遥感技术在地质方面的应用

遥感技术在地质方面的应用

（资工11003班，学号201004271，序号 27）

摘要：地质遥感的任务是通过遥感影像的解译确定一个地区的岩石性质和地质构造分析构造运动的状况。目前这项技术已广泛应用于军事、测绘、气象、农业、林业、水利、环境保护、土地管理和地质找矿等几乎所有与地学有关的领域。本文对地质遥感的基本理解，对岩性，构造地质的识别和构造运动的简单分析。还有对遥感地质发展前景的简单了解。

关键词：遥感技术；地质遥感；岩性；构造；识别；分析；发展；

遥感地质学是一门新兴的由空间技术、信息科学与地质学相结合的边缘学科。具体来说,是通过航空或航天飞行器所携带的传感器系统获得的地面地物反射、发射的电磁波谱信息(以数据或图像形式记录),经图象处理、专题信息提取和解译、数据处理和综合分析等技术和方法,来研究各类地质体的空间分布、结构构造等特征。随着现代光电探测和计算机技术的发展,遥感地质的应用领域也在不断地扩展和深入。目前已在区域构造、矿产勘查、环境地质、城市地质和国土整治等领域的研究中,取得了明显的效果和经济效益。遥感地质在我国地质工作现代化过程中的重要地位已日益被人们认识。随着科学技术的发展，遥感技术也日趋成熟，在各种方面的应用也越来越广泛，遥感技术的提高包括飞行器的改进和传感器性能的扩展两个方面,它决定了遥感信息的光谱探测灵敏度和空间分辨力。遥感飞行器通常分为航天和航空两类。航天飞行器无论在数量和性能上都在迅速发展,除了大量军事侦察卫星外,近十余年来业已发射了数十颗用于观察地球资源的技术卫星,而且向能长期在轨道观察的“载人空间站,方向发展。为了获得太阳系其它行星的信息,宇航飞行器甚至已飞抵天近,并发回数量可观的遥感图像供“宇宙地质学”研究之用。航空飞行器除了有高空至低空遥感飞机外,一些国家还运用气球进行遥感探测。这样就构成了航天、航空结合体的立体遥感观察体系。而遥感地质学是在七十年代才成为独立学科的，从空间获取地面的多光谱信息,通过遥感数据处理和与多源信息综合技术,必定可以揭示许多过去被忽略或未被识别的地质信息，所以遥感技术在地质方面的应用是不可或缺的。

随着信息获得、提取和一些理技术的提高，通过遥感图像揭示地质规律可能性的增大,使其应用范围和水平也不断扩展和提高。现将遥感地质应用的进展略述如下:

一．岩性的识别应用

在遥感影像上识别岩石的类型必须首先了解不同岩石的反射光谱差别，以及所引起的影像色调的差异。同时，由于岩石的形成，在内外应力的共同作用下，组合成不同形状，这也是识别岩石类型的重要标志。此外，不同岩性上往往形成不同的植被、水系，这也可作为间接的解译标志。

岩石的反射光谱特征与岩石本身的矿物成分和颜色密切相关。岩浆岩中，随着 SiO2

的含量的减少和暗色矿物含量的增高，岩石的颜色由浅变深，光谱反射率也随之降低。岩石光谱反射率受组成岩石的矿物颗粒大小和表面糙度的影响。矿物颗粒较细，表面比较平滑的岩石，具有较高的反射率。反之，光谱反射率较低。沉积岩本身没有特殊的反射谱特征，因此单凭光谱特征及其表现，在遥感影像上是较难将它与岩浆岩、变质岩区分开来的，还必须结合其空间特征及出露条件，如所形成的地貌、水系特点等将其与其他岩类区分开来。沉积岩最大的特点是具成层性。胶结良好的沉积岩，出露充分时，可在较大范围内呈条带状延伸。在高分辨率的遥感影像上可以显示出岩层的走向倾向。坚硬的沉积岩，常形成与岩层走向一致的山脊，而松软的沉积岩则形成条带状谷地。沉积岩内于抗蚀程度的差异和产状的不同，常形成不同的地貌特点。石灰岩等可溶性岩石在不同气候带下形成

不同的地貌特征。在高温多雨的气候带内，岩石被溶蚀的速度快，形成各种典型的喀斯特地貌，如峰林、溶蚀洼等。在高分辨率的卫星影像上，可以观察到峰林及溶蚀洼地内的石芽、石林、落水洞、盲谷，以及地下河的潜入点和出露点等中小型的喀斯特地貌。在半干燥区和干燥区，化学溶解作用较弱，因而石灰岩成为较强的抗物理风化的岩石，地表缺乏典型的喀斯特地貌，在遥感影像上较难把石灰岩与其他岩石区别开来，但是可以通过反射光谱曲线，以及空间特征、水系等。

