什麼是地質解譯原則
A. 遙感地質解譯工作分區
根據調查區的遙感地質解譯程度、地質復雜程度、要解決的基礎地質問題,以及自然地理交通條件,筆者將調查區劃分成4類遙感地質解譯工作區。詳見遙感地質解譯分區圖(圖6-6)。
Ⅰ類工作區:指遙感地質解譯程度良好,地質情況復雜,通行情況較好,是解決地質問題的重點地區,投入較多的野外實際工作量,以期在基礎地質問題上有所突破。Ⅰ類工作區採用野外實際調查為主,遙感地質解譯為輔的工作原則。
Ⅱ類工作區:指遙感地質解譯程度良好,地質情況較復雜,通行情況一般,在解決重大地質問題上起輔助作用。此類工作區採用野外實際調查與遙感地質解譯相結合的工作原則。
Ⅲ類工作區:指遙感地質解譯程度良好,地質情況簡單,無須投入較大工作量地區。此類工作區採用遙感地質解譯為主,野外實際調查為輔的工作原則。
Ⅳ類工作區:指遙感地質解譯程度中等,地質情況簡單,通行困難的大范圍高山、冰雪覆蓋、第四系沉積物覆蓋及湖泊沼澤分布區。此類工作區基本採用遙感地質解譯,輔以少量野外實際調查的工作原則。
在Ⅰ類工作區以實測調查為主,遙感地質解譯為輔,Ⅱ,Ⅲ類工作區以實測調查與遙感地質解譯相結合的工作方法,Ⅳ類工作區以遙感地質解譯為主,輔以少量實測工作量的方法。總之,筆者在填圖工作之前首先對調查區進行全面的遙感地質解譯,對影像地質特徵不同的地質單元的岩石、地層、岩漿岩、構造等進行遙感地質解譯,初步建立全區的遙感地質解譯標志,填圖過程中對這些在遙感地質解譯過程中建立的岩石、地層、岩漿岩、構造等解譯標志進行實地驗證,並指導下一步的遙感地質解譯工作,在不同工作區根據要解決的地質問題與工作區實際交通地理情況採用不同的遙感地質解譯工作方法。
B. 遙感地質調查的一般程序
在較大范圍內進行,通過空中或地面探測獲取遙感圖像後(或航、衛片),一般按下列程序進行。
1.資料的收集、處理和概略解譯
這一階段的工作主要包括:
1)收集、編錄、復制的各類遙感圖像和遙感資料並進行相片鑲嵌。對部分地區(或全區)還可進行數字圖像處理,以增強和突現某些信息。
2)收集制圖資料和已有的地質、航空物探及地面物化探資料,以及相關的水文、氣象、地貌、土壤、植被、環境等資料。
3)遙感圖像的概略解譯,需要編制概略地質解譯圖或若干專題概略解譯圖。概略解譯圖可以直接勾繪在相片略圖上或聚酯薄膜上,或者轉繪在地形圖上。編制概略解譯圖時應詳細,界線標繪應精確,以避免重復工作。
4)根據概略地質解譯的成果,確定踏勘路線,選擇實測地層剖面的位置,編制遙感地質調查設計書。
2.野外踏勘及建立地質解譯標志
在野外踏勘和實測地層剖面的過程中,都應隨時對照實地各種標志與相片上的影像特徵,研究地層和地質現象的地質解譯標志;確定分層單位(填圖單位)及其界線的標志。
(1)解譯標志
在地質解譯過程中,主要是觀察和利用解譯標志來進行。遙感圖像的地質解譯標志是指那些能夠用來辨認、區分地質體或地質現象的存在、屬性和相關關系的影像特徵。其中包括影像中反映出的形態、大小、色調、陰影、水系、地貌、水文、影紋結構、植被、人類活動等標志。
1)形態和大小:任何地物都有一定的幾何形狀和大小。許多地物根據其形狀和大小就可直接辨認其屬性。地物的幾何形狀和大小與圖像的比例尺和解析度有關。一般比例尺越大,解析度越高,地物細節顯示越清楚。相反,則很模糊,甚至顯示不出來。在相同比例尺的圖像上,由於圖像的解析度不同,地物的形狀和大小可表現出不同的清晰度,如有些較小的地物,在高解析度的航空相片上可表現得非常清晰,而在低解析度的衛星圖像上則顯得模糊,甚至沒有顯示。
2)色調:色調是地物波譜信息構成的影像特徵,不同的地物有不同的色調。因此,它是地質解譯中經常使用的重要解譯標志。通過肉眼可把圖像色調從黑—灰—白分為10級。色調的深淺是相對的,它受地質體的顏色、含水多少、風化程度、表面土壤及植被覆蓋程度、光照條件等多種因素的影響。在同一幅圖像上,物性相同的地物應有相近的色調,但實際上,由於諸多因素的影響卻不完全相同或差異很大。因此,應用色調標志時須作具體分析。
