影像园怎么应用在地质测量中
⑴ 应用于区域地质综合分析与编图
(一)用多层次遥感资料进行区域地质研究
1.用不同分辨力遥感资料进行区域地质研究
为了解区域构造格架和编图,需要小比例尺、低分辨力的遥感图像;相反,为对区域内一些重要断裂、岩体及矿化地段细节进行解译,就要求大比例尺、高分辨力的遥感图像。表11-2表明,当遥感器的技术参数(最主要的是仪器的焦距)确定以后,成像时航高愈大,图像比例尺就愈小;同时,取得单幅图像所覆盖的面积愈大,但分辨力随之降低。为了满足区域地质分析的以上要求,通常是选用多层次遥感图像进行各种地质体的对比解译分析,以发挥各种资料的长处。在甘肃北山地区进行大比例尺区域地质调查时,就充分应用各种比例尺及类型的遥感图像,进行不同尺度地质体的解译(表1-13。
表11-1 12种综合处理组合简表
(据全国遥感地质工作协调小组办公室,1991)
图11-2 香花岭地区多种地学信息图像集
2.利用遥感图像的抽象作对比解译与分析
用遥感图像的抽象能力来获取宏观区域构造特征、解译构造格架对遥感地学工作非常重要。随图像比例尺变小,地面分辨力降低,各种地质体(包括线性构造)的细节被模糊化或隐没,宏观地质特征相对被突出。滇东小江断裂东川市以南段,构造挤压特征十分明显,北段却不清楚,反映两段断裂性质及地质历史有差异(图版56)。图11-3是美国纽约地区不同比例尺图像的线性构造统计资料,航高低的航片解译出线性构造短(0-4km)而数量多;陆地卫星图像则较长(8-20km)而数量少(C.A.Shuman,1991)。
表11-2
(据朱亮璞等)
表11-3 遥感图像综合应用简表
(据戴文晗,1991)
图1-14是Kapustin(1985)利用中等、中小、小到超小比例尺遥感图像解译出滨里海盆地及其周邻地区的线性构造。与区域地质及地球物理资料对照之后,评价不同比例尺、在不同构造单元、不同走向的线性构造及其与已知断裂对应程度;确定每条线性构造在不同深度的构造层次的存在(即延深)。由于地质工作的习惯认识是:断裂构造的地表延长正比于延深(推覆构造、薄皮构造等例外),因而可以利用多层次遥感解译资料来定性分析断裂的主次与规模;建立区域断裂的构造格架;对比同一断裂的影像特征在不同地段变化。
3.用多源地学复合资料进行区域岩性识别与编图
利用遥感资料来识别岩性、圈定不同岩性的边界,历来是遥感地质的一个重点和难点。多源地学信息的应用,增加描述与区分岩性的标志。M.Fernandez与Alonso(1991)对东非卢旺达地区航磁、航放和TM的复合资料编制岩性分布图,把Th、U、K航空放射性测量数据先转换为当量浓度值,此值相当于伽玛仪产生的辐射信号的该种元素的理论含量(表11-4)。然后TM5分别与Th(R)、U(G)、K(B)做复合合成和IHS变换(图版19),并以表1-14的数值为依据编制出简易岩性图来(图11-5)。图11-6是原有的地质图件,可见图11-5岩性划分更为详细。
图11-3 阿巴拉契高原各种图像的线性构造长度分类简图
图11-4 里海盆地东部遥感图像解译图
4.用复合图像编制区域地质图
为编制区域地质图,要求遥感图像精度高,波谱与空间信息丰富。机载合成孔径雷达(SAR)与星载多波段扫描图像如(TM、MSS、SPOT)的复合图像最接近这种要求。这类数字复合图像一直是国内外遥感研究重要内容。
表11-4
图11-5 卢旺达西部岩性解译简图
图11-6 卢旺达西部构造一造性单元图
岳阳地区SAR图像为X波段(波长2.4-3.75cm)HH极化,分辨力为3m(图版68)。复合处理包括:①把SAR扫描资料转换为地距图像;②进行投影变化和数字镶嵌;③重采样使SAR及TM的像元大小统一为7m,④按TM4+SAR(R)、TM5+SAR(G)、TM3+SAR(B)作假彩色合成图像(图版24)。复合图像比单幅SAR、TM对区域地质解译与编图有如下主要优点(朱亮璞,1991):①更强的立体效应,便于构造与地貌解译,图版24上△处莲沱组(Z21)不整合于冷家溪群(Pt)之上,单面山的构造地貌十分清楚。②MSS/TM的云下阴影与SAR图像上因微波直射受阻产生的阴影区在两者复合图上得以互为补充,改善图像质量。③微波辐射能显示浓密植被下的某些地形细节,使像冷家溪群那样岩性单调、构造复杂,又缺少可供地面追索的标志层的地层,能够凭复合图像上垅脊、陡坎等微地貌特征,揭示其细部地质构造和层理。我国有很多类似中浅区域变质岩(如华南冷家溪群、华北滹沱群等),一直缺少能揭示其内部构造的技术手段。上述复合图像是一种有开发潜力的技术资料。④由于波谱与空间信息丰富,也增强了编图时岩性-地层单元的识别与划分(图11-7)。
图11-7 岳阳地区SAR与TM数字复合图像地质解译图
(二)多源地学信息资料在断裂、线性构造研究中的应用
1.对内蒙东南部线性构造带的研究
研究区位于内蒙东南与河北省交界处,区内矿化受岩性、断裂、火山盆地等因素控制。
