遙感在遼寧丹東地區(qū)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

王大鵬，李林川，鮑東明，豆世勇

（1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧沈陽(yáng) 110032；2.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽(yáng) 110034）

遙感在遼寧丹東地區(qū)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

王大鵬1，李林川2，鮑東明1，豆世勇1

（1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧沈陽(yáng) 110032；2.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽(yáng) 110034）

通過(guò)對(duì)丹東地區(qū)1∶5萬(wàn)黃、白旗幅測(cè)區(qū)的遙感影像特征研究，結(jié)合地面調(diào)查進(jìn)行綜合分析和解譯，對(duì)測(cè)區(qū)地層、侵入巖、變質(zhì)巖、線(xiàn)性構(gòu)造的遙感影像特征和解譯效果進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié).發(fā)現(xiàn)可解譯地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象，解譯效果較好，解譯正確率達(dá)70%以上.歸納出一套行之有效的工作方法，證實(shí)遙感在區(qū)調(diào)工作中具有不可取代的作用和良好的應(yīng)用價(jià)值.

遙感圖像；解譯；區(qū)域地質(zhì)調(diào)查；遼寧丹東

0 前言

遙感是一種遠(yuǎn)離目標(biāo)，在不與其直接接觸的情況下，通過(guò)某種平臺(tái)上裝載的傳感器獲取其特征信息，然后對(duì)信息進(jìn)行提取、判定、加工處理及應(yīng)用分析的綜合性技術(shù)［1］.地質(zhì)遙感，是綜合應(yīng)用現(xiàn)代遙感技術(shù)來(lái)研究地質(zhì)規(guī)律，進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和資源勘查的一種方法［2］.隨著遙感圖像解譯和計(jì)算機(jī)信息提取技術(shù)的日益成熟，遙感技術(shù)在地質(zhì)研究領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用.遙感巖性識(shí)別具有周期短、投入少的特點(diǎn)，具有極大推廣應(yīng)用價(jià)值［3-4］.

遼寧省丹東地區(qū)地勢(shì)起伏變化大，地質(zhì)調(diào)查工作難度較大.先期進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯，可快速掌握基本巖性和地層信息，確定重點(diǎn)工作區(qū)，部署最佳踏勘路線(xiàn)和剖面路線(xiàn)，梳理地質(zhì)現(xiàn)象，建立區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造格架.

相比于SPOT、ALOS衛(wèi)星以及快鳥(niǎo)衛(wèi)星等付費(fèi)數(shù)據(jù)，陸地資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)已對(duì)全球免費(fèi)發(fā)布，廣大地質(zhì)工作者可以利用這一便利條件于項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期無(wú)支出情況下，開(kāi)展遙感解譯.

本文將遙感技術(shù)應(yīng)用于丹東地區(qū)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)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(jī)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(zhì)構(gòu)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(diào)查區(qū)地貌北部屬遼東山地丘陵區(qū)，為長(zhǎng)白山脈西延部分.植被發(fā)育，地形復(fù)雜，相對(duì)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(kù)有土門(mén)子水庫(kù).

區(qū)內(nèi)地質(zhì)調(diào)查研究歷史悠久，研究程度較高，1∶20萬(wàn)和1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)成果豐富，遙感方面尚未取得廣泛應(yīng)用和顯著成果.

1.2 遙感數(shù)據(jù)與質(zhì)量評(píng)價(jià)

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(hào)ETM+數(shù)據(jù)一覽表Table 1 Landsat 7 ETM+data for mapping

本次調(diào)查和研究采用的數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，數(shù)據(jù)清晰且無(wú)云覆蓋，無(wú)噪聲和條帶，滿(mǎn)足預(yù)處理要求.由于數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為夏秋季節(jié)，植被覆蓋較密，對(duì)解譯有一定影響.總體上看，本次應(yīng)用數(shù)據(jù)可以進(jìn)行地質(zhì)單元與地質(zhì)構(gòu)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(duì)色彩的識(shí)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(jì)特征、項(xiàng)目中的課題設(shè)置以及以往工作經(jīng)驗(yàn)，選取5（R）、4（G）、3（B）三個(gè)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(qiáng)地質(zhì)單元和地質(zhì)現(xiàn)象的目視解譯.

選取合適的地面控制點(diǎn)，進(jìn)行幾何校正.注意控制點(diǎn)多選擇那些單線(xiàn)河汊相交點(diǎn)、單線(xiàn)河上的橋、小水庫(kù)的水壩、公路交叉點(diǎn)等易識(shí)別好定位的地物處.

對(duì)融合和剪裁后的影像定義投影，實(shí)現(xiàn)幾何精校正.采用平面直角坐標(biāo)系，橢球參數(shù)為西安80/1975年I U G G推薦橢球，投影類(lèi)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(jì)算機(jī)技術(shù)再現(xiàn)三維世界中的物體，并能夠表示三維物體的復(fù)雜信息，使其具有實(shí)時(shí)交互能力的一種可視化技術(shù)，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)再現(xiàn)［7］.

本文在完成測(cè)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(jìn)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(shí)現(xiàn)三維可視化，使可解譯地質(zhì)信息量得到提高.

3 地質(zhì)單元遙感解譯

3.1 遙感解譯方法

在經(jīng)過(guò)了計(jì)算機(jī)剔除干擾信息的情況下，結(jié)合植被分布圖、土地利用圖、地貌圖、等高線(xiàn)地形圖、水文地質(zhì)圖、地質(zhì)圖等資料以及野外踏勘制定的解譯標(biāo)志，對(duì)待分類(lèi)影像進(jìn)行更為詳實(shí)的解譯分類(lèi)，采用人機(jī)交互目視解譯.

