遥感影像的地质解译基本问题

如题所述

(一)区域遥感地质解译基础

服务于地质找矿工作的区域遥感地质解译是在基础遥感影像图上开展以线、环形构造解译和与成矿有关的岩性地层提取为重点的工作。在遥感图像上进行上述工作在现代技术条件下一般在GIS系统中,采取人机结合的形式开展。通过区域遥感地质解译所形成的成果图件上各种线条实际上是影像地质界线(薛重生,1997)。所谓影像地质界线是指在遥感图像上解译识别出的反映地质单元范围、空间形态和特征的界线。影像地质界线的可解译性取决于图像的信息显示模式、界线类型及区域背景参数。不同地质地理景观区(如沉积岩区、侵入岩区、火山岩区、变质岩区,露头好与露头较差地区等)遥感图像的地质可解译程度及其影像地质界线的解译精度存在一定的差异。理论上,在可解译程度高的遥感图像上对同一级别地质单元圈定的解译界线与野外实际填图结果应是一致的,并高于实际填图成果,特别是一些岩体的界线。另一方面,由于解译和识别工作均在遥感图像上进行,与实际野外填图更具宏观性,同时也带有一定的推断和预测性,因此也允许解译界线与实际界线之间存在差异。因为中分辨率图像上的遥感地质信息对于细分岩性难以准确区别,但却对处于浅隐伏条件下的构造和岩体能有相对清晰的显示。因此,研究不同岩类地质单元填图界线的图像基本信息类型及其信息显示模式(结构模式),对于正确指导地质界线的解译和制定合理的解译规范都是至关重要的。两者之间的差异可通过有选择性的野外实地查证对影像地质界线或实际填图结果予以更正。

(二)遥感图像地质信息的基本模式

在区域遥感地质解译中,影像地质界线是通过不同地物的影像地质信息显示模式鉴别而确定的。而不同地物在遥感图像上的显示模式是不尽相同的,从成因机理上讲,可分为3类显示模式,即光谱模式、纹理模式和景观模式。

(1)光谱模式:是遥感图像的基本信息类型。不同地物,如岩(矿)石的反射光谱存在差异,在遥感影像图上通过不同的色调和亮度显示出来,同一类地物则具有大致相似的影像特征,这种反映某一类地物存在的色调和亮度等影像标志便是遥感图像信息显示的光谱模式,它能够反映岩石单元、地层序列、构造地质体(或单元)等不同地质体空间分布特征,并可能根据其光谱特征确定其成分属性。因此光谱模式是遥感地质填图,特别是岩体和地层、蚀变带等解译的重要基础。

(2)纹理结构模式:是指不同地物(地质体)由于具有不同构造应变特征和抗风化剥蚀能力,而在漫长的内外生地质作用过程下,形成的特征的纹理结构。大到区域性的构造线,小到一般性的线性体等都是纹理模式的表现方式。这种纹理模式是解译线环构造的最重标志,同时对岩性地层等的解译也可起到间接指示作用。光谱模式和纹理模式相结合便形成了由色线、色带、色斑、色块、色环所构成的色-形纹理复合结构。如线理结构(平行式、斜交式、菱格式等)、水系网纹结构、图案结构(菱块图形、菱环图形、占型结构)等一些特殊的影像色调-纹理标志,是遥感地质解译的主要依据。

(3)景观模式:是遥感地质信息分析中的一种间接识别信息,它主要反映的是地理景观特征,如植被及其类型的发育和覆盖状况、地貌地形发育特征、人文特征等,它们是遥感地质解译的辅助标志,同时有些景观标志也能反映出不同的地质体边界属性,对解译具有重要意义。

(三)影像地质界线的基本类型

根据不同岩类区地质体(含正式及非正式填图单位)在遥感影像上的划界特征及其可解译程度,可将影像地质界线分为下列3种类型:

(1)确定性界线:指可在遥感图像上通过影像显示模式直接确定并不存疑问的地物界线。光谱模式和纹理模式中色调和纹理所构成的边界标志对地质界线成因类型或构造属性具有识别和判断能力,可根据影像地层学标志确定界线的层序类型和属性;根据岩体与围岩的色调、形态及三维(立体解译)结构确定岩体侵位边界的产出状态和接触界面的构造属性;根据一些特殊岩性单元及其背景特征确定其边界的地质属性,如岩脉边界、互层岩石单元中的特殊夹层(泥质岩中的灰岩或砂岩,泥质、粉砂质板岩中的变余石英砂岩、大理岩等)、层序地层中的各类构造界面(如构造不整合界面、超覆不整合界面、相叠覆界面等)。在露头较好的地区,解译的影像地质界线一般都是确定性界线,并与野外填图结果吻合较好,甚至精度高于实际填图结果,尽管对其成分特征的准确区分但还需要野外工作的密切配合。

