote sensing images in work area,combined with comprehensive analysis of ground survey,the characteristics of RS image and interpretation results are systematically summarized for the intrusive rocks,metamorphic rocks and linear structures in the surveyed area.It is found that some geological units and geological phenomena are well interpreted,with accuracy rate over 70%.A set of effective working methods is concluded,which is provedvaluableandirreplaceableintheregionalgeologicalsurvey.

RS image;interpretation;regional geological survey;Liaoning Province

1671-1947（2014）02-0184-04

P 627；P622

A

2012－09－ 24；

2012-11-15.編輯：張哲．

收稿日期：遼寧省國土資源廳2009年度遼寧省資源補償費項目（遼國土資項發(fā)［2008］78號）資助.

王大鵬（1983—），男，碩士，工程師，主要從事區(qū)域地質調查和遙感工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)寧山中路42號羽豐大廈25-10，E-mail//Leisurebird@tom.com