岩浆岩与沉积岩在遥感影像上反映出形状结构上的差别明显。前者多呈团块状和短的脉状岩浆岩的解译，首先要注意区分酸性岩、中性岩和基性岩。酸性岩浆岩以花岗岩为代表。岗岩在影像上的色调较浅，易与围岩区别开，平面形态常呈圆形、椭圆形和多边形，所形成的地形主要有两类，一类是悬崖峭壁山地；一类是馒头状山体和浑圆状丘陵。前者水质构造控制，后者水系多呈树枝状，沟谷源头常见钳状沟头。基性岩的色调最深，大多侵入岩体，容易风化剥蚀成负地形。喷出的基性玄武岩则比较坚硬，经切割侵蚀形成方山和台地。中性岩的色调介于两者之间，大片喷出岩如安山岩类在我国东部地区构成山脉的主体。岩体常被区域性裂隙分割成棱角清楚的山岭和“V”形河谷，水系密度中等。中性的入岩体常成环状负地形。变质岩的识别：由岩浆岩变质而来的正变质岩和由沉积岩变质而来的负变质岩，都保持了原始岩类的特征。因而遥感影像也分别与原始母岩的特征相似。只是由于经受过变质，使得影像特征更为复杂。石英岩由砂岩变质而成，经过变质作用后，SiO2矿物更为集中，色调变浅，强度增大，多形成轮廓清晰的岭脊和陡壁。大理岩与石灰岩相似，也可以形成喀斯地貌。千枚岩和板岩的影像特征与细砂岩，页岩相似，易于风化，多成低丘、岗地或负地形，地面水系发育。片岩、片麻岩等变质岩，其影像持征与岩浆中的侵人岩相似，在高分辨率遥感影像上有时可识别出深色矿物和浅色矿物集中的不同色调条带经扭曲的情况。变质岩的地质时代比较古老，经历了强烈的地壳运动，区域裂隙发育，岩块被分割成棱角明显的块状，地面比较破碎或成鳞片状。沿着这些区域的裂隙发育的水系，交汇、弯处也不大自然，成之字形，这一点可作为与岩浆岩区别的标志之一。

二. 构造地质的识别的应用

地质体和地质现象均经历了千百万年内外应力的塑造。才呈现为现今的地貌形态和水系型式。使我们可以由它们和地质体相互依存的关系推证岩性和构造。尤其是活动构造。以及某些被掩盖的地质特征。遥感图像在解译岩性、识别构造和监测地质灾害等方面能发挥很大作用。航空像片可以区分岩性。划分地层。解译构造细部效果好。卫星图像则长于解译巨型构造。在区域地质调查中。用遥感方法可以快速而准确地地质遥感中地质构造的识别与分析地

的状况。目前这项技术已广泛应用于军事、测绘、气象、农业、林业、水利、环境保护、土地管理和地质找矿等几乎所有与地学有关的领域。本文对地质遥感中地质构造的识别与分析进行了研究，分析获得大面积区域内大量地质信息因而使工作效率和精度大大提高。由于遥感图像从宏观上细致地反映了地质构造、地貌、水文、植被和人类经济活动等各种信息。所以在找矿、水文地质调查、石油普企、地震地质调查以及水利、道路、港口等工程地质勘测和环境地质调查等等许多地质工作中应用遥感技术都取得了很好的效果。

地质构造的识别遥感对地质构造的识别有特殊的意义.大型区域性地质构造在地面调查中测点不可能过密因而不能窥其全貌。而遥感影像从几百米、几千米的空中或几百千米的空间获

取的信息。利于从客观上把握区域构造总体特征。当岩石出露条件好时。还可从高分辨遥感影像上量测其产状要素。特别是人迹罕至的地区。更显得重要。从遥感影像上识别地质构造。主要内容包括识别构造类型。有条件时测量其产状要素判断构造运动的性质。1.水平岩层的

识别在低分辨率的遥感影像上不容易发现水平岩层的产状。这是由于水平岩遭受侵蚀后。往往由较硬的岩层形成保护层。且形成陡坡。保护了下部较软的岩层。在高分辨率遥感影像上可发现水平岩层经切割形成的地貌。并可见硬岩的陡坡与软岩形成的缓坡呈同心圆状分布。硬岩的陡坡具有较深的阴影。而软岩的色调较浅。2.倾斜岩层的识别在低分辨率遥感影像上。

