三維遙感在西藏獅泉河地區(qū)地質(zhì)解譯中的應用

郭奇奇，李志軍，高一鳴，何 珊

（1.成都理工大學地球與科學學院，四川 成都 610059；2.中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037）

自然地質(zhì)現(xiàn)象極為復雜，二維地質(zhì)數(shù)據(jù)在認識三維狀態(tài)下的地質(zhì)體有很大的局限性，綜合利用“3S”技術、遙感圖像數(shù)字化處理技術、虛擬現(xiàn)實技術等將二維抽象的地學信息以三維可視化的圖形方式直觀形象的顯示出來，創(chuàng)建逼真的三維空間地質(zhì)體模型進行遙感地質(zhì)解譯，對地質(zhì)現(xiàn)象中的立體概念有重要意義，實現(xiàn)了從紙質(zhì)地質(zhì)圖-數(shù)字地質(zhì)圖-地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫-數(shù)字地質(zhì)圖-3D地質(zhì)模型的突破[1]。

本文以正在開展公益性基礎地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目的西藏獅泉河電站地區(qū)為例，選取遙感數(shù)據(jù)（ETM+、資源衛(wèi)星一號）、20米分辨率地形圖，對原始遙感進行輻射校正、正射校正、圖像鑲嵌、圖像增強以及不同時相、不同傳感器、不同分辨率的多波段遙感圖像數(shù)據(jù)融合，對地形圖等高線數(shù)據(jù)進行內(nèi)插，生成高精度DEM，對融合后的遙感數(shù)據(jù)與DEM數(shù)據(jù)疊加，建立獅泉河電站地區(qū)3D地質(zhì)模型，通過選取三維飛行路線、制作系列動畫產(chǎn)品對研究區(qū)進行1:25000遙感地質(zhì)解譯[2]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于西藏獅泉河縣北東，屬中國地質(zhì)調(diào)查局1:50000地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查范圍。區(qū)內(nèi)最低海拔4400多米，最高海拔可達6000多米，部分地區(qū)常年積雪，給地質(zhì)工作帶來了巨大挑戰(zhàn)。選取的地段出露的地層有下拉組（P2x）灰黑色灰?guī)r夾硅巖，捷爾觸巖組（Jj.）灰色砂巖、泥質(zhì)板巖，郎山組（K1l）灰色生物碎屑灰?guī)r、笠蟲灰?guī)r以及中粗粒和中細粒二長花崗巖。區(qū)內(nèi)主要斷裂以逆斷層為主，走向以北東為主，部分為近東西向。

2 數(shù)據(jù)處理

正射校正：遙感影像通常由于地形起伏和傳感器誤差而引起像點位移，通過地形圖生成DEM，對原始遙感影像建立RPC參數(shù)，結(jié)合生成的DEM進行正射校正可以消除誤差。

波段選擇：為了更好的突出研究區(qū)內(nèi)所含地層的紋理、色調(diào)等地質(zhì)信息，減少波段之間的相關性，通常選用ETM+741組合波段對研究區(qū)進行遙感地質(zhì)解譯。

影像融合：ETM+波段1～7的空間分辨率為30米，如果僅用ETM+741進行遙感地質(zhì)解譯，在精度上已經(jīng)達不到工作與研究的要求，為了避免由于高分辨率與低分辨率影像融合過程中跨度太大而形成馬賽克的現(xiàn)象，選擇ETM+741波段與ETM+8波段融合（15m），然后再與資源衛(wèi)星一號融合（5m）。

影像增強：為了突出研究區(qū)內(nèi)巖性、構造特征，增強各地層之間色調(diào)、紋理及周邊環(huán)境的對比度，需要對融合的影像進行拉伸處理。

3D地質(zhì)模型：在Arcgis軟件中的ArcScene模塊，由地形圖生成的DEM與最終得到的二維遙感影像疊加，生成360度觀測的3D模型，根據(jù)ArcScene模塊中提供的飛行、動畫等功能，對研究區(qū)進行三維可視化及動態(tài)分析，從而對該地區(qū)進行精確解譯，其流程如圖1所示。

圖1 三維遙感地質(zhì)解譯流程圖

3 遙感地質(zhì)解譯

根據(jù)野外調(diào)查可知，不同的巖石類型有不同的顏色、結(jié)構、構造、紋理以及組成成分。例如，郎山組灰?guī)r（K1l）和下拉組灰?guī)r（P2x）雖然都是以灰?guī)r為主要組成部分，顏色均為灰白-灰黑色，但郎山組灰?guī)r表面更光滑，生物碎屑、方解石、鈣質(zhì)及硅質(zhì)填充較少，不易破碎，遙感影像上更光滑，而下拉組灰?guī)r則更破碎，更容易風化，在ETM+741假彩色合成的影像上呈淺綠-墨綠色。花崗閃長巖顆粒較為粗糙，有一定的紋理，一般發(fā)育在海拔較高的地方，且分布區(qū)域普遍坡度較緩，在三維遙感影像上可以明顯區(qū)分。第四系在三維遙感影像上地勢最低，紋理光滑，且經(jīng)常有泛白色的水漬狀，與河流水系共同發(fā)育。不同巖性之間紋理、色調(diào)有明顯差異，結(jié)合高差，可以劃出地層界線，而根據(jù)地層位置偏移，可以劃出斷層界線。

故通過不同地層不同巖性所含有的特征及構造特點，對

影像進行了解譯（圖2）。

圖2 三維遙感地質(zhì)解譯圖

4 結(jié)語

①三維遙感更有利于表達復雜的地質(zhì)現(xiàn)象，與生活中三維觀測的現(xiàn)象更切合，有利于更高精度的遙感地質(zhì)解譯。②三維遙感可以模擬真實的野外情況，對于高海拔、人跡罕至的地區(qū)有著十分重要的意義，為規(guī)劃路線提供了技術支撐。③三維遙感影像可模擬真實場景，對于野外路線調(diào)查、路線設計及檢驗有很大幫助。④三維遙感影像更具體、形象、生動，其表現(xiàn)內(nèi)容豐富、連續(xù)、客觀，是未來遙感技術發(fā)展的重要內(nèi)容。