3)陰影:陰影具有形狀、大小和方向,色調一般為黑色。在航片上可藉助陰影的方向和成像時間來判斷航片的方位,測量地物的高度。陰影有本影和落影之分。本影是指物體未被陽光照射的陰影部分,即本身的陰影,如山的陰坡、房屋的背陽面等都是它們的本影。本影有助於獲得立體感。山體的陽坡明亮,陰坡較暗,其明暗分界線即為山脊線或山谷線。落影是指地物投在地面的影子,即投落陰影。利用落影可以計算地物的高度(h=T tanϕ,其中,h為地物的高度;T為落影長度;ϕ為太陽高度角)。
4)水系標志:水系是非常重要的解譯標志,對地形、地貌、岩性、構造解譯都非常有用。水系形態、密度、均勻性、對稱性、方向性往往是構造和岩性特徵的反映。例如,泥岩、頁岩、粘土岩、粉砂岩發育地區,易形成高密度樹枝狀水系,反映岩石透水性不良;砂岩、石英砂岩或岩石裂隙發育區,常形成低密度樹枝狀水系,反映岩石透水性強。水系的均勻性,表示岩石抗風化能力和裂隙發育程度比較相近;水系的對稱性,反映區域地形或大片成層岩層向一側傾斜;水系的方向性,主要反映區域山系、岩層及構造走向。
5)地貌形態標志:地貌形態不僅決定於一定的岩性和構造,而且也決定於一定的氣候、水文等自然地理條件。不同地貌形態是不同岩性、構造在不同內外動力作用下的結果。由於地層岩性的物理化學性質不同,而具有不同的抗風化侵蝕能力。岩石的抗蝕能力通常由地貌形態反映出來。抗蝕性強的岩石形成陡坡和陡崖;抗蝕能力弱的岩石形成緩坡和低地。地貌形態除與岩性有關外,還與構造、產狀、自然環境等因素有關。利用地貌形態解譯地質體,可以從山體的組合形態與規模大小,山頂、山坡形態與地形相對高差等方面來進行。
6)植被:植被的分布與氣候的地帶性和地形引起的垂直分帶性及小氣候環境有關。在不同的地貌部位上,由於基岩和鬆散沉積物的岩性、粒度、含水性等的影響,可引起植物群落外貌、種屬、層級、密度、長勢、單株與群落的生態畸變和宏觀生態特徵上的改變。植被分布對地質解譯既有利,也有弊。不利之處在於植被掩蓋了岩層露頭和構造,造成解譯上的困難;有利的是,在某些特定條件下它能作為地質解譯的間接標志。例如,地質、水文條件和土壤性質的變化可引起植物生態異常。解譯時應注意總結這類規律,以發現更多的間接地質解譯標志。
7)水文標志:主要指陸地水水文特徵,包括泉、小溪、河川、湖泊和基岩、鬆散堆積物的含水性、滲透性等。它們的空間分布特徵都與一定的地質、地貌條件有關,因此,水文標志是地質解譯的一個有用標志。
8)人類活動遺跡:人類活動遺留下來的與地質體有關的痕跡、探槽、鑽探平機台、道路、建築、農墾區、歷史考古遺跡等都可作為地質解譯的間接標志。
9)影紋結構:影紋結構是地物的形狀、大小、色調、陰影、水系、地貌、植被、人類活動遺跡等在圖像上的綜合表現。不同的地質體一般具有不同的影紋結構。在解譯過程中,對影紋結構的類型可用點狀、格狀、柵狀、鏈狀、環狀、蠕蟲狀、姜狀等來描述,還可進一步區分為寬窄、疏密、粗細、大小、長短等。
(2)解譯方法
地質解譯就是利用遙感圖像的各種影像特徵解譯地質體。如何利用各種解譯標志和解譯方法去辨認地質體或地質現象的存在和屬性,主要由解譯任務、圖像特點、地質構造復雜程度、解譯條件與難易程度等綜合因素所決定。遙感圖像的解譯方法主要有:
1)直譯法:對於具有清晰影像和典型特徵的地質體,通常可採用直接解譯的方法,即觀察和利用地質體的各種綜合標志,尤其是反映該地質體屬性的典型影像特徵,直接去辨認、分析、圈定地質體。如灰岩的岩溶地貌和侵入體的綜合影像特徵、影像地層單位的對稱重復和兩翼產狀的變化、斷層的線性影像特徵等均可作為直接判斷所屬地質體的典型影像特徵。
