圓形遙感影像的外動力來源及成因探討

摘 要:通過對地球外動力產生的遙感圓形影像的研究，闡述了研究各類圓形影像的意義，反映從高空到地面以下一定深度的三維空間的物質組成，結構構造和運動方式。

關鍵詞:圓形影像外動力成因

中圖分類號:TP7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0057-01

本文根據氣象衛星、海洋衛星、地球資源衛星的多光譜圖像和航空攝影像片解譯圓形影像，從動力學角度給予了成因解釋。并闡述了研究各類圓形影像的意義，指出圓形影像成因上的復雜性和多解性。認為圓形影像不僅反映地殼結構構造，也能反映從高空到地表及以下一定深度三維空間的物質組成、結構構造和運動方式。在從事遙感教學過程中，收集了有關資料，進行歸納，根據動力來源將圓形影像劃分為與地球外動力作用有關的圓形影像和與地球內動力作用有關的圓形影像兩類成因類型。下面介紹與地球外動力作用有關的圓形影像。

1 與大氣作用有關的圓形影像

地球被一層流動的大氣層包圍著。大氣層在地球不同緯度區的上空分布密度、厚度不同，受陽光照射的溫度也不同。高緯區與低緯區、海洋區與大陸區的溫度相差很大。由于溫差變化，大氣隨著地球自轉發生對流循環，在復雜的動力作用下生成熱帶氣旋。熱帶氣旋呈圓對稱的旋渦狀。大約有百分之十的熱帶氣旋發展成臺風，其半徑一般為500～1000km。研究這種氣旋的發生、發展，對預報災害氣象很重要。

2 與海洋作用有關的圓形影像

海洋與大氣間復雜的熱動力相互作用，在海洋中形成不同尺度的旋渦系統。這種旋渦的位置不穩定，以不同方向，不同速度移動。由于地球自轉使海洋水體產生科里奧利效應，在風的作用下，使水體產生慣性振蕩，形成圍繞一個個中心旋轉的圓形孤立區。海洋學家稱這種旋轉的水團為愛克曼螺旋，即海洋水體的愛克曼效應。圓形直徑從幾十米至幾百公里。這些旋轉水團內部的鹽度、溫度、熱容量、葉綠素含量上的變化，在遙感波譜圖像上有微弱的反映，從熱紅外圖像上反映出圓形或同心圓形影象。另外在暖流與冷流之間或淺海的濁流區內也有小的圓形渦流生成，影像特征呈層狀同心圓形。根據Landsat-5號衛星TM3圖像，在渤海灣內可見到這類影像。研究海洋水體的圓形影象對氣象、航海、捕魚重要重大。

3 珊瑚礁反映的圓形影像

熱帶、亞熱帶海洋生長的珊瑚礁，沿著大陸架島嶼分布。礁體類型分為岸礁、堡礁和環礁。因礁體的波譜特征與海水不同，從遙感圖像上顯示出圓形或弧形影像。根據近代珊瑚的生長環境，推斷從元古代以后生成的礁灰巖環境。珊瑚礁反映的圓形影像對研究古氣候、古地理環境，尋找與沉積作用有關的礦產有著實際意義。

4 凍土環和石環顯示的圓形影像

凍土環和石環是凍土區帶的微地貌反映。受凍融作用的土層地下冰和地下水，由于季節性溫度周期變化，不斷發生相變和遷移。土層經受反復的動融作用發生應力變形，產生凍脹、融陷、流變一系列非凍土區的力學表現。土層凍結之后，溫度繼續下降，引起地面收縮，產生裂隙，其裂隙組合成環形，多邊形。石環的生成，是在飽和水分、顆粒大小混雜的松散土層中，當活動層上部凍結時，地面和礫石一起抬高，礫石底部出現空隙，并被尚未凍結的松散物填塞。當夏季融化時地面下陷由于礫石底部空隙已被填充，礫石不能回到原來的位置。凍融反復進行，較大的礫石被推到上面，產生垂直分選。在水平上由于網格裂隙和含水較多的細粒土集中在網眼中心，凍結時產生不均勻凍脹，已移到地表的礫石逐漸被推向邊緣，形成外粗內細的石環。在極地高緯區石環圓形直徑達幾十米，中緯區直徑1-5米，成群分布。影像特征呈圓形環狀。對于研究早期凍土帶的分布有著重要意義。

5 冰丘(凍脹丘)形成的圓形影像

在極地及高緯地區，受凍結的地面，由上而下凍結時，縮小了凍結層上水的過水斷面，使地下水承壓。凍結過程中水向凍結面轉移，形成地下冰層。水凍結成冰，產生很大的膨脹力，隨凍結深度增加，當冰的膨脹力和水的壓力超過上覆蓋層強度時，就會發生隆起。形成冰丘。冰丘在形成過程中發生旋動，在冰丘內部及周邊產生裂隙。冰丘有一年生和多年生。高度可達10米至60米。冰反差很小，航空照片能反映冰丘的外貌和周邊裂隙。

6 巖熔地貌反映的圓形影像

巖溶地貌是碳酸鹽巖地區最為普遍的一種地貌特征。其成因是由于地表滲透水長期沖刷溶蝕和地下水侵蝕溶蝕的結果。巖溶類型很多，有漏斗、豎井(天坑)、巖溶丘陵、溶蝕洼地、弧峰等。遙感圖像特征呈圓形，圓點狀和網格狀。通過遙感圖像解譯可以發現古巖溶區，對地下水的開發利用研究及與古巖溶有關的礦產有著重要經濟意義。

7 隕石坑造成的圓形影像

根據天文學和宇宙地質學的研究，在太陽系各行星的表面，如月球、金星、木星、水星、火星、土星的表面，都出現一些圓形(環狀)影像。學者們解釋為隕石撞擊產生的隕石坑構造，或稱星疤(星傷)構造。地球是太陽系中的一員，存在著與其它行星相似的演化歷史。根據航天照片其表面存在著大量的圓形(環狀)影像。據統計，在地球上可辨認的隕石坑有300多個，多數為近幾千萬年造成的。對于地球上早期的隕石坑，多被掩埋、重熔變質，或成為巖漿巖、火山巖的侵沖噴發通道。研究古隕石構造，對探索地殼演化歷史，尋找與隕石坑構造有關礦產是極其重要的。

8 第四系松散層中反映的圓形影像

第四系松散層出現的圓形影像存在著多解性，其成因較復雜。例如:匯水盆地、洼地、水文漏斗區等，分為賦水區與非賦水區，濕度不同，波譜特征差異大，遙感多光譜掃描圖像上反映圓形陰影或色塊。另外由于松散層下部基巖面形態凹凸不平，或存在潛山穹窿、斷裂構造，這些不同的構造控制著地下水的分布。由于潛水受季節性變化影響，水通過土壤毛細管反映到地表，由于含水溫度不同產生的波譜差異，遙感多光譜掃描圖像或熱紅外圖像反映無明顯邊界的圓形色塊、色環。研究松散層中的圓形影像，對監測地下水動態及尋找石油和天然氣是很重要的。

參考文獻

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[2]莊逢甘，陳述彭.遙感科技論壇，中國宇航出版社，2006.

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