使用的多源地学信息资料包括:①遥感(TM磁带)、航磁、航放等数据资料;②地质图、矿点分布图、线性构造解译图等二维平面图件;③其他地质资料。对航空放射性测量资料,经过含量、放射性平衡、高度、大气等多项校正处理,使测量数据转换为能直接显示Th、U、K三种放射性元素在地壳表层的含量分布。对地质图等平面图件,首先进行整饰处理,如对陆地卫星数据的几何校正,使其经纬网坐标系统与地形图件相匹配。对各种解译图件统一比例尺等,即按本章第一节中的数字化、网格化、编码、几何配准等步骤,形成矢量数据文件,以便建立多源信息图像数据文件库,为复合、叠合作好准备。
图版22是在TM图像目视解译(全向或不同方向)线性构造的资料基础上,进行密度统计,把U(R)、Th(G)、K(B)假彩色合成图像与全方位线性构造密度统计图的叠合(叠和)图像。
线性构造的统计是经过试验后,选定一定半径的圆为窗口,统计出全区每个窗口线性构造长度之和后,绘出线性构造等密度图。并按密度一定的网值及地质资料,确定高值区构成的线性构造带。第二是对线性构造的几何形态进行研究,分为“Y”、“O”、“U”、“X”等型。第三是结合区域地质及解译资料,分析这些线性构造带与区域断裂、火山、盆地边界等的关系,推断其地质成因。最后探索其与区域成矿(铀、金等)的空间与成因关系。何钟琦等(1992)还根据地质、遥感、航磁等多种特征信息资料,分析与断裂有关的线性构造的切割深度(表11-5)与产状特征(表11-6)为断裂遥感半定量研究提供新的技术途径。
表11-5 线性构造带产出深度特征识别(模型)表
(据何钟琦等)
F—地质观察断裂;Ma—岩浆岩体;B—中新生代盆地;
F、Ma、B三者可以是断续出露的;
LD—遥感图像线性构造带(单位面积断裂构造总长度);
CD—遥感图像线性构造区(单位面积环形构造数量);
HM—磁场高通方向滤波显示出的线性特征;
LM—磁场低通方向滤波显示出的线性特征
表1-16 线性构造带产状特征识别(模型)表
(据何钟琦等)
2.用航磁与遥感资料综合分析线性构造
航磁资料是多源地学信息中最常用的一种非遥感资料。通过对航磁值的高与低及正、负异常来解译基底磁性与非磁性岩石分布,推断基底断裂的特点。航磁资料的不同深度延拓与不同方向滤波,配合遥感资料解译线性构造非常有用。航磁资料常经处理成下列几种平面图:①航磁ΔT彩色图像;②航磁△T等值线图(图11-8右上);③航磁△T剩余磁场图;④航磁不同深度的延拓图(图11-8左上);⑤航磁不同方向的卷积图;⑥航磁ΔT的LAHE图,⑦航磁ΔT不同方向的二次导数图(图1-8,左下);⑧航磁ΔT的阴影浮雕图(图1-18右下)等种类。当然也可以把航磁资料与遥感图像进行复合处理(图版20),或把航磁资料与岩性界线叠加起来,这对研究区岩性磁性的解译与分析都非常直观有用。通过分析可以取得研究区构造格架、优势断裂或线性构造发育方向及特点,以及断裂、线性构造与其他地质体的相互关系,对区域成矿预测提供新的认识。
(三)多源地学信息复合资料在隐伏岩体和构造岩浆带遥感地质研究中的应用
1.用重、磁资料与SAR图像复合来研究香花岭岩体深部构造特点
应用SAR、航磁、重力与陆地卫星遥感多源地学信息复合来研究我国著名南岭多金属矿带,并预测成矿有利地段(易昌善,1990)。首先对SAR图像进行重采样,使分辨力变为30m×30m,对分辨力较低的航磁与重力资料用内插方法也使它变成30m×30m的分辨力。然后将上述资料转换成图像形式,对航磁与重力在统一的公里网坐标系下配准,两种异常图分别用不同颜色表示其数据大小(表1-17)。在此基础上,再分别以航磁异常数据为H、重力异常为S、SAR图像为I,作HSI变换所得假彩色合成图像(图版20)。据孟赛尔颜色系统的关系,彩版中色彩的变化反映航磁△T的强度变化,其中蓝紫反映航磁高值,色彩饱和度则是重力异常的强度。每种颜色中渗入白光愈少,重力异常值愈高。
香花岭矿田是湖南耒阳-临武南北向拗褶与嘉禾-资兴北东向深大断裂复合部位的通天庙穹隆背斜处。背斜核部是寒武纪变质岩系,两侧是上古生代地层,并有中生代侵入的中酸性岩株、岩瘤出露地面,多金属矿化、矿点普遍。通天庙穹隆背斜在MSS/TM、SAR及航片上均显示有多层环状影像特征。布格异常图也显示为椭圆形,但范围比穹隆背斜更大。区域重力异常图像上以深浅不同的色调显示出三层环状影像特征,表示岩体地下部分的展布范围与几何形态特征(图版70)。即岩体的顶部有小的局部突起与凹陷,突起处是岩枝、岩瘤,基部是相连的,是中酸性大岩基。图11-9是显示由各种数据所得出的环形影像。
由于隐伏小侵入体(如岩枝、岩瘤)的揭露对寻找隐伏矿体很有意义,应充分利用各种地学信息资料作综合分析,如利用化探圈闭异常(欧阳成甫,1990)或某些特殊影像特征来解译隐伏岩体。
图11-8 航磁资料的几种处理
表11-7
(据易昌善,1991)
2.用多源地学信息资料研究构造岩浆带
内蒙东部白音诺与黄岗梁一带是我国北方重要多金属成矿带。通过重、磁资料与MSS图像的复合,揭示区内存在两条侵入时代、岩性与成矿类系都不尽相同的构造岩浆带(图11-10及图版21左中)。其中NE向延伸的是花岗岩类,重力低;NEE向展布的是中酸性花岗闪长岩类,重力高。据物探资料与遥感影像特征分析:①NE向穿插NEE向的,时代分属中生代燕山早与中晚期。②花岗岩构造岩浆带的深部为复式岩基,中深部处为钟形岩体突起,浅部则沿断裂侵入,形成大小不等的花岗岩侵入体。③NEE展布的花岗闪长岩构造岩浆带的重磁资料显示,岩体沿EW、NE和NW三组断裂交叉处侵入,在卫片上呈现向心环状影像特征。④据区域成矿资料分析:Sn、W、Mo、Pb、Zn与花岗闪长岩构造岩浆带有关,而Cu、Pb、Zn、Ag等多金属则与较晚的花岗岩类有关。