2)延伸法:在進行區域圖像地質解譯時,對有一定特徵影像的地質體,常遵循由已知到未知的解譯原則來延伸圈定地質體。一般對褶皺岩層、各種斷層、破裂面以及岩體、地塊的界線常用此方法,即沿著各種地質要素連續地進行觀察分析,以確定延伸位置。對於影像特徵不清者,常用此法,一般能收到較好的解譯效果。
3)對比法:當地質體沒有典型的解譯標志,不能用直接判斷的方法解譯時,可將未知地質體與已知地質體的影像特徵進行對比,分析兩者的異同點,從而達到鑒別未知地質體的目的。
3.詳細解譯
根據已確定的分層單位和解譯標志,按相應比例尺的精度要求,在立體鏡下詳細而准確地勾繪出詳細的地質解譯圖。這是進行遙感地質解譯的結果,也是繪制地質圖的基礎。
在詳細解譯的基礎上,布置野外調繪的路線。
4.野外調繪
野外調繪的任務是詳細查證解譯的成果;查明解譯中發現的重要地質現象或者難以解譯的現象(必要時需配合山地工程);系統採集標本樣品,完成野外資料收集的工作。
野外調繪的基本方法仍然是通過路線地質調查。路線的間距可以比常規地質調查的路線間距大幾倍。對重點地段應加密調繪路線,投入較多的野外工作。所謂重點地段主要是指:
1)區域地質和找礦調查中的成礦有利地段和物化探異常區;工程地質調查中的重要工程地質、動力地質區;水文地質調查中的井、泉和岩溶區等。
2)構造復雜或植被茂密,解譯效果較差的地段。
3)某些對查明地質構造或地貌規律比較關鍵的地段。
野外調繪中觀測點應用針刺的方法標定在相片上。針刺點位應盡可能精確,針孔不能太大;其誤差最大不能超過0.2mm;點號標在相片背面針孔的位置。地質界線應在野外用特種鉛筆勾繪在相片(或聚酯薄膜)上。准確記錄野外地質現象,對較復雜的構造,勾繪平面示意圖,以便與相片上的影像進行對照。
野外調繪中每天都應進行資料整理。除了野外記錄和標本的整理外,應在立體鏡下檢查野外刺點和連線的正確性,並上墨,標繪野外實測的產狀(注意相片方位)。當天的調繪成果均應勾繪在實際材料圖上。
5.成圖及編寫報告
這個階段的工作與常規調查基本相同。所不同的是在圖面整飾中,發現圖面結構不合理的地段可進行更深入的解譯,以求得確切的結果;在資料綜合分析中,要研究多種資料的擬合,若有光譜測試資料時,應有地物光譜和解譯標志的分析;圖件清繪、轉繪和成圖時,盡可能用現代技術設備,以提高精度和工效。
當進行小區域的調查時,如某礦區地質調查、某地下水水源地的綜合水文地質調查或某工程建築場地及外圍工程地質調查等等,野外建立解譯標志、詳細解譯和野外調繪等工作不一定按工作階段截然分開。在大比例尺地質測繪中,需要與地形控制測量密切配合。
C. 遙感初步解譯地質圖編制
該圖是在影像單元解譯圖、野外踏勘剖面測制完成的基礎上進行的。具體要點為:
1.影像岩石單元建立
影像岩石單元為遙感初步解譯地質圖編圖的基本單位。單元建立的基本原則是每個影像單元的岩性構成必須符合不同填圖單元劃分方案的具體要求,且要保持影像單元的獨立性。
2.影像岩石單元解譯劃分
以線性-單元、層型地層單元,非層型-單元、環形-單元的標志解譯區分。建立劃分出不同種類的填圖單位,作為填圖的實體,並分別表示於圖面上。
3.填圖單元分類命名
對解譯建立的影像岩石單元,應依其單元岩性特點、岩石類型、岩石、礦物成分、結構構造、變形變質、構造改造等特徵的變化,參考新填圖理論,按照影像岩石地層、影像構造地層、影像岩石譜系單位、影像構造岩石單位劃分方案要求,進行填圖單位種類劃分。其單元命名基本參考前人資料進行。
4.圖面編輯
圖面編輯是遙感初步解譯地質成果有序地表達在圖面上的一種過渡性成果。具體內容為:
(1)圖面地質體的表示。即不同地層單元、岩體單位、構造現象等表示。
(2)地理要素標注。包括:地名、居民點、經緯度、公里網格標注。
(3)圖例尺寸規格,代號、花紋表示。
(4)圖名、字體、大小。
(5)數字比例尺,線條比例尺的位置、字型大小。
(6)內外圖廓線的表示。