3.2 解譯成果和野外驗(yàn)證

3.2.1 地層遙感解譯

測(cè)區(qū)地層發(fā)育不廣泛，主要位于南部，在野外填圖過(guò)程中很難準(zhǔn)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(biāo)志（見(jiàn)表2）.通過(guò)目視解譯，勾繪出地質(zhì)界線(xiàn)，經(jīng)野外實(shí)地驗(yàn)證，第四系兩組地層為測(cè)區(qū)內(nèi)解譯最為準(zhǔn)確、良好的地質(zhì)單元.

3.2.2 侵入巖遙感解譯

區(qū)內(nèi)侵入巖廣泛發(fā)育，約占測(cè)區(qū)面積的一半，出露較好，單個(gè)巖體分布面積亦較大，多為酸性二長(zhǎng)花崗巖.中性閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖在測(cè)區(qū)北部與南部出露.侵入時(shí)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(wú)非常明顯差異，只能在宏觀上看出總體輪廓.可通過(guò)三維立體影像，建立解譯標(biāo)志，實(shí)測(cè)較為吻合.

3.2.3 變質(zhì)巖遙感解譯

測(cè)區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖較為發(fā)育，以低角閃巖相的太古宙區(qū)域變質(zhì)巖為主，另有少量分布于地層組內(nèi)及其與侵入巖之間構(gòu)造滑脫面處的動(dòng)力變質(zhì)巖類(lèi).在遙感影像上特征不顯著，無(wú)法準(zhǔn)確勾繪其界線(xiàn)，本文未進(jìn)行解譯.

4 線(xiàn)性構(gòu)造遙感解譯

區(qū)內(nèi)線(xiàn)性斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，大小規(guī)模均有，線(xiàn)性紋理特征顯著，具有較好的解譯標(biāo)志，大部分經(jīng)野外驗(yàn)證屬實(shí)，解譯效果較好.下文按斷裂走向介紹區(qū)內(nèi)典型斷裂的影像特征.為方便顯示其線(xiàn)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(xiàn)性斷裂構(gòu)造

受區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)影響，測(cè)區(qū)北東向線(xiàn)性斷裂構(gòu)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(xiàn)狀紋理，總體解譯效果良好，與實(shí)測(cè)吻合.

從家大溝-王家堡子-吳家堡斷裂：屬于區(qū)內(nèi)大型規(guī)模的線(xiàn)性斷裂構(gòu)造，位于白旗幅的西南部，總長(zhǎng)約18 km.在遙感影像上呈現(xiàn)為近北東向連續(xù)的線(xiàn)性溝谷，與周?chē)孛膊町愝^大，線(xiàn)性痕跡顯著，是本區(qū)遙感影像特征最明顯的線(xiàn)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(xiàn)性溝谷，與周?chē)纳郊棺呦颍幱芭帕蟹较颍┎顒e明顯，線(xiàn)性痕跡顯著.南端與第四系交匯，方向發(fā)生改變，在野外調(diào)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(mén)子水庫(kù)斷裂影像圖Fig.2 The image of Hongqizhen-Tumenzi fault

4.2 東西向線(xiàn)性斷裂構(gòu)造

測(cè)區(qū)內(nèi)東西向線(xiàn)性斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，規(guī)模較大，大部分?jǐn)嗔延跋裉卣鬏^為顯著，少部分受風(fēng)化、河流侵蝕等自然因素和人類(lèi)活動(dòng)影響，影像線(xiàn)性紋理特征不明顯.

（1）周家-白旗斷裂：屬于區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的線(xiàn)性斷裂構(gòu)造，位于白旗幅西北部，總長(zhǎng)約10 km.在遙感影像（圖3）上呈現(xiàn)為線(xiàn)性連續(xù)的溝谷，與周?chē)孛膊町愶@著，切割北東向的大房身-岔溝斷裂.在野外調(diào)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(nèi)規(guī)模較大的線(xiàn)性斷裂構(gòu)造，位于白旗幅南部，曲家堡子至宋家?guī)X一線(xiàn)，總長(zhǎng)約14 km.在遙感影像（圖4）上，線(xiàn)性紋理痕跡不明顯，斷裂中部被第四系掩蓋，斷裂發(fā)生錯(cuò)移，解譯效果一般.野外驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)斷裂痕跡，證實(shí)解譯斷裂確實(shí)存在.

5 結(jié)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(gòu)造格架，掌握主體地質(zhì)單元和地質(zhì)現(xiàn)象信息，為區(qū)調(diào)設(shè)計(jì)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(yàn)證，丹東地區(qū)遙感地質(zhì)解譯在第四系地層和北東向線(xiàn)性構(gòu)造方面效果顯著，與實(shí)際吻合度高；解譯侵入巖方面，效果一般；解譯變質(zhì)巖方面，效果較差.總體上看，可解譯地質(zhì)內(nèi)容較為豐富.

（3）將遙感影像疊加到等高線(xiàn)上生成的立體遙感影像，可以清晰直觀地判讀地勢(shì)坡度起伏，區(qū)分山脊和山坡，對(duì)線(xiàn)性構(gòu)造解譯和區(qū)分巖性幫助較大.該應(yīng)用值得在區(qū)域地質(zhì)調(diào)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(shí).遙感地學(xué)分析［M］.北京：測(cè)繪出版社,1990.

［3］于學(xué)政，曾朝銘，燕云鵬，等.遙感資料應(yīng)用技術(shù)要求［M］.北京：地質(zhì)出版社,2010.

［4］關(guān)澤群，劉繼林.遙感圖像解譯［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社,2007.

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

［6］華瑞林.遙感制圖［M］.南京：南京大學(xué)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(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),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(guó)土資源廳2009年度遼寧省資源補(bǔ)償費(fèi)項(xiàng)目（遼國(guó)土資項(xiàng)發(fā)［2008］78號(hào)）資助.

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