图11-9 香花岭岩体的各类数据的环形影像
图11-10 由重磁异常图像揭示的岩浆构造系列
⑵ GPS在地质勘查中的应用
GPS(Global Position System, 全球定位系统),主要通过接收超过三个以上的卫星讯号通过数学差分计算，定位现场。同回时还可以记录行进轨迹。答
在地质野外勘查工作中，往往需要精确到某一点，从该点上得到一些地球物理与地球化学信息，所以需要用到GPS定位。GPS通过三维坐标给出测量点的东坐标、北坐标以及高程值。
⑶ 地理信息系统在地质学上应用
GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。有的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地”。GIS被誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。
GIS按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的；按研究内容的不同可分为综合性的与专题性的。同级的各种专业应用系统集中起来，可以构成相应地域同级的区域综合系统。在规划、建立应用系统时应统一规划这两种系统的发展，以减小重复很费，提高数据共享程度和实用性。
在配电自动化系统中地理信息系统（GIS）是一个重要内容:由于配电网节点多，设备分散，其运行管理工作常于地理位置有关，引入配电地理信息系统（GIS）系统，可以更加直观的进行运行管理；其内容主要包括：设备管理（FM），是将变电站、馈线、变压器、开关、电杆等设备的技术数据反映在地理背景图上；用户信息系统（CIS），指借助GIS对大量用户信息，如用户名称、地址、帐号、电话、用电量和负荷、供电优先级、停电记录等进行处理，便于迅速判断故障的影响范围，而用电量和负荷的统计信息还可作为网络分析的依据；停电管理系统（OMS），是指接到停电投诉后，GIS通过调用CIS和SCADA功能，迅速查明故障地点和影响范围，选择合理的操作顺序和路径，显示处理过程中的进展，并自动将有关信息转给用户投诉电话应答系统；另外GIS还可具有辅助配电网发展规划设计功能等。
我国地理信息系统的起步稍晚，但发展势头相当迅猛，大致可分为以下三个阶段。
第一是起步阶段。20世纪70年代初期，我国开始推广电子计算机在测量、制图和遥感领域中的应用。随着国际遥感技术的发展，我国在1974年开始引进美国地球资源卫星图像，开展了遥感图像处理和解译工作。1976年召开了第一次遥感技术规划会议，形成了遥感技术试验和应用蓬勃发展的新局面，先后开展了京津唐地区红外遥感试验。新疆哈密地区航空遥感试验、天津渤海湾地区的环境遥感研究、天津地区的农业土地资源遥感清查工作。长期以来，国家测绘局系统开展了一系列航空摄影测量和地形测图，为建立地理信息系统数据库打下了坚实的基础。解析和数字测图、机助制图、数字高程模型的研究和使用也同步进行。1977年诞生了第一张由计算机输出的全要素地图。1978年，国家计委在黄山召开了全国第一届数据库学术讨论会。所有这些为GIS的研制和应用作了技术上的准备。
第二是试验阶段。进入80年代之后，我国执行“六五”、“七五”计划，国民经济全面发展，很快对“信息革命”作出热烈响应。在大力开展遥感应用的同时，GIS也全面进入试验阶段。在典型试验中主要研究数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及应用软件的开发等。以农业为对象，研究有关质量评价和动态分析预报的模式与软件，并用于水库淹没损失、水资源估算、土地资源清查、环境质量评价与人口趋势分析等多项专题的试验研究。在专题试验和应用方面，在全国大地测量和数字地面模型建立的基础上，建成了全国1：100万地留数据库系统和全国土地信息系统、1：4见万全国资源和环境信息系统及1：25o万水土保持信息系统，并开展了黄土高原信息系统以及洪水灾情预报与分析系统等专题研究试验。用于辅助城市规划的各种小型信息系统在城市建设和规划部门也获得了认可。
在学术交流和人才培养方面得到很大发展。在国内召开了多次关于GIS的国际学术讨论会。1985年，中国科学院建立了“资源与环境信息系统国家级重点开放实验室”，1988年和1990年武汉测绘科技大学先后建立了“信息工程专业”和“测绘遥感信息工程国家级重点开放实验室”。我国许多大学中开设了rs方面的课程和不同层次的讲习班，已培养出了一大批从事GIS研究与应用的博士和硕土。