5.出圖
D. 遙感地學分析方法簡介
遙感器能獲取到的只是成像瞬間,成像地區地表的自然與社會環境的二維(平面)的綜合信息。這些信息中,只有一部分對地質解譯有用。對地質解譯有用、無用的信息相互聯系又相互干擾。如上文所述地表坡殘積物和植被與當地母岩有聯系,可以據此來分析母岩性質;同時坡殘積物和植被又掩蓋基岩,干擾了對岩性信息的識別。因而所有解譯(不僅僅指地質解譯)都存在不確定性與多解性。為提高地質解譯的質量,解譯人員的地學知識與工作經驗,正確遵從一些解譯原則,合理地運用遙感地學分析的方法就是非常重要的了。
地質解譯的原則:①從已知到未知,②先易後難,先從標志最清楚地段到較模糊地段,③先整體後局部,④先目視預解譯到其他方法,④先從構造解譯入手,⑤圖像解譯與野外調查相結合。
《遙感地學分析》(陳述彭,1990)一書,概括了遙感地學分析的主要方法。
(一)遙感資料的相關分析法
在一定區域內各種景觀要素間是相互依存,相互制約的。往往是一事物的存在反映其它事物的存在;一種現象可指示另一種現象的存在。地質解譯時,可以根據地質規律的認識,用相關分析法進行解譯。如第九章引用美國內華達州金場地區尋找多金屬礦的例子。就是通過地質研究,確定該區礦化主要與內生作用的熱液蝕變有關,而熱液蝕變岩石又與未蝕變的岩石地物反射波譜不同,利用比值法等圖像增強處理,來識別區域蝕變,從而用它來作為找多金屬礦的重要標志。
(二)交叉分析法
遙感地學研究為了取長補短,常常需要多種技術方法交叉使用。如光學圖像處理,目視解譯,計算機數字圖像增強等交叉進行。在建立區域典型的岩性-地層解譯標志時,也需要預解譯,野外驗證,再解譯,反復補充修改,使建立的解譯標志更有代表性,用它來指導解譯。在利用數字圖像增強處理時,也是經過預處理,野外地物波譜測試分析,驗證,再修改增強處理方案,從中選定最有效的處理方法。
(三)環境本底法
所謂本底,就是某種地學信息的區域正常特徵或正常背景值。如區域地球化學中某種元素的背景值。如某種岩性(如花崗岩)的平均反射波譜值等等。這些通過歸納總結,實測,統計分析得來的正常特徵和正常背景值就是正常值。只有在這個基礎上,才能區分出異常來。有了地貌異常,色彩異常,波譜異常和某些成礦元素的異常,才能指導各種地質分析和研究。所以環境本底的建立非常重要,也要非常慎重。
(四)信息復合法
信息復合是指同一區域內遙感信息之間,或遙感與非遙感(如地質)信息之間的復合。復合時通過資料的空間配准與內容復合,產生一組新的空間信息或一組新的合成圖像。目的是為了突出有用的地質信息,減免和抑制無用信息,改善圖像質量,提高解譯和研究的能力。詳見第十一章。
(五)歷史對比法
歷史對比是利用遙感圖像資料的時間信息,把不同時間的同一地區或同名地物,進行多時間的對比,作動態分析。如對黃河、長江口三角洲的發育特點的分析,對陝北黃土高原水土侵蝕的分析,對某城市的發展動態分析,對洪水災害(如1992年對太湖地區洪水的SAR圖像對比分析)等。從歷史對比中歸納總結出其發展動態與規律,指導劃規與治理工作。
(六)系列制圖法
用它來表示研究地區的地學分析各種成果。這也是地質工作中非常常用的方法。如區域地質調查,區域成礦研究,地史古地理分析都常用的方法。系列制圖有三個基本條件:①必須以同一遙感信息源為制圖的基礎,②有統一的制圖規范與分類原則,③按一定邏輯順序依次派生出各種專題圖件來。如構造解譯時,用增強處理的遙感圖像,編制出同一地區的線性構造、環狀構造等解譯圖件來。然後再派生出不同走向方法的線性構造圖及線性構造等密度圖,線性構造交(叉)點等密度圖來。第十二章介紹的山西太原幅農業自然條件與自然資源系列圖就是一個例子。
(七)地理信息系統
它是管理空間數據的計算機系統,是最近十年來遙感工作發展很快的一種技術方法。地理信息系統為地學遙感提供輔助信息,有助地質遙感數據分類和應用,提高地質分析的質量與速度。在第十三章作專門介紹。
