一、内容概述
使用遥感数据可以极大地提高野外填图工作的效率，尤其是对那些难以进入的地区，同时也为野外地质调查提供了低成本的补充手段。过去地质学家在调查控制地形的大尺度地质构造时，通常利用立体航空摄影来收集定性的三维信息。定量测量，尤其是对层理或断裂面等地质特征的空间方位（倾向与倾角）的测量，可通过立体航空照片测量三维构造的相对视差（即从2个不同位置来观察1 个点所产生的位置变化）来完成。空间方位可通过面状地质体与地形之间（最少）3个或更多交点形成的最佳拟合面来确定。利用计算机方法可以提高以前航空照片立体像对上对此类地质体边界进行数字化的费时方法的效率。
随着数字高程模型（DEM）质量分辨率的提高，以及此类空间数据几乎覆盖全球和可以免费获取的优势，利用相应比例尺的三维图像进行三维信息填图，提供了一种比利用航空照片与遥感图像进行立体填图更加精确有效的方法。近年来的研究表明，整合区域与露头的数字化数据可以对三维多比例尺构造地质模型进行可视化。
PlaneTrace是为遥感软件包WinGeol开发的一个工具插件，用于对具有任意空间方位的平面构造与不规则起伏表面（如地形）的交线进行分析和可视化。假如地形存在起伏，地质体切割山脊或峡谷形成三角形或V形截面，或者由于地质体的围岩抗蚀性弱，经过选择性侵蚀而使地质体出露地表，则这种交线可用于计算用倾角和倾向表示的地质体的产状。PlaneTrace被设计用来在二维或三维环境下显示起伏地形面（如DEM）与虚拟透明面的交线。虚拟面由如下参数控制：中心点的地理坐标与高程、定义该平面的矩形的维度、倾角与倾向以及一个代表平面极性的布尔变量（直立或倒转）。该平面可以移动和按任意方向旋转，直到它跟地质面状特征（如断层、沉积层理）的空间方位吻合，以便记录此时的地理位置、倾角和倾向。
为了增加DEM所含地质信息，任何具有位图坐标的地质图或经过校正的航空或航天图像都可以叠加在地形图上。表示平面空间方位的地理位置与角度可以输出为最常用的数据库格式或ASCII文件，各面与DEM的交线可以输出为AutoCAD的dxf文件、ArcGIS的shape文件或ASCII文件。
图1显示了对通过DEM数据获取的地质面状构造（本书以沉积层理为例）的工作流程。第一步需对将叠加到 DEM 上面的图像进行地理匹配校正、合并和波段叠加（图1A）。虽然WinGeol已经具备所需的这些功能，但也可通过其他软件包来完成后再导入。第二步是对其他位图数据（如地质图、卫星图像）的分辨率进行重新采样，使之与DEM的分辨率相匹配。这一步也被用来检查地质面状特征的质量和对比度；同时也用于图像剪裁到研究区大小，以减少处理时间。第三步，将准备好的数据载入WinGeol软件。此时将
图1 在PlaneTrace中各工作步骤的流程图和屏幕截图
WinGeol用作一个简单的地理信息系统（GIS）软件，将其余位图叠加到DEM上。在二维或三维视图中，利用PlaneTrace工具，对沉积层理或断裂面进行识别和叠加，并叠加透明的虚拟面。然后交互式地将虚拟平面调整到最能反映地质体与DEM相交迹线的方位。如果假设地形能够代表下伏沉积地层的分布，即使没有岩石露头，也可大致估算出倾角与倾向。第四步，调整虚拟平面的大小，以表示地质构造的一段（图1B）。最后，保存最佳拟合虚拟平面的参数，以便在三维环境中作进一步处理（例如对非平面的面进行插值（图1C））或将倾角投影到二维剖面以生成平衡剖面（图1D）时使用。由于数据都是分层组织（即地质图、假彩色合成卫星影像、倾伏标志、断层、地震剖面等），因此可以选择需要投影到剖面上的图层。
二、应用范围与应用实例
扎格罗斯褶皱断裂带含有超过全球5%的油气资源储量（大多产在背斜圈闭里），在伊拉克境内可划分为4条北西-南东向构造带：扎格罗斯缝合带、叠瓦构造带、强烈褶皱带与山麓构造带。这里将最新的ASTER图像与SPOT图像都叠加到DEM地形图上。
为了检验PlaneTrace模块的功能，我们计算了埃尔比勒东北部褶皱带中超过100条岩性界线的倾角和倾向。另外，在扎格罗斯强烈褶皱带内还通过野外实测获得了500多个层理产状（每个点至少有10个独立的测量结果）。其中，将25个野外测量的结果与通过PlaneTrace工具计算的结果进行比较，显示出二者之间的倾向误差为±9°，而利用遥感数据获得的倾角值与野外实测结果的误差为±5°。
通过利用遥感数据得到的100 多个地层产状，可建立一条研究区的平衡地质剖面（图2），以进一步探讨该地区的构造演化。
图2 研究区ASTER数字高程模型与地层叠加图（A）及生成的剖面图（B）
三、资料来源
Daniel R，Bernhard G，Faber R H.2011.Quantitative structural analysis using remote sensing data：Kurdistan，northeast Iraq.AAPG Bulletin，95（6）：941～956