第三是GIS全面发展阶段。80年代末到90年代以来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。国家测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业。1：100万地图数据库已公开发售，卫：25万地图数据库也已完成建库，并开始了全国1石万地图数据库生产与建库工作，各省测绘局正在抓紧建立省级1：1万基础地理信息系统。数字摄影测量和遥感应用从典型试验逐步走向运行系统，这样就可保证向GIS源源不断地提供地形和专题信息。进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在我国许多城市相继建立。
在基础研究和软件开发方面，科技部在“九五”科技攻关计划中，将“遥感、地理信息系统和全球定位系统的综合应用”列入国家“九五”重中之重科技攻关项目，在该项目中投入相当大的研究经费支持武汉测绘科技大学、北京大学、中国地质大学、中国林业科学研究院和中国科学院地理研究所等单位开发我国自主版权的地理信息系统基础软件。经过几年的努力，中国GIS基础软件与国外的差距迅速缩小，涌现出若干能参与市场竞争的地理信息系统软件，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遥感方面，在该项目的支持下，已建立全国基于IK4遥感影像土地分类结果的土地动态监测信息系统。国家这一重大项目的实施，有力地促进了中国遥感和地理信息系统的发展
⑷ 应用放射性勘探方法进行地质填图的实例
现阶段地质填图的主要任务是开展大比例尺(1：50000)的工作。中国及俄罗斯等国家，在大比例尺填图中主要采用地面γ能谱测量。加拿大、美国等在航空γ测量填图方面也有一定的经验。
(一)火山岩发育区地质填图的应用效果
我国浙江朱溪幅位于浙东南火山活动带的中偏东部。燕山早期火山活动波及本区。火山喷发物厚度较大，出露的岩性主要是流纹岩、流纹班岩以及熔结凝灰岩等。该区火山构造性质早期以正向为主，表现为火山穹隆；晚期以负向为主，表现为火山洼地、构造火山盆地等。在该区投入了地面γ能谱测量。利用地面放射性测量工作站进行了资料处理，成图成像及人机交互解释工作。
该区放射性元素含量分布特征如下：
1)在铀含量等值图上，铀含量的最高值呈弧形带状，分布于图幅东部，清楚地反映了已知的三个钾长花岗岩以及中酸性岩类的出露地区。钾含量最低的地区位于图幅西北部，其地层及岩性主要为西山头组熔结凝灰岩、玄武玢岩等。
2)钍含量的低值区分布在图幅的西北部及南部，而高值区分布在西南部及东北部。
3)钾的变化趋势和钍相反，沿图幅南西方向及北西方向，钾含量有逐渐增高的趋势。
4)在铀、钍、钾三元素彩色合成图上，铀、钍、钾含量适中的地区占全区的三分之二以上。它的分布与火山构造岩相图中的爆溢相吻合很好，代表着流纹质熔结凝灰岩、流纹岩等。
5)根据遥感和航片解释，在该区中部的括苍山主峰一带，有一大的环形火山构造及多个呈东西和北北东向展布的环形影像。它们明显受北北东、北西向断裂构造控制。在这些环形构造分布地区内，钍、钾含量多数较高，铀含量相对较低。
根据铀、钍、钾含量的变化趋势，在该区划分出了岩浆岩分布区。其中根据对数钍钾彩色相关图，大致分为图幅东北部的中酸性岩组分布区、中西部偏碱性岩组分布区以及西南部的碱性岩组分布区；并得出本区岩浆岩的演化规律为酸性—偏碱性—碱性。根据岩组中钾含量的不同，有可能反应了它们来自不同深度的岩浆源。如图7-28该区钍钾相关图。
图7-28 γ能谱测量钍-钾相关图(浙江朱溪幅)
根据彩色合成图并综合其他地质、地球物理及地球化学信息，划分出括苍山西侧-西南侧-东南侧弧形金、银成矿远景区，小楼旗至车口溪的铀矿成矿远景区以及小楼旗东侧铅锌矿、萤石矿成矿远景区。
(二)对花岗岩体进行详细填图
英国用地面γ能谱测量方法对面积130km2的多恩湖龙岗岩体进行了研究。
由于冰川作用，该区露头良好，采用的测量点距为1km。测点所在的露头通常要求不小于数平方米。如果在测点附近相距数米有几个露头，则在几个露头上均进行测量，以提高数据的代表性。
图7-29是多恩湖龙岗岩体γ能谱测量的部分结果，该图是钍含量等值图。钍的分布形态与岩矿成分的变化以及地球化学变化的趋势相当吻合，仔细分析可以发现，钍含量等值图上出现了两个钍高含量中心，可能反应了岩浆的分异，它比原有的地质图更为详细，而用岩石学和地球化学方法填图时并未发现这一点。
图7-29 多恩湖花岗岩侵入体低值草图(a)及γ能谱测量钍含量等值图(b)
1—花岗岩；2—花岗岩/云英闪长岩；3—云英闪长岩；4—苏长岩(闪长岩)
上述两个例子反映出，在条件有利地区，地面γ能谱测量能提供丰富的资料和信息，可以与地质填图相互补充，并能发挥重要的指导作用。
(三)利用区域航空γ场特征推测构造断裂
由于断裂构造的存在，引起岩浆侵入、火山喷发、热液变质，使岩石结构构造发生变化，改变了地球化学环境，使放射性元素重新迁移、富集。归纳起来，在构造上方，航空γ场有以下一些特征：
1)局部偏高场或高场呈定向排列，如YL断裂，见图7-30。
2)航空γ场等值线陡变带(或富集带、梯度带)，如SD断裂，见图7-31。
3)规则高场或偏高场被低场带所切割，如YN断裂，见图7-32。
4)高场或偏高场中所夹窄低值带，如TD断裂，见图7-33。
根据上述特征，并结合重磁资料可以推测断裂构造的存在及位置。
图7-30 YL断裂γ场特征示意图
1—局部航空γ偏高场；2—航磁异常等值图；3—推测断层