(八)其它地質學分析方法
地質解譯時還會用到地質學的一些基本分析方法。如根據交切關系來判定斷裂、岩脈、礦脈的新老關系,用構造地質學知識來判明遙感圖像上斷裂的兩盤相對運動等。在此不一一介紹。
E. 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)。
F. 如何建立解譯標志
這一點很關鍵,就是你的分類標准
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。
不言而喻,能通過地質、物探、化探多方信息去認識地質體,則是更為全面、可靠的。因此在遙感解譯中,應充分收集利用已有地質、物探、化探等資料進行綜合解譯分析,有助於提高成果質量。地、物、化、遙多元信息的綜合研究,在區域上常採用計算機多元信息迭加處理的方式來實現。通過空中、地面、地下三維空間信息的綜合研究,將對地質體的空間展布和時間演化取得更好效果。
2.總體觀察分析,也就是初步解譯,了解區域的格架,對地層、岩石、構造、礦產、地貌等因素的內在聯系看成一個整體,分析其標志的意義,由整體到局部進行邏輯性推理判斷,區分異同。主要完成基礎數據資料的收集、衛星影像圖製作、遙感地質初步解譯和野外地質踏勘四項工作,為專題遙感地質調查、區域遙感地質調查設計編寫提供充分的遙感地質依據,對正確、合理部署野外調查工作起重要作用。
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。
設計中必須安排遙感解譯驗證工作量,結合測區遙感圖像,編制踏勘工作計劃,並將計劃的工作內容、位置等部署在初步解譯圖上,用來指導踏勘工作的實施。根據踏勘工作計劃與部署,全面實施踏勘路線調查。
G. 遙感地質解譯的工作方法
本次 1∶25 萬遙感地質解譯方法由影像單元法和影像岩石-地層單元法構成 ( 圖 6-11) ,分述如下:
圖 6-11 遙感地質解譯工作方法流程圖
影像單元法: 應用於遙感地質前期解譯階段。是以遙感圖像為信息源,以可分和可辯的影像標志體或標志區為解譯目標,進行圖像信息解譯分類、命名,並編制遙感影像單元解譯圖,同時根據搜集到的地質資料編制 1∶25 萬遙感解譯地質草圖。
影像岩石-地層單元法: 以影像岩石單元為基本單位,進行 1∶10 萬遙感地質解譯、遙感解譯路線編錄和編制解譯地質圖的方法,是本次開展遙感地質解譯的最主要方法。影像岩石單元的建立是通過影像單元反映出的岩性特點、岩石類型、岩石類型組合特徵分析對比,結合野外踏勘、剖面測制、野外地質調查及前人資料等綜合分析而確定的。其標准與新填圖理論的岩石地層、岩石構造地層、岩石譜系單位、構造岩石單位建立、劃分的填圖種類一致或基本吻合。
調查區遙感影像岩石-地層單元的劃分是 1∶25 萬地質解譯填圖的基礎內容,也是解決遙感構造分析的關鍵環節。本次 1∶25 萬遙感地質解譯工作採用的工作手圖為 1∶10 萬 TM 影像圖。工作方法是: 根據不同的岩石、地層、岩漿岩、構造等地質影像特徵,總結各地質單元的遙感地質解譯特徵,在此基礎上建立調查區遙感地質解譯標志、部署解譯路線、填寫解譯點影像特徵卡片、總結區域 ( 1∶10 萬) 遙感解譯特徵,最後對解譯情況進行野外實地驗證。工作原則: 解譯路線布置在實際地質調查路線之間,遙感解譯與實際調查同時進行 ( 圖 6-12) ,遙感地質解譯—野外驗證—再解譯—再驗證,循序漸進的原則。
H. 目視地質解譯的一般原則
對於一般地質構造解譯應考慮六個關系問題。
1.先已知,後未知
先整體後局部,從簡到繁,先易後難,循序漸進。
2.先框外,後框內
先了解影像的注記、符號、成像技術參數等,再進入圖框內影像的解譯。
3.先了解自然地理,後進行地質解譯