可以根据顺向坡(与岩层倾斜方向一致的场面)有较长坡面逆向坡坡长较短的特性岩层的倾向。当顺向坡和逆向坡几乎相等时，可以确定岩层倾角在45°左右倾向则不易确定。倾斜岩层经过沟谷的切割在高分辨率遥感影像上常出现岩层三角面(包括弧形面、梯形面)这时根据岩层出露的形态及其与地形的关系可确定岩层的产状。3.褶皱及其类型的识别在遥感影像止褶皱的发现及其类型的确定是建立在对斯性和岩层产状要素识别的基础上的。在进行影像分析时应注意不同分辨率遥感影像的综合应用即光在分辨率较低的影像上进行总体识别确定褶皱的存在特别是一些规模较大的褶皱的确定然后对其关键部位采用高分辨率影像进行详细的识别确定褶皱的类型。

断层及其类型的识别在影像上不能直接确定地层的新老但可以观察到岩层的倾向。当逆向坡(陡坡)向外、顺向坡(缓坡)向内(向轴线倾斜)时是向斜构造逆向坡(陡坡)朝内(面向褶皱轴)顺向坡(缓坡)朝外时(远离褶皱轴)是背斜构造。当岩层的走向不是很连续时逆向坡往往形成地形三角面这在遥感影像卜是比较直观的。通常断层在没有疏松沉积物覆盖的情况在遥感影像上都有明显的特征。

断层是一种线形构造在遥感影像上表现为线性影像。它基本上有两种表现形式：一是线性的色调异常即线性的色调与两侧的岩层色调都明显不同。二是两种不同色调的分界面呈线状延伸。当然具备这两个影像持征的地物不一定都是断层如山脊、较小的河流、道路、渠道、堤坝、岩层的走向、岩层的界面等等因此除了这两个基本影像特征之外还必须对断层两侧的岩性、水系和整体地质构造进行研究才能确定是否是断层特别是在高分辨率的遥感影像上可以通过对地层的鉴别确定断层如地层的缺失和重复走向不连续使两套岩层走向错断、斜交等这对于判断与岩层走向一致或角度相近的断层是重要的标志。在具体确定是否存在断层时必须把影像的基本特征与岩性及整个构造结合起来考虑。

三．构造运动的分析

通过对遥感影像的解译不仅能对岩性和地质构造作出判断，而且还能对—个地区的近代和现代地壳运动特征作出分析，特别是新构造运动主要表现为升降运动并会引起老断裂的复活和新断裂的产生时。同时它也能在地貌、水泵等特征上表现出来。上升运动表现为地壳的抬升或掀升前者为比较均匀的上升后者为空间的不均匀上升。在地貌上表现出土地的抬升及河流的切割，也就是说山地切割的深度与现代地壳上升的幅度成正比。在遥感影像上河流的切割深度是可以识别的从而可以求出地壳相对上升的幅度。地壳的下沉区在地貌上表现为负地形，如许多荒地相对于周围山地来说都是相对的下沉区。两者接触地带往往有断裂的存在。此外从山地河谷出口处、冲积——洪积扇的分布也能反映出升降运动的状况。山地上升时冲积-洪积扇的堆积旺盛颗粒较粗表面坡度大而且扇体本身也遭后期切割在前端形成新的冲积——洪积扇。据此还可以分析出地壳上升运动的节奏性根据洪积扇的规模还可以确定各次上升运动的强度。此外洪积扇的偏转、扭曲等变形也反映出地壳掀斜、升降的特征。在水系上上升区表现为放射状水系。下降区则表现为汇聚状水系。不对称水系的存在反映了流域内的不对称升降运动。从有些影像的椭圆形的隆起上可以观察到水系绕行的特点。

四．浅谈遥感技术的发展

遥感传感器频谱范围的不断拓宽，新型传感器的不断推出，分辨率（空间、光谱、时间、辐射）的不断提高，不仅极大地提高了遥感的观测尺度、对地分辨本领和识别精细程度，而且使遥感的数据处理、信息提取和工作方法都发生了一些质的变化和飞跃，将遥感技术和应用推向了一个新的高度。遥感探测分辨率的提高，使探测地物的精细特征成为可能。地物的特征包括三大方面：一是地物的几何特征，二是地物的物质组成和物质成分，三是地物的演化特征。对这些特征的精细探测分别依靠高空间分辨率遥感、高光谱遥感和高时间分辨率遥感。遥感技术的发展带动和促进遥感应用向着多尺度、定量化、集成化和业务化的方向发展。在遥感地质领域，发展趋势明显表现为：（１）高光谱矿物填图技术的发展和深化。（２）遥感地质学由定性步人定量化发展阶段。高光谱、高分辨率、热红外多／高光谱、雷达干涉（ＩｎＳＡＲ）、激光雷达（ＬＩＤＡＲ）、ＧＰＳ、ＰＯＳ系统等技术的兴起和发展，使遥感地质学不再局限于基于图像色调与纹理特征的目视解译，而继表层遥感应用领域之后，逐渐步人了定量化发展阶段。

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