图7-31 SD断裂γ场特征示意图
1—航空γ等值线；2—推测断裂构造
图7-32 YN断裂γ场特征示意图
1—航空γ等值线；2—推测断裂构造
图7-33 TD断裂γ场特征示意图
1—航空γ等值线；2—推测断裂构造
⑸ 遥感影像在土地确权中怎么应用
主要使用无人机摄影或者高分系列影像，结合实地测量。
获取该区域影像，几何校正-投影转换
使用RTK采集坐标点，得到地块信息并标注所有权者
将实测信息叠加至遥感影像
出图
土地所有权者确权
⑹ 求3D影像测量仪在检测轮中的应用
一、推荐适用机型
第一方案：中国仪器超市3D光学影像量测仪VME300型
1、自动测版量，编程测量，速度快，精度高权，圆弧距离实现全自动测量。多种量测方式测量，提高效率。
2、用去自动取点取线，框选取线，准确度高、重复性好。
3、所有测量数据以WORD、TXT、EXCEL、DXF等格式输出，省去人工记录和计算，降低成本，节省时间，给客户更大的满意度。
4、可以电脑辅助对焦，测量高度。
第二方案：中国仪器超市3D光学影像量测仪VME300T型
1、经济实惠，操作方式满足绝大部分工件的测量需要，提高效率。
2、用自动取点取线，准确度高。
3、所有测量数据以WORD、TXT、EXCEL、DXF等格式输出，省去人工记录和计算，降低成本，节省时间，给客户更大的满意度。
4、影像和探针结合，具有简易三次元功能，探针测深度精度高。
5、编程测量，强大学习功能，SPS功能。多种测量计算方式选择，为你的测量一步到位。
⑺ GIS在地质学中的应用
石油和矿产勘查要求多种数据集进行综合分析。过去对数据存档、检索及迭加分析通常使用图件或表格数据,对比与综合要花费大量时间,遥感与GIS技术则为这些多源勘探数据综合处理提供了现代化手段。
在石油等矿产勘查时,地质学家首先要对各种地质图件、地球物理和地球化学数据、地震剖面以及遥感图像等数据进行综合分析,以便能清楚地了解各种不同数据集之间的关系。
地质数据通常也是由点、线、多边形三种形态构成的。点数据以地球化学分析数据最典型,它与某一特定的取样点有关;线数据可以是一条岩性分界线或一条断裂;多边形数据如某种岩类的出露范围。这些数据,有的采用图件形式,用颜色表示岩石类型(专题图),符号表示地球化学取样点位置,用等值线表示磁场测量值。许多地质数据还以报告、图形或实验室结果表格等形式提供。在GIS中,这些不同的数据集(如地球化学分析数据、航磁调查数据、地震数据、地质图和地形图以及遥感数据)经过数字化、编码、矢量到网格数据转换,产生连续或离散的数据集,存入建立起目标区的地质数据库,图13-1给出了地质地表数据的输入,分析和建库的过程。
在地质数据库中,地质数据按专题内容分层存贮,几何特征以图形图像表达,属性数据则记录在二维关系表中,两者为一对一或一对多的关系。于是,在这个数据模型的基础上,勘探工作区的所有地球物理、地球化学、岩石学及辐射场的数据都可以纳入数据库。一旦工作区的地质数据库被建立,地质学家便可以利用已有的专家(概念)模型来指导数据分析。例如,在石油勘探中,首先利用石油存贮条件与变量之间已知的物理、化学和地质联系来分析数据库提供的数据,对直接或间接与这些联系有关的数据进行分析、处理、生成各种派生数据。表13-1显示某工作区地质数据库中的原始数据和派生数据集。用这些数据所提供的信息来选定油气储藏有利地区。
如将重力和航磁数据叠合,有助于对基底形态的分析。又由于基底形态对沉积盖层构造发育有影响,因而据重力和航磁的一阶、二阶导数可推断出构造的总体特征。又如,基底隆起地区可能影响盖层构造特征,基底凹陷的地区沉积厚度较大,可能成为盆地的沉积中心。
图13-1 地质地表数据处理、分析及建库流程图
背斜构造是重要储油构造。是油气勘探数据库的重要内容。构造的向下延伸范围是一个最有价值的参数,目前的技术水平还难以确定。在数据库中,背斜用多边形表示,并以背斜轴为中心向下延展来定性表达背斜的地下影响范围。
断层对油气的生、储、盖都很重要。断层等密度图与线性体等密度图是用任一网格单元范围内断层/线性体出现的频数来定义的。用邻域分析法计的研究区内围绕每一象元的5×5象元阵列中断层出现的次数。结果图显示出断层/线性体密度。将断层等密度和线性体等密度图进行叠加,合成出一幅描述断裂密度的新图。对盖层断裂密度高值地区进行分析,判明它对区域油气运移和储集的具体作用。
表13-2给出某研究区域模型及其对应的权重,系统据此运行后生成一个新图像。图像的像元值等于各输入的权值求和,将它们进一步分段,便可以表达工作区中油气产出有利性的不同级别,最后圈出高概率产油区。
这种技术方法同样适用于其它矿产勘查、区域成矿预测,工程地质灾害评估与预测等。
GIS技术的引入可能极大改变地质学家的工作模式,使地学工作者面临的对多源地质数据的采集、配准、存储、分析、综合与检索工作,变得形象直观、灵活多样、快速准确,使各种地学模型的生成和发展,在技术上有了主要的支撑系统。
表13-1 原始和派生地质数据
表13-2 模型的输入与数字加权
⑻ 遥感技术是如何应用到解决地理问题中去的