先概略了解工作區的山川、河流、地形特徵、居民點、交通等自然地理情況,再對地質內容詳細解譯。
4.先解譯岩性、地層,後解譯構造
各種構造形跡是岩石(層)變形的蹤跡,為了提高構造解譯的效果,解譯前需了解該區出露的岩石、地層的性質、特徵,即構造解譯應以岩性、地層解譯為基礎。因此,一般的圖像宜先解譯岩性、地層,後解譯構造。尤其是對大比例尺圖像解譯時更為重要。在小比例尺的衛星圖像和某些遙感圖像(如岩性單一或變質岩區圖像)上線性構造突出而岩性解譯難度較大時,亦可先解譯構造後解譯岩性、地層,或者構造、岩性解譯互相穿插進行。
5.先岩性、構造解譯,後礦產分析
由於遙感圖像難以直接確定地下礦床的實際位置和鑒定其質量,只能通過礦床和地質構造以及岩性岩類的相關等標志來間接識別。因此,有利的構造背景、控礦構造、含礦岩系、圍岩蝕變等是重要的成礦條件和解譯標志,並是礦產解譯的基礎。所以,先對岩性、構造的解譯有利於對成礦地質條件及成礦有利地段的礦產分析。
6.遙感圖像處理軟體、GIS軟體與目視解譯技術相結合,邊解譯、邊成圖,人機交互屏幕地質解譯
正確的解譯是成圖的前提,根據圖像特點、地質構造復雜程度、解譯人員的水平,可採用遙感圖像處理軟體、GIS軟體與目視解譯技術相結合,人機交互屏幕地質解譯,邊解譯邊成圖的方法,但就整個解譯地區而言,對成圖內容有了確切的解譯成果並經野外驗證後方可正規成圖。
解譯圖是各類解譯成果的歸納與綜合反映,它的編制直接涉及地質解譯成果的質量與利用,因此,應重視成圖的質量。
上述六點僅是解譯過程中常遇到的幾個關系的處理原則,應用時應根據具體情況來選擇自己的解譯原則,並注意積累和總結自己的解譯經驗。此外,解譯圖像常採用面—點—面的解譯步驟,即首先概略了解圖像的地形、地貌、地質構造特徵,然後詳細地進行單項解譯,並在此基礎上概括解譯區的全貌,分析各種地質體相互之間的內在聯系,提出存在的疑難問題,再通過進一步的地面驗證和專題深入研究,檢驗、修改、完善室內初步解譯成果,最終完成包括文、圖在內的整套地質解譯成果,為基礎地質研究和礦產資源開發服務。
遙感地質實習室是進行遙感地質基本技能訓練的場所,所用儀器均為精密光學儀器,其主要器件是光學鏡片,同學們在實習中應遵守實習室規則,嚴格執行操作方法,像愛護自己的眼睛一樣愛護儀器設備和實習資料。
I. 遙感影像的地質解譯基本問題
(一)區域遙感地質解譯基礎
服務於地質找礦工作的區域遙感地質解譯是在基礎遙感影像圖上開展以線、環形構造解譯和與成礦有關的岩性地層提取為重點的工作。在遙感圖像上進行上述工作在現代技術條件下一般在GIS系統中,採取人機結合的形式開展。通過區域遙感地質解譯所形成的成果圖件上各種線條實際上是影像地質界線(薛重生,1997)。所謂影像地質界線是指在遙感圖像上解譯識別出的反映地質單元范圍、空間形態和特徵的界線。影像地質界線的可解譯性取決於圖像的信息顯示模式、界線類型及區域背景參數。不同地質地理景觀區(如沉積岩區、侵入岩區、火山岩區、變質岩區,露頭好與露頭較差地區等)遙感圖像的地質可解譯程度及其影像地質界線的解譯精度存在一定的差異。理論上,在可解譯程度高的遙感圖像上對同一級別地質單元圈定的解譯界線與野外實際填圖結果應是一致的,並高於實際填圖成果,特別是一些岩體的界線。另一方面,由於解譯和識別工作均在遙感圖像上進行,與實際野外填圖更具宏觀性,同時也帶有一定的推斷和預測性,因此也允許解譯界線與實際界線之間存在差異。因為中解析度圖像上的遙感地質信息對於細分岩性難以准確區別,但卻對處於淺隱伏條件下的構造和岩體能有相對清晰的顯示。因此,研究不同岩類地質單元填圖界線的圖像基本信息類型及其信息顯示模式(結構模式),對於正確指導地質界線的解譯和制定合理的解譯規范都是至關重要的。兩者之間的差異可通過有選擇性的野外實地查證對影像地質界線或實際填圖結果予以更正。
(二)遙感圖像地質信息的基本模式
