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TerraSAR在区域地质调查中的应用方法

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第29卷第4期 2010年12月 世界地质 V01.29 No.4 Dec.2010 GLOBAL GE0LOGY 文章编号:1004—5589(2010)04—0640—06 TerraSAR在区域地质调查中的应用方法 张瑞江 1.中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083; 2.中国地质大学(北京)研究生院,北京100083 摘要:经3 m空间分辨率TerraSAR图像在四川攀枝花地区1:50 000区域地质调查中的应用,提出了一 套基于TerraSAR图像的应用影纹_结构影像单元进行区域地质填图的基本方法。介绍了TerraSAR图像 的解译分区、解译标志的建立方法、地质体影像单元的划分及三大岩类和构造的解译方法。根据研究 结果,提出不将TerraSAR图像作为区域地质调查的首选数据源的建议。 关键词:TerraSAR;区域地质调查;攀枝花;四川 中圈分类号:TIy79 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1004-5589.2010.o4.016 Application method of TerraSAR in regional geological survey ZHANG Rui-jiang ・ j.China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center ofMinistry f oand Resources,Beiifng 100083,Chia;n 2.Postgraduate School,Chia Uninversity fGoeosciences,Beqing 100083,Chia nAbstract:According to the application of TerraSAR image(3 m resolution)in 1:50 000 scale regional geo— logical survey of Panzhihua area,Sichuan,the author proposed a regional geological mapping method on using im— age textures—structure image unit,based on TerraSAR.It introduced the interpretation division of TerraSAR image, the creation of method on interpretation signs,the division of geological image unit,and the method for interpreta- tion of sedimentary—magmatic—and metamorphic rocks and structure.According to the studied results,the author suggested that the TerraSAR images would not be as the first choice in regional geological mapping. Key words:TerraSAR image;regional geological research;Panzhihua;Sichuan O 引言 德国TerraSAR—X高分辨率雷达卫星于2007年 质调查中难以达到的效果¨ 。如,印度尼西亚的 Cepu地区,通过JERS一1 SAR图像的解译,发现 了11个背斜构造和1个不完整背斜构造。对SAR 的机理、调查区域的特征和应用目的的认识程度的 成功发射升空,提供了多种高分辨率雷达图像,为 遥感图像在地质调查中的应用又增了新的基础资 料。 提高,地质解译的可靠度和与实际的一致性也相应 雷达图像应用于地质调查始于20世纪5O年代 中期,在地形地貌分析、岩性及地质构造分析、火 山观测等方面取得了很好的应用效果,尤其在多云 会越高。对雷达图像进行地质解译时应考虑微观尺 度、中等尺度和宏观尺度粗糙度 J。微观粗糙度 对雷达图像的色调具有强烈的控制作用;中等尺度 粗糙度控制雷达图像的影纹(色调的空间排列); 宏观粗糙度对宏观地形变化和组成岩石的结构构造 雾覆盖区和热带雨林地区,取得了光谱类图像在地 收稿日期:2010-04-09;改回日