遥感技术的应用范围很广，下面简要介绍其在农业、林业、地质、矿产、水文和水资源、海洋、环境监测等方面的应用。 1．农业、林业方面的应用在农业方面，利用遥感技术可以识别各类农作物，计算其种植面积，并根据作物生长情况估计产量。例如，美国利用卫星遥感资料对世界小麦产量进行估算，精度达90％。这种大面积的估产对于国际贸易、储运、加工等都有重要意义。在作物生长过程中，可以利用遥感技术分析其长势，及时进行灌溉、施肥和收割等。当农作物受灾时，可以实时监测。
1．农业、林业方面的应用在农业方面，利用遥感技术可以识别各类农作物，计算其种植面积，并根据作物生长情况估计产量。例如，美国利用卫星遥感资料对世界小麦产量进行估算，精度达90％。这种大面积的估产对于国际贸易、储运、加工等都有重要意义。在作物生长过程中，可以利用遥感技术分析其长势，及时进行灌溉、施肥和收割等。当农作物受灾时，可以实时监测。 在林业方面，利用遥感技术可以清查森林资源，监测森林火灾和病虫害。火灾是林业的大敌。利用航空红外遥感技术，不仅能发现已燃烧起来的烈火，而且可以探测到面积小于0.1～0.3平方米小火情，还能及时预报由于自燃尚未起火的隐伏火情。利用卫星遥感，一次就可探测到上千平方千米范围内所发生的林火现象。遥感技术在我国扑灭大兴安岭特大林火中起了很大的作用。
在林业方面，利用遥感技术可以清查森林资源，监测森林火灾和病虫害。火灾是林业的大敌。利用航空红外遥感技术，不仅能发现已燃烧起来的烈火，而且可以探测到面积小于0.1～0.3平方米小火情，还能及时预报由于自燃尚未起火的隐伏火情。利用卫星遥感，一次就可探测到上千平方千米范围内所发生的林火现象。遥感技术在我国扑灭大兴安岭特大林火中起了很大的作用。 遥感技术在土地资源和土壤调查中也获得普遍应用。 2．地质、矿产方面的应用 遥感技术为地质研究和勘查提供了先进的手段，可为矿产资源调查提供重要依据与线索，为高寒、荒漠和热带雨林地区的地质工作提供有价值的资料。特别是卫星遥感，为大区域甚至全球范围的地质研究创造了有利的条件。
2．地质、矿产方面的应用 遥感技术为地质研究和勘查提供了先进的手段，可为矿产资源调查提供重要依据与线索，为高寒、荒漠和热带雨林地区的地质工作提供有价值的资料。特别是卫星遥感，为大区域甚至全球范围的地质研究创造了有利的条件。 常规的地质勘查工作都从点、线观测着手，待汇集了大量的资料后才能描述一个地区的地质特征，进而进行分析研究。利用遥感资料就可以首先从分析研究地区的遥感资料入手，然后有重点地选择若干点进行野外观测与验证。这样，不仅大大减少了野外工作量，节省人力、物力，还加快了速度，提高了精度。这对区域地质填图是特别适宜的。
常规的地质勘查工作都从点、线观测着手，待汇集了大量的资料后才能描述一个地区的地质特征，进而进行分析研究。利用遥感资料就可以首先从分析研究地区的遥感资料入手，然后有重点地选择若干点进行野外观测与验证。这样，不仅大大减少了野外工作量，节省人力、物力，还加快了速度，提高了精度。这对区域地质填图是特别适宜的。 在地质构造方面，由于遥感图像具有广阔的视域和逼真的影像，能真实地反映各种地质现象间的关系，因此，利用遥感图像进行地质构造分析，常能发现地面常规工作不能发现的地质构造，尤其是对于第四纪松散沉积物覆盖下的一些隐伏构造，反映得相当清晰。
⑼ 在环境地质调查中的应用
一、在农业和土壤治理中的应用
1.农业活动对地下水的污染
目前对农药造成地下水污染的问题，已使人们产生越来越多的忧虑。有人认为，农药的污染将成为当今主要的污染问题之一，对环境污染的农药有除莠剂类、杀虫剂类及杀真菌剂类等。此外，地下水还容易遭受在农业生产中的粪堆、农场污水、废物、消毒水和青储饲料液剂等污染源的危害。被国际水管理机构禁止使用的农药数目在不断增加，如：DDV被禁用，艾氏剂、狄氏剂和氯丹被停用，碘苯腈和溴苯腈被限用。农药和硝酸盐等对地下水的水质构成严重威胁，它比地表排污的污染更难消除。
2.海水对地下水的污染及治理
当地下淡水水位下降时，海水将浸入，使地下咸水增多，淡水减少。我国东南沿海地区普遍存在这种现象，咸水浸入可使农业产品的数量减少和质量降低，还会危害现有的淡水动、植物的生存，在咸水浓度高时，能引起人类生理效应，产生高血压症状。
我国沿海由于地下水过量开发，导致海水入侵已是普遍现象。渤海周边有大面积咸水区。中科院在山东莱州为莱州市海水入侵治理开展了地面电测深工作。图5-2-1为视电阻率等值断面图，图中显示出海水入侵通道（低阻）和淡水古河道（高阻）。测量结果编制出电阻率图和曲线类型分布图，划分出海水严重入侵区（ρs=2～17Ω·m），轻度入侵区（ρs=17～30Ω·m）和未入侵区（ρs=30～100Ω·m）。曲线类型QQ和KQ型为严重入侵区，H型为轻度入侵区，K型和A型为未入侵区。根据电测深划分的入侵程度见表5-2-1。表5-2-1中Ⅲ区是易于治理区，Ⅰ区是难治理区，某些地方已开发卤水资源。由于莱州市地下水严重过量开发导致近海王河和朱桥河地区产生两个大型地下水漏斗，漏斗中心水位分别为-15 m和-10 m。近年入侵面积已扩大到435 km2，报废机井6000多眼，使50万亩耕地失去灌溉地下水，5万亩耕地发生次生盐碱化。从而提出拦水补渗的治理海水入侵工程措施。
图5-2-1 视电阻率等值断面图
表5-2-1 海水入侵程度与电阻率的关系
