不同類型遙感數據在戈壁荒漠區地質調查中的應用及展望

雷聰聰 李衛星 閆振軍 王振義

摘要：遙感技術是戈壁荒漠區區域地質調查中不可缺少的手段，對提高野外工作效率和宏觀把控地質體要素具有重要意義。對于不同類型的地質體和構造解譯，要利用不同的多波段多空間分辨率遙感數據相結合的方法以凸顯不同地質體之間的光譜差異，建立明顯的解譯標志。

1.戈壁荒漠區基本地理特征

1.1 植被地貌特征

戈壁荒漠區總體植被覆蓋率低，小于5%，荒漠植被發育，包括胡楊、紅棉柳、灌木、駱駝刺和麻黃草等。我國西部戈壁荒漠覆蓋區的地貌特點可概括為干燥剝蝕山地、山地丘陵與山間盆地的“山盆交錯”分布。典型的戈壁荒漠覆蓋區從山脈至覆蓋區依次為高山、邊緣山地、山前灘地到中央盆地。

1.2 環境狀況

戈壁荒漠區生態環境十分脆弱，整體呈惡化趨勢，生物多樣性極差，土地有效利用率極低。戈壁荒漠區與綠洲呈棋盤交錯分布格局，干旱氣候嚴重威脅和破壞著綠洲的生態系統。戈壁荒漠區的地質環境問題可分為原生地質環境問題和次生地質環境問題。前者主要為荒漠邊緣土地鹽堿化，沙化強烈;后者則為礦區開采引發的地表破壞、地面塌陷和大氣污染等。

2.遙感技術在戈壁荒漠區的應用

遙感一般理解為：在遙遠的地方，感測目標物的“信息”，通過對信息的研究分析，確定目標物的屬性及目標物之間的關系。也就是說：不與目標物接觸，憑借其發出的某些信息識別目標。因此，遙感技術作為一種常用的偵查技術被廣泛應用[1]。遙感技術為人類觀測地球表層系統的巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈及各圈層之間的動態變化、相互作用、相互關系提供了全面系統、快速準確的信息獲取手段[2]。遙感地質解譯就是利用不同類型遙感影像數據，基于不同地質地貌遙感數據波譜特性處理后獲得的遙感影像圖像，對圖像中大量不同尺度和類型的地質地貌信息進行解譯，最大限度地提取有關地質地貌特點、第四紀地質體及成因類型、地質現象的空間分布特征與相互關系，并對隱伏活動構造輪廓和環境地質調查提供有價值的信息，增強地質調查的預見性和地質工作的針對性，提高填圖精度和效率。遙感技術戈壁荒漠覆蓋區區域地質調查中不可缺少的手段，對提高野外工作效率和宏觀把控地質體要素（如成因類型、分布范圍、形成的先后次序等）具有重要意義[3]。下面以內蒙古自治區額濟納旗雅干地區為例，對該方法進行介紹總結。

2.1 遙感數據的選擇

隨著衛星遙感數據技術的發展，遙感數據類型也在不斷增多，如ETM、Aster、IRS、CBERS、ALOS、SPOT、IKONOS、Quickbird、worldview和我國的高分系列衛星數據。各遙感數據波段類型和分辨率見相關文獻報道，依據填圖比例尺的不同，可選擇不同的遙感數據，1：50000成圖比例尺的最佳空間分辨率需達到10m，1：10000則需達2m。由于不同巖石其礦物成分含量的差異，其對光譜的吸收反射程度不同，故盡可能多地收集能反映巖石光譜（600～2000μm）多光譜數據交叉對比相互印證有助于解譯工作。一般進行1：50000地質解譯首先選用ETM或SPOT等空間分辨率相對較低的衛星遙感數據進行地質構造格架解譯。ETM數據具有幅寬大、波段多，時相跨度大，較易獲取等優點，并可進行年度跨度較大的不同時相影像對比分析，含紅外波段，對含水、碳酸根的風化礦物、蝕變礦物有較好的識別能力，基本能滿足1：50000地質格架的遙感解譯要求。SPOT數據分辨率較高，對地貌及地質體的識別能力較強，能滿足1：25000解譯要求，也可用于1：50000區域地質框架解譯工作。對于植被覆蓋較嚴重、潛水面淺的地區，紅外光譜易受植被和地表水的干擾，建議選取SPOT數據。

2.2 遙感地質解譯

本次工作主要采用Landsat8 432遙感影像、Landsat8 752遙感影像、ASTER 974遙感影像、Worldview-3、GF2等多波段融合多空間分辨率結合的遙感影像綜合建立工作區地質體的解譯標志。通過實踐，Landsat8遙感影像可用于直接解譯地表侵入體分布范圍，具有較明顯組分差異的地層之間的接觸界線，和宏觀構造特征;Aster數據與landsat 8數據具有相近的特征，絕大多數地質體特征能建立較明顯的解譯標志，用于輔助解譯;WorldView 3數據對大比例尺詳細解譯有明顯優勢。

Landsat 8 752遙感影像對于基性巖、碳酸鹽巖、硅質巖、泥質巖類具有較好的解譯效果。WorldView3 數據對于較小地質體（如脈巖等）能夠清晰的展示其形態分布特征，具有較好的解譯效果。另外，對于第四系成因類型，利用WorldView3 、GF2數據等也具有較好的解譯效果。對于較大型斷裂和褶皺，可用空間分辨率低、幅域寬廣的Landsat8數據解譯。對于細部的小型斷裂，采用WorldView 3數據進行解譯。

綜合以上分析，對于不同類型的地質體和構造解譯，要利用不同的多波段多空間分辨率遙感數據相結合的方法以凸顯不同地質體之間的光譜差異，建立明顯的解譯標志，合理圈定地質體。而遙感技術在各種礦產勘查、區域地質填圖過程中發揮了重要作用，具有顯著的社會經濟效益。用遙感技術省時省力，并可找到部分實地勘測中難以發現的隱伏斷層和小斷層，隨著遙感及相關技術的快速發展，遙感在這一領域的應用將會更加深入和廣泛。

參考文獻：

[1]梅安新，彭望琭，秦其明，等. 遙感導論[M]. 北京：高等教育出版，2010：20～230.

[2]羅國文，陰志宏，楊樹文.斷裂構造遙感識別和提取方法的現狀與展望.山東國土資源，2012，28（2）：29～33.

[3]薛重生.遙感技術在區域地質調查中的應用研究進展[J].地質科技情報，1997，16（增）：15～22.