在區域遙感地質解譯中,影像地質界線是通過不同地物的影像地質信息顯示模式鑒別而確定的。而不同地物在遙感圖像上的顯示模式是不盡相同的,從成因機理上講,可分為3類顯示模式,即光譜模式、紋理模式和景觀模式。
(1)光譜模式:是遙感圖像的基本信息類型。不同地物,如岩(礦)石的反射光譜存在差異,在遙感影像圖上通過不同的色調和亮度顯示出來,同一類地物則具有大致相似的影像特徵,這種反映某一類地物存在的色調和亮度等影像標志便是遙感圖像信息顯示的光譜模式,它能夠反映岩石單元、地層序列、構造地質體(或單元)等不同地質體空間分布特徵,並可能根據其光譜特徵確定其成分屬性。因此光譜模式是遙感地質填圖,特別是岩體和地層、蝕變帶等解譯的重要基礎。
(2)紋理結構模式:是指不同地物(地質體)由於具有不同構造應變特徵和抗風化剝蝕能力,而在漫長的內外生地質作用過程下,形成的特徵的紋理結構。大到區域性的構造線,小到一般性的線性體等都是紋理模式的表現方式。這種紋理模式是解譯線環構造的最重標志,同時對岩性地層等的解譯也可起到間接指示作用。光譜模式和紋理模式相結合便形成了由色線、色帶、色斑、色塊、色環所構成的色-形紋理復合結構。如線理結構(平行式、斜交式、菱格式等)、水系網紋結構、圖案結構(菱塊圖形、菱環圖形、占型結構)等一些特殊的影像色調-紋理標志,是遙感地質解譯的主要依據。
(3)景觀模式:是遙感地質信息分析中的一種間接識別信息,它主要反映的是地理景觀特徵,如植被及其類型的發育和覆蓋狀況、地貌地形發育特徵、人文特徵等,它們是遙感地質解譯的輔助標志,同時有些景觀標志也能反映出不同的地質體邊界屬性,對解譯具有重要意義。
(三)影像地質界線的基本類型
根據不同岩類區地質體(含正式及非正式填圖單位)在遙感影像上的劃界特徵及其可解譯程度,可將影像地質界線分為下列3種類型:
(1)確定性界線:指可在遙感圖像上通過影像顯示模式直接確定並不存疑問的地物界線。光譜模式和紋理模式中色調和紋理所構成的邊界標志對地質界線成因類型或構造屬性具有識別和判斷能力,可根據影像地層學標志確定界線的層序類型和屬性;根據岩體與圍岩的色調、形態及三維(立體解譯)結構確定岩體侵位邊界的產出狀態和接觸界面的構造屬性;根據一些特殊岩性單元及其背景特徵確定其邊界的地質屬性,如岩脈邊界、互層岩石單元中的特殊夾層(泥質岩中的灰岩或砂岩,泥質、粉砂質板岩中的變余石英砂岩、大理岩等)、層序地層中的各類構造界面(如構造不整合界面、超覆不整合界面、相疊覆界面等)。在露頭較好的地區,解譯的影像地質界線一般都是確定性界線,並與野外填圖結果吻合較好,甚至精度高於實際填圖結果,盡管對其成分特徵的准確區分但還需要野外工作的密切配合。
(2)推斷性或預測性界線:是指地質單元在影像上存在較明顯差異的過渡界線,如色調過渡界線、地貌單元界線、紋理差異界線、隱伏岩體、蝕變區帶以及第四系覆蓋區等,但卻不能顯示清晰的邊界。這類影像地質界線需要結合其色調、紋理變化狀況,推斷性或預測性的色繪。也就是說,影像信息的光譜模式或紋理模式及其在空間展布規律可確認其具有地質上的劃界意義,推斷或預測其應為一類區別於其他的地物單元,但又沒有準確清晰的邊界,只能根據其空間變化特徵進行解譯勾繪。但該類界線的地質成因或層序界面屬性具有一定的多解性和不確定性,需要通過路線調查驗證,對其影像界線的成因機理進行研究並調繪。這種界線反映的地質體是客觀存在,但其大部分在野外實際填圖工作中實際上更難圈定,該類界線的確定,盡管並非特別精確,但卻對地質找礦工作具有重要意義。推斷性或預測性界線的確定及其反映的地質信息是遙感地質解譯的優勢之一。
(3)不可靠界線:指具有一定的光譜模式、紋理模式顯示,但其所反映的地物信息很不確定,有時可能是干擾或假的信息顯示界線。在多時相或很多景鑲嵌的遙感圖像中由於對色調處理難以達到該類界線多出現在變質岩區和塊狀結構的火山岩區,在影像上無明顯的識別或劃分標志,可供地質解譯的信息豐度較低。對這類界線一般根據景觀特徵(模式)或其他輔助信息並結合地質知識予以推測確定。對於這類地質界線應採用路線穿越調查和現場影像調繪相結合的方法予以野外實地查證和修改。
(四)遙感地質解譯的方法
遙感地質解譯應始終貫穿於工作全過程,可以從兩個方面對遙感圖像進行不同程度的判讀和解譯。首先從過程上看,具體可分為3個階段,即初步解譯、野外驗證和綜合整理(白朝軍,2001)。
(1)初步解譯:該階段的遙感解譯工作程序是:根據地質復雜程度(地層展布、構造線方向、岩石類型等)、地貌條件(地貌類型、切割程度等)和側重解決問題的不同,編制測區遙感解譯程度分區圖,初步劃分遙感影像岩石地層單元,建立不同時代的地層、岩石、構造的解譯標志,遵循由已知到未知,由簡單到復雜,先構造後地層的原則,在計算機軟體支持下人機交互方式逐一進行解譯,編制遙感地質草圖。解譯內容包括地層界線、標志層、特徵岩層或岩層組合、斷層及線性構造、環形構造、褶皺類型、形態及組合型式;解譯侵入體分布形態,侵入關系及岩石類型;解譯第四系的分布及界線、成因類型等。
(2)野外驗證:在室內解譯成果的基礎上,要布置地質觀察路線進行實地驗證。查證的對象以解譯過程中的不確定或推測部分為重點。查證過程中觀察到的地質現象要及時補充、修改、完善在解譯圖上,並不斷積累豐富不同地層、岩石、構造的解譯標志。
(3)綜合整理:在上述工作的基礎上,結合其他工作結果,進行最終成果圖件編制工作,對有疑問的重要地質界線、地質現象、重點研究區域、成礦有利地段及圖面不合理地區,充分利用計算機和遙感技術,通過多種圖像處理,突出有用信息,抑制干擾信息,最大限度地提取地質礦產信息,豐富圖面內容,編制高質量的解譯成果圖。
從區域上看,則分為總體解譯和局部解譯,前者主要包括區域性線環型構造、大規模出露的岩漿岩體和特徵的岩性地層以及遙感礦化蝕變信息提取(需進行進一步工作)等,通過解譯,從宏觀上了解和分析區域構造特徵和重要地質體的分布情況。通過解譯成果與礦床點間相互關系的分析,為總結區域成礦規律、劃分區域成礦區帶等提供基本信息。後者則是針對特定感興趣區,將圖像切割放大到合適的比例尺後進行的解譯工作。主要服務於礦田、大的礦區或礦帶的構造、岩性展布特徵,發現礦床與其他地質構造要素的相互關系,如確定含礦構造帶的延伸問題,礦化蝕變區的色調、紋理特徵及其同非含礦區的區別等,以對礦區(帶)進一步找礦工作提供指導等。
J. 遙感信息特點和地質解譯原則
遙感信息具有以下特點(朱亮璞,1994;楊世瑜,1995):
(1)多源綜合性:遙感信息是多源的,它是一定地域的地下(淺表的和深部的)、地面(岩石、土壤、植被、水體)、岩石圈、水圈、生物圈、大氣圈各種現象的綜合信息。
(2)宏觀概括性:遙感信息具有視野廣闊、概括總體的優勢。遙感信息的每一個「點」信息(數值),都是代表地面一定面積內「群體」的綜合信息。
(3)光譜的局限性:遙感信息是地物光譜信息。不論是航空遙感或是航天遙感,不論是「全息」攝影,或是多波段攝影掃描,受「大氣窗口」的限制,或受感測器的限制,獲取的光譜信息只是地物光譜中的「片斷」,有一定的局限性。
(4)判譯的多解性:信息源的多源綜合性決定了遙感信息多因性,加上遙感信息隨時間(季節)的可變性、隨感測器性能的可變性、信息分辨力的可變性,造成遙感信息的判譯具有多解性。
解譯時一般遵循以下原則:
(1)從已知到未知,先易後難,由簡入繁,循序漸進。
(2)先整體,後局部。即先解譯區域構造格架,確定主幹斷裂、大型褶皺、劃分大的岩性區等,然後進行細節部分解譯,補充次級斷裂、小褶皺、細分岩性單元。
(3)先構造、後岩性,或構造、岩性結合進行。使解譯工作層次分明,有條有理地進行。
(4)先基礎地質、後礦產地質,即在完成基礎地質解譯後,在其基礎上分析岩石、地層、構造和蝕變帶的含礦性。