3.土壤盐碱化和旱灾治理调查
农田的开垦和灌溉使地下水面上升，导致盐碱化。土壤含盐度可根据电导率划分，可采用航空或地面电法，而潜水面深度一般用地震折射法确定。表5-2-2列出澳大利亚的土壤含盐度分级及其与作物耐盐力、根部土壤电导率之间的关系。
表5-2-2 澳大利亚的土壤含盐度分级及其与作物耐盐力、根部土壤电导率之间的关系
近年的特大旱灾给印度安德拉邦带来很大困难。为治理旱灾拟采取水土保持和回灌措施，这就要求了解土壤厚度，风化壳厚度和基岩起伏。为此在该邦典型缺雨区系统开展了电阻率测深。根据电测深的结果绘制了土壤厚度和基岩深度等值线图。为了解风化层厚度变化和充水裂隙的有无又作出地电断面。在划分出的土壤薄的地区采取水土保持措施，而将风化层厚、基底深的地区作为人工回灌的地点。
4.土壤治理中的应用
对于土壤污染，首先要控制和消除污染源。因为，土壤具有一定的净化能力；因此要控制污染物的迁移转化，使之不能进入食物链。
（1）控制和消除土壤污染源
1）控制和消除工业“三废”排放。推广闭路循环、无毒工艺，减少或消除污染物。对工业“三废”进行回收处理、净化处理和减小排放的数量和浓度，使之符合标准。
2）加强土壤污灌区的监测和管理。了解污染物质的成分、含量及动态，控制污水灌溉数量，避免滥用污水灌溉引起土壤污染。
3）控制化学农药的使用。禁用或限用剧毒、高残留性农药，研制高效、低毒、低残留农药，发展生物性农药。合理施用农药，制定安全间隔期，制定农药的容许残留量。
4）合理施用化肥。为了增产，合理施用化肥是必要的。但施用过量，会引起农作物减产和质量降低，还会造成农作物中硝酸盐含量过高，而影响人和家畜的健康，也会影响重金属元素含量的增加，造成土壤污染。
（2）增加土壤容量和提高土壤净化能力
增加土壤有机质含量、砂掺粘和改良砂性土壤，可以增加和改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有毒物质的吸附能力和吸附量，从而减少污染物在土壤中的活性。发现、分离和培养新的微生物品种，以增强生物降解作用，也是提高土壤净化能力的极为重要的一环。
（3）物探方法在土壤污染源调查中的应用
工业生产中排放的废渣、废水以及矿石燃料燃烧排放的废气中含有铁磁性物质。因此，测定材料、底泥土壤的磁化率（к）与剩磁M，可追踪湖泊、海洋、土壤污染的来源，而土壤的M与污染物质中的铁呈正相关关系，可从M值估测湖泊、海洋、土壤中的铁含量，判断土壤、水体、湖泊及浅海沉积物的污染程度。图5-2-2是希腊雅典钢铁厂对浅海淤泥污染的磁测结果，离钢铁厂0.3 km处，表层的磁化率值是1～3 km处的十倍。郭友钊在河北廊坊某工厂附近的表土磁性测定，得到类似的结果。在京津铁路两侧，也监测到由生活垃圾污染引起的土壤磁性的升高。
图5-2-2 希腊雅典钢铁厂周围海洋沉积物剩磁测量结果
二、在环境污染评价和监测中的应用
1.地下水的污染评价和监测
被无机盐污染的水，由于离子浓度增加，往往使电阻率降低。由于污染水与未污染水电阻率差异明显，如果埋藏不深，又有一定体积，可以通过电法探测出来。例如美国威斯康星州的索克维尔煤灰堆积场，为了解煤灰对地下水的污染，共打了33口观测井，同时在井旁作电测探，测线垂直地下水流向。电测深与采水样同时进行，每月一次，根据电测深作出的水质污染范围断面图，要比只有少数监测井得出的结果要详细得多。
加拿大滑铁卢大学研究了用于服装干洗和金属清洗的乙烯（C2Cl4）的污染情况。每排出1L乙烯可污染1000×104升水。在实验场周围将钢板打入地下，隔断场地内外的水力联系，通过浅孔向场内注入乙烯，在周围的监测孔内进行中子、密度和感应测井，还定期测地面和井中电阻率，并开展探地雷达剖面测量。结果发现，由于乙烯中的氯浮获中子，在中子测井曲线上出现负峰，偏高浓度的乙烯在雷达剖面上表现为明显的反射，根据电阻率异常还可以看出乙烯随时间的移动。
石油污染是一种最为常见的有机污染。在南澳的一个地下漏油地点，开始采用EM31电磁仪和地质雷达探测漏油位置均无效，后来做了电磁波剖面法才圈出污染范围并被钻探和槽探证实。工作中垂直发射线圈和水平接收线圈保持零耦合状态，以等线圈距沿测线移动，在污染范围内出现明显的磁场垂直分量低值异常。
2.大气污染评价和监测
俄罗斯科学家研究表明，电位梯度是大气污染程度的标志。由于业交通等引起的近地表大气组分的变化，如化学组分变化、尘埃的增加、固态和液态烟雾等对电荷的分解和运移有很大影响，使大气电导率降低，导致电位梯度平均值的增大，结果电场强度E的垂直分量加大。
大气中二氧化硫含量的偏高导致酸雨的形成，而二氧化硫主要来自燃煤。利用X荧光测量可以现场分析煤中的硫含量。测量以55Fe为X射线源，气体正比闪烁数管作为探测器，硫谱线能量分辨率为11.8%，检出限可达0.15%。
3.天然核辐射的评价和治理
据美国统计，人所受的核辐射剂量的82%来自天然源，而55%则来自于氡。放射性气体氡容易附着在尘粒上，被人体吸入可导致肺癌。氡气灾害分布广泛，若在全国范围内普遍开展则费时费力，难以做到。我们知道氡是镭的衰变产物，而镭又是铀衰变形成的，因此划分出铀含量偏高的地区（平均含量2.5～10倍）是重要的，如花岗岩、片麻岩、流纹岩、英安岩、碳质页岩等分布区。因此天然核辐射环境污染的评价和治理可分为广域的、小区的和室内的三个阶段进行。