(2)推断性或预测性界线:是指地质单元在影像上存在较明显差异的过渡界线,如色调过渡界线、地貌单元界线、纹理差异界线、隐伏岩体、蚀变区带以及第四系覆盖区等,但却不能显示清晰的边界。这类影像地质界线需要结合其色调、纹理变化状况,推断性或预测性的色绘。也就是说,影像信息的光谱模式或纹理模式及其在空间展布规律可确认其具有地质上的划界意义,推断或预测其应为一类区别于其他的地物单元,但又没有准确清晰的边界,只能根据其空间变化特征进行解译勾绘。但该类界线的地质成因或层序界面属性具有一定的多解性和不确定性,需要通过路线调查验证,对其影像界线的成因机理进行研究并调绘。这种界线反映的地质体是客观存在,但其大部分在野外实际填图工作中实际上更难圈定,该类界线的确定,尽管并非特别精确,但却对地质找矿工作具有重要意义。推断性或预测性界线的确定及其反映的地质信息是遥感地质解译的优势之一。

(3)不可靠界线:指具有一定的光谱模式、纹理模式显示,但其所反映的地物信息很不确定,有时可能是干扰或假的信息显示界线。在多时相或很多景镶嵌的遥感图像中由于对色调处理难以达到该类界线多出现在变质岩区和块状结构的火山岩区,在影像上无明显的识别或划分标志,可供地质解译的信息丰度较低。对这类界线一般根据景观特征(模式)或其他辅助信息并结合地质知识予以推测确定。对于这类地质界线应采用路线穿越调查和现场影像调绘相结合的方法予以野外实地查证和修改。

(四)遥感地质解译的方法

遥感地质解译应始终贯穿于工作全过程,可以从两个方面对遥感图像进行不同程度的判读和解译。首先从过程上看,具体可分为3个阶段,即初步解译、野外验证和综合整理(白朝军,2001)。

(1)初步解译:该阶段的遥感解译工作程序是:根据地质复杂程度(地层展布、构造线方向、岩石类型等)、地貌条件(地貌类型、切割程度等)和侧重解决问题的不同,编制测区遥感解译程度分区图,初步划分遥感影像岩石地层单元,建立不同时代的地层、岩石、构造的解译标志,遵循由已知到未知,由简单到复杂,先构造后地层的原则,在计算机软件支持下人机交互方式逐一进行解译,编制遥感地质草图。解译内容包括地层界线、标志层、特征岩层或岩层组合、断层及线性构造、环形构造、褶皱类型、形态及组合型式;解译侵入体分布形态,侵入关系及岩石类型;解译第四系的分布及界线、成因类型等。

(2)野外验证:在室内解译成果的基础上,要布置地质观察路线进行实地验证。查证的对象以解译过程中的不确定或推测部分为重点。查证过程中观察到的地质现象要及时补充、修改、完善在解译图上,并不断积累丰富不同地层、岩石、构造的解译标志。

(3)综合整理:在上述工作的基础上,结合其他工作结果,进行最终成果图件编制工作,对有疑问的重要地质界线、地质现象、重点研究区域、成矿有利地段及图面不合理地区,充分利用计算机和遥感技术,通过多种图像处理,突出有用信息,抑制干扰信息,最大限度地提取地质矿产信息,丰富图面内容,编制高质量的解译成果图。

从区域上看,则分为总体解译和局部解译,前者主要包括区域性线环型构造、大规模出露的岩浆岩体和特征的岩性地层以及遥感矿化蚀变信息提取(需进行进一步工作)等,通过解译,从宏观上了解和分析区域构造特征和重要地质体的分布情况。通过解译成果与矿床点间相互关系的分析,为总结区域成矿规律、划分区域成矿区带等提供基本信息。后者则是针对特定感兴趣区,将图像切割放大到合适的比例尺后进行的解译工作。主要服务于矿田、大的矿区或矿带的构造、岩性展布特征,发现矿床与其他地质构造要素的相互关系,如确定含矿构造带的延伸问题,矿化蚀变区的色调、纹理特征及其同非含矿区的区别等,以对矿区(带)进一步找矿工作提供指导等。

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