基于衛(wèi)星遙感影像的地質(zhì)環(huán)境及災(zāi)害類型解譯分析

康榮華 蔣巍 宋永飛

摘 要：本文詳細(xì)敘述了利用多源遙感影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)處理及基礎(chǔ)影像圖制作的過程，以及遙感解譯的工作方法。并以寧夏青銅峽地區(qū)遙感影像圖制作成果為例，對該地區(qū)不同的地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害類型進(jìn)行了解譯分析，為該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查做好前期測繪準(zhǔn)備工作。

關(guān)鍵詞：遙感影像 解譯 地質(zhì)環(huán)境 地質(zhì)災(zāi)害

中圖分類號：P694 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（a）-0044-02

近年來，隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各種地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)測，其數(shù)據(jù)空間分辨率和光譜分辨率的提高，突破了遙感技術(shù)對宏觀地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行微觀研究的限制，為地質(zhì)環(huán)境問題調(diào)查與監(jiān)測提供了重要手段。利用先進(jìn)的遙感技術(shù)為先導(dǎo)對寧夏青銅峽地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行調(diào)查，為后期進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害實地調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害防治提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1 遙感數(shù)據(jù)處理及基礎(chǔ)圖像制作

1.1 遙感數(shù)據(jù)源的要求和選擇

影像數(shù)據(jù)必須清晰，地物標(biāo)界限明顯。針對地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)環(huán)境調(diào)查對象，選擇最佳影像數(shù)據(jù)，地物目標(biāo)清晰可辨，便于解譯和分析。本次遙感調(diào)查選用的ALOS數(shù)據(jù)，影像圖清晰度高，干擾信息少，色彩豐富，具有極為豐富的地表環(huán)境信息，云量、色彩飽和度等均滿足相應(yīng)比例尺遙感調(diào)查精度使用要求。

1.2 遙感數(shù)據(jù)處理

（1）幾何校正。幾何校正主要是利用地面控制點對那些隨機(jī)的畸變和其他未知的系統(tǒng)畸變進(jìn)行校正。本次幾何校正是在ERDAS中，利用調(diào)查區(qū)標(biāo)準(zhǔn)圖幅地形圖和遙感數(shù)據(jù)對遙感影像進(jìn)行幾何校正，校正方法采用Polynomial的二次多項式擬合，幾何校正的精度在1個像元以內(nèi)，重采樣方法選擇Nearest Nerghbor。

（2）正射校正。以外業(yè)實測GPS控制點成果為基礎(chǔ)，采用嚴(yán)格物理模型，結(jié)合處理后的DEM數(shù)據(jù)遙感影像進(jìn)行正射校正。根據(jù)影像分布情況建立一個區(qū)域網(wǎng)文件，快速生成無縫正射鑲嵌精確的正射影像。

（3）影像配準(zhǔn)。按規(guī)范要求，配準(zhǔn)控制點殘差在平原和丘陵區(qū)不超過一個像元，在山區(qū)、高山地適當(dāng)放寬到兩個像元。影像的重采樣間隔為原始影像的像元大小，重采樣方法采用3次卷積內(nèi)插法，配準(zhǔn)后的影像保留原始影像的波段數(shù)目及順序。以正射校正后全色影像為基礎(chǔ)，對多光譜影像進(jìn)行配準(zhǔn)，影像配準(zhǔn)以景為基本單元，每景中的控制點要均勻分布，控制全景影像。任意選擇全色與多光譜數(shù)據(jù)上的同名點，進(jìn)行精度評價。

（4）影像融合。融合影像主要用于信息的提取，要求原始數(shù)據(jù)的處理不得產(chǎn)生光譜扭曲，以利于建立解譯標(biāo)志，減少判讀的不確定因素；根據(jù)影像波段的光譜范圍、地物和地形特征等要素，合理選擇融合方法。

（5）三維可視化。以數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，疊加同一地區(qū)二維衛(wèi)星遙感圖像，并標(biāo)識出文字和符號注記。

1.3 基礎(chǔ)圖像制作

依據(jù)工作區(qū)范圍，利用Arcgis9.3軟件對圖像進(jìn)行色彩增強(qiáng)處理后，對遙感影像進(jìn)行裁切，并生成JPG圖片文件；在Mapgis6.7生成MSI影像文件并按照實際位置進(jìn)行校正后，加注地名、交通、公里網(wǎng)、坐標(biāo)等基礎(chǔ)地理信息，制作出遙感影像圖。

2 遙感解譯應(yīng)用

以寧夏青銅峽地區(qū)為例，青銅峽市地處寧夏引黃灌區(qū)中部，地貌總體上西南高北東低，似簸萁狀地貌景觀。南部屬于牛首山和衛(wèi)寧北山的范疇，地面起伏較大，西北部屬于賀蘭山南段山前洪積扇的范疇，地面起伏較緩和，東北部屬于銀川平原的范疇，地面平坦。由于青銅峽市跨越了上述三大地貌單元，因此青銅峽市的地貌形態(tài)為低中山區(qū)、丘陵、臺地、沖積、沖湖積平原。

青銅峽地區(qū)采用SPOT-5遙感衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)源，本文選用較高分辨率、多光譜的ALOS數(shù)據(jù)，影像數(shù)據(jù)時相為2008年6月，融合后空間分辨率為2.5m，影像紋理清晰、色彩豐富。按照基礎(chǔ)圖像制作流程，最終處理后的影像數(shù)據(jù)質(zhì)量合格，圖像無云、雪覆蓋，處理后清晰度較高，干擾信息少。