（1）广域的辐射环境监测
由国家统一组织进行，目的是了解整个国家辐射环境的总体状况和危害程度。主要利用航空放射性γ能谱测量、放射性地球化学测量、区域地质和遥感资料。航空放射性测量的铀、钍、钾含量平面等值线图和剖面图实际是反映地面镭含量变化情况的主要依据。在缺乏航放资料的地区可用地面放射性测量和铀、镭、氡等地球化学测量资料。区域地质和遥感资料可提供岩石分布和断裂带等区域地质构造背景情况。
例如，区域环境氡评价工作可开展全国性室内氡的抽样调查，采用统一的测量方法，对探测器进行标定，并统一进行实验室分析和数据处理，研究和了解氡对人类环境危害的程度。
（2）小区和室内辐射环境的监测的治理
在上述方法确定的高辐射区内，采用伽马辐射仪，活性炭探测器，阿尔法径迹探测器和高灵敏度测氡仪等对人类生活空间（特别是室内氡）和水源进行监测，以确定辐射污染源。据资料统计，约有8%～25%的肺癌死亡原因与吸入空气中的氡辐射有关，认为评价住宅所在地潜在氡浓度的最好标志是土壤氡和土壤渗透率二者配合。
辐射环境污染的治理应针对不同污染源采用相应的方法。因工厂的废渣、废石引起的辐射环境污染，采用清理现场，并选择地质构造环境稳定的地区挖坑深埋。对于室内氡污染，若其来源于土壤和岩石（占进入室内氡总量的90%，如美国有12%的房屋超过4pci/L的限值）则需改善房屋板密封性能，一般无缝隙的水泥地板可以屏蔽掉大部分来自地下方的氡，在土壤氡浓度特高区，还可采用一些特殊措施，如在房基下方的表层土壤中混入25%的活性炭，形成吸附层可以降低氡气逸出率50%以上。
来自燃气、煤和水等的氡主要污染厨房、厕所和浴室，应加强室内通风。对于建筑材料的污染应在墙面上敷设屏蔽层或更换污染严重的建筑材料。饮用水源的污染，应停止使用并进行填埋。
（3）天然电磁辐射研究
研究表明，对人体健康有害的磁暴、电暴和氡暴可能是三位一体的。在近地表大气中氡的浓度有时会突然增加，称为氡暴，它还伴随有电暴，即大气中离子浓度的突增，使人出现胸闷、心悸、偏头痛、失眠、焦虑等症状。有人认为太阳黑子引起地磁场的突变，而导致岩土的磁致伸缩作用，使其孔隙中的氡被挤入大气。实验证明，氡暴和电暴影响人的大脑垂体、肾上腺系统、心血管和神经方面的症状。
磁暴会使高频无线电通讯中断，导致大气层膨胀，使低空卫星的阻力加大、轨道畸变，引起卫星异常。地磁场变化感应出的电流使输电系统中的变压器饱和、甚至烧毁，该电流还会引起金属管道的腐蚀和干扰电气铁路。
（4）人工振动对环境的影响
实验证明，人对2～10 Hz的振动最为灵敏，对0.5～2 Hz和10～100 Hz的振动次之，对其他频率的振动不灵敏。人体的不同部位具有不同的响应频率，当振动波能量超过一定值后，人会感到不适、疲劳和工作效率降低。
人工振动对建筑物造成的损失也引起了人们的关注。面对住户的申诉，已开始对地表振动实行实时全程监测，测定地面振动的强度、频率和衷减特性。美国有用地面质点运动速度为标准，来衡量建筑物损坏程度的标志。
长期振动还会引起土壤和建筑物结构的疲劳。俄罗斯研究表明，影响土壤和建筑材料性质变化的主要因素不是振幅，而是不同负载长年振动的积累效应。如莫斯科地铁沿线的地震测量表明，土壤纵波速度已由350～500 m/s降至180～200 m/s，弹性模量也在降低。
（5）人为放射性污染监测
铀矿及伴生铀的其他矿产的开采与选矿均会引起严重污染。如美国维持罗选矿厂在20世纪50年代选铀矿170万吨，后在该地作航空放射性测量，航高46 m，线距76 m，测量结果以照射量率和镭的当量含量表示。划定出14个由尾矿、矿石、炉渣等引起的异常区。
放射性物探也是监测核泄漏事故的重要手段。切尔诺贝利核事故发生后前苏联及周边国家作了大规模监测。如瑞典在150 m高度开展了航空能谱测量，在Covle附近发现明显的高值，随后调查转向瑞典南部，以了解是否可允许奶牛吃该地春天新生的牧草。最后整个瑞典用50 km测线距（异常区加密到20 km）的航测覆盖，发现污染区不断向瑞典至挪威边界方向扩大。
粉煤灰是一种量大面广的污染源。据联合国原子辐射委员会统计，一个每天燃煤10 t的热电厂，向大气释放的238U的放射性强度达1850 KBq。测量表明，煤经燃烧后铀进一步富集，而且飞灰比炉渣更为富集。由于飞灰易于吸入人体，因此在热电厂周围居民的癌症死亡率比核电站周围高30倍。
⑽ 遥感在地理学中是如何应用的
遥感岩石学是遥感地质学的一个重要分支学科，它是以岩石学理论为基础，以遥感技术版为手段，结合图像处理技权术提取和识别岩石信息的一门学科（傅碧宏，1996）。遥感岩石学是区域遥感地质填图的关键技术，其主要研究内容是：岩石反射波谱、发射波谱特性及遥感图像岩石信息提取和图像检测方法；遥感图像岩石地貌形态识别特征及岩石类型识别及划分方法；
基于地面岩石光谱定量处理的信息增强和提取方法，如波段比值法、反射波谱编码法、岩石波谱与化学成分的逐步回归法等；基于影像灰度值空间结构信息提取的岩石信息识别和分类方法，如基于灰度共生矩阵的影像纹理分析、基于分形几何的影像纹理分析和岩石类型识别方法。