遙感技術在獅泉河地區多門類自然資源調查中的應用

張燦，李志軍，高一鳴，韓澤偉

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

1 研究區概況

研究區地處西藏阿里地區獅泉河鎮的東北部，藏北高原腹地的南羌塘高原湖盆區，班公錯-怒江結合帶與雅魯藏布江結合帶之間，海拔一般為4800m～5200m。工作區屬山地寬谷湖盆地貌，測區內有岡底斯山脈呈北西-南東向展布。地形切割較強烈，相對高差大，雪線高度約6000m，沿這些山峰長年積雪，發育典型的山岳冰川，具有各種類型的冰川地貌。區內出露的地層主要有下二疊統昂杰組、中二疊統下拉組、侏羅統捷爾觸巖組、下侏羅統巴秋巖組、中-上侏羅統拉貢塘組、上侏羅統則弄群、多尼組、下白堊統郎山組、上白堊統競柱山組和第四系。發育的構造以北西-南東向的斷層為主，并發育有南北向的次級斷裂，局部小型的斷裂和褶皺發育［1］。在區域成礦背景上分屬岡底斯多金屬成礦帶和雅魯藏布江多金屬成礦帶，故區內礦產資源豐富。區內環境自然條件十分惡劣，借助遙感技術可大大提高工作效率。

2 研究區多門類資源概況

調查結果顯示獅泉河的上源為印度河，是阿里地區主要大河之一。發源于岡仁波齊峰以北的冰川湖，最終流入克什米爾地區。獅泉河流域地處荒漠和半荒漠地帶，常年干旱少雨，河水整體呈現出無污1染、清晰度高等特點，深水區能見度可達3m。研究區雨季主要集中在8月份，區內水資源主要為獅泉河水系及其支流，河水除來自雨水和高山冰川融水以外，還來自地下水補給。其中獅泉河水庫為研究區內主要的水資源蓄積點，儲蓄量大發電穩定，獅泉河水電站為本鎮的主要電力來源。

由于近年來蒸發量遠遠大于大氣降水、放牧活動、等因子的影響，植被系統遭到嚴重破壞，主要表現為草場斑禿化、石漠化和沙漠化，出現大量裸地，導致草原植被質量下降、草場負擔能力降低。盡管處于高原惡劣的生存環境中，野生動物仍很多，其中不少為國家一、二級保護動物，主要出現的動物有藏羚羊、黃羊、野驢等。阿里地區的氣候條件特殊，日照時間較長，太陽能資源及其豐富，自1990年以來，阿里地區相繼建成多個太陽能發電站，曾成功實施了“科光工程”“阿里廣電工程”等系列太陽能專項計劃［2］。本地區利用太陽能資源的主要方式表現為：太陽能發電、太陽能灶、太陽能暖房、太陽能熱水器、太陽能建筑一體化、太陽能輻射地板等。

3 多門類遙感信息提取

3.1 數據預處理

圖1 自然資源分布圖

數據處理的數據源是Landsat-8 OLI遙感數據、資源一號衛星數據。在選擇數據時優先選用云量和積雪最少的影像，提高圖像處理的準確度。在遙感圖像使用前先要進行預處理工作，對圖像進行定標、輻射校正，消除由于傳感器飛行狀態所造成的影響，進而進行大氣校正，消除大氣氣分子和氣溶膠以及水蒸氣、氧氣、二氧化碳、甲烷和臭氧等對地物的散射和反射影響，還原地表實際亮度值。最后進行幾何校正，確定影像實際位置，消除由于地形起伏所造成的像點位移。在波段選擇上用741波段進行顯示，在不同波段對比之后發現這種波段組合可減少各個地層間的相關性，進而使得處理效果更加明顯。提取之前所進行的預處理主要目的是提高結果的可靠度，文次處理工作在ENVI遙感圖像處理軟件上完成。

3.2 信息提取

在調查過程中分別提取出了研究區的植被、水體、和風成沙，利用歸一化NDVI指數(B4-B3)/(B4+B3)，提取了植被覆蓋區域，NDVI的計算結果在(-1,1)之間，(-1,0)范圍內表示地面物體對可見光具有高反射，主要有云、雪等。0值代表地面物體為巖石和裸露地，NDVI＞0表示為植被，此值越大表明植被覆蓋濃度越高。進而使用中值濾波使提取結果更加準確，最后增強顯示。植被在水體發育的區域植被覆蓋度高。利用Landsat8熱紅外波段數據，采用地表溫度反演的方法提取了研究區風塵沙的分布范圍，在NDVI的計算結果的基礎上進行了地表比輻射率計算，結合熱紅外波段輻射亮度圖像再進行同溫度下黑體輻射亮度計算，最終提取出研究區出現的沙漠地。關于水體的提取，采用短波紅外波段B5代替近紅外波段B4，組成歸一化差異水體指數(MNDWI)，公式為MNDWI=(B2-B5)/(B2+B5)最后結合密度分割的方法提取了研究區水體的分布范圍［3］，具體結果見圖1。

4 多門類資源分布特征

研究區內的植被主要分布在研究區的北部，面積約152.2 km2。以低矮灌木為主，在水體發育的區域植被覆蓋度高，呈帶狀和團塊狀區域分布，水庫下游部分區域出現少量喬木，水庫上游為大面積河灘地，雨水沖刷嚴重，大量碎石分布，磨圓度較高，推測經歷了長距離搬運，植被分布情況從整體上看，存在退化趨勢，其主要原因為過度放牧和自然沙漠化。風成沙主要分布在研究區的西南部圖幅的左下幅，主要集中在山坡下部以及河谷兩側，分布面積約為57.6km2。推斷出研究區的風向主要為北西向，溝谷位置內的風成沙有逐年增厚的趨勢，沙漠化現象日趨嚴重。區內出現的水體主要為獅泉河水庫，水體能見度較高，位于獅泉河鎮的北東向，水庫的終端建設有水電站，總庫容量為1.85億m3。整個研究區的資源環境承載能力存在退化趨勢，草地資源在區域荒漠化過程中逐漸減少，荒漠化和草資源的相互影響最終導致環境承載能力下降。本次野外驗證路線總長度為114km，覆蓋范圍較廣，基本覆蓋研究區大部分區域，途徑獅泉河水庫，和多個植被和風成沙控制點，驗證結果與提取結果一致。

5 結論

在本次多門類自然資源調查中，遙感技術發揮了很大作用，節省了大量人力物力，提高了地質工作者的效率。區內草資源退化和荒漠化加劇，二者相互影響，最終導致該地區的自然環境承載能力降低。遙感技術在多門類自然資源的調查中具有很大的優勢，尤其是在西藏這種環境條件特殊的地方能很好的輔助進行資源調查，可為多門類自然資源調查提供技術支撐。