2.1 遙感解譯工作方法

（1）初步解譯與野外調(diào)查。初步解譯的主要任務(wù)是掌握解譯區(qū)域的特點，確立典型解譯樣區(qū)，建立目視解譯標(biāo)志，探索解譯方法，為全面解譯奠定基礎(chǔ)。

（2）室內(nèi)詳細(xì)判讀。地質(zhì)環(huán)境條件解譯的具體內(nèi)容包括：地形地貌、地層巖性、地表覆蓋特征等。地質(zhì)災(zāi)害解譯的內(nèi)容包括：泥石流的分布位置、范圍、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等。解譯中出現(xiàn)的疑難點、邊界不清楚的地方和有待驗證的問題詳細(xì)記錄下來，留待野外驗證與補(bǔ)判階段解決。

（3）野外驗證與補(bǔ)判。去實地核實影像解譯的結(jié)果。主要內(nèi)容包括檢驗專題解譯中圖斑的內(nèi)容是否正確；驗證圖斑界線是否定位準(zhǔn)確，根據(jù)野外實際考察情況修正目標(biāo)地物的分布界線。

2.2 解譯成果及分析

2.2.1 影像特征

從影像圖中可以看出，工作區(qū)影像分辨率高，紋理清晰，平原區(qū)地表植被覆蓋較多，基巖山區(qū)裸露程度高，地貌、地層、構(gòu)造、人類工程活動等地質(zhì)環(huán)境信息顯示清楚，開展遙感解譯較理想?；鶐r山區(qū)影像色調(diào)整體呈暗色調(diào)，波狀細(xì)紋。山麓洪積傾斜平原，影像色調(diào)以灰色、灰白色、白色為主，紋理為流線型長條紋。平原區(qū)以綠色為主，受渠系切割而呈零散塊狀斑紋。

2.2.2 地質(zhì)環(huán)境及災(zāi)害遙感解譯分析

本次遙感調(diào)查，共解譯出泥石流地質(zhì)災(zāi)害點27個，泥石流現(xiàn)象點2個，地質(zhì)環(huán)境點22處（包括地貌、巖石地層、地質(zhì)構(gòu)造、水系、人類工程活動）等。部分點解譯分析結(jié)果如下。

（1）山地（牛首山小西天低中山區(qū)）：影像色調(diào)較深，以褐灰色、灰黑色、深灰色為主。影像波狀紋理，山脊帶狀分布，地形起伏明顯，溝谷發(fā)育。

（2）丘陵（牛首山西麓山前丘陵地帶）：影像色調(diào)較淺，以灰黃色、灰白色為主。圖像結(jié)構(gòu)粗糙，影紋圖案呈斑狀、團(tuán)狀。

（3）洪積扇（牛首山西麓金沙灣處）：影像色調(diào)較深，以褐灰色、灰色、灰白色為主圖像結(jié)構(gòu)：細(xì)膩、平滑。影紋圖案：條帶紋，扇面影像清晰可辨，洪積扇上條帶狀紋理清晰。

（4）沖積平原（青銅峽市北部的沖積平原區(qū)）：影像色調(diào)以綠、綠紫色、灰白色為主。圖像結(jié)構(gòu)細(xì)膩，影紋圖案為細(xì)條紋。

（5）地層：第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積層（牛首山頂）：影像呈灰白色，圖像結(jié)構(gòu)為細(xì)條帶紋理 ，形態(tài)整體呈條帶狀。

（6）黃河（鳥島自然保護(hù)區(qū)南）：影像呈黑色、墨綠色，圖像形態(tài)呈幾字型。

（7）廢棄的煤礦（衛(wèi)寧北山白崖子）：影像呈黑色和深藍(lán)色，圖像形態(tài)為不規(guī)則片狀，邊界不清晰。

（8）泥石流形成區(qū)（牛首山）：影像整體為暗色調(diào)，圖像形態(tài)發(fā)育樹杈狀、魚脊?fàn)睢?/p>

（9）泥石流流通區(qū)（牛首山）：影像上溝道顏色為灰色，溝岸邊坡色調(diào)較暗。圖像形態(tài)：溝道蜿蜒曲折，上游狹窄，下游溝道變寬。

本次利用遙感技術(shù)，對工作區(qū)內(nèi)地形地貌、水系、巖石地層、地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行劃分、初步判譯，對采礦等人類工程活動進(jìn)行了初步解譯，使青銅峽市地質(zhì)災(zāi)害細(xì)化程度顯著提高，為后續(xù)的地面調(diào)查工作做好了充足的前期準(zhǔn)備工作。

2.2.3 不足之處

本次選用數(shù)據(jù)由于能較清楚觀察到道路、溝渠以及地貌、構(gòu)造、地層、人類工程活動等地質(zhì)環(huán)境條件的一些細(xì)節(jié)，可以較好地標(biāo)示出地質(zhì)災(zāi)害的分布范圍及可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境問題。但受影像數(shù)據(jù)分辨率以及色調(diào)限制，工作區(qū)內(nèi)除泥石流以外的其他地質(zhì)災(zāi)害影像特征不夠清晰，可解譯程度低。

解譯工作充分利用了遙感技術(shù)快速便捷、宏觀直觀的優(yōu)勢，通過對地物的凝縮而再現(xiàn)、反演自然界并逆向認(rèn)識自然的特長，促進(jìn)了地質(zhì)宏觀分析，奠定了地質(zhì)環(huán)境及災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的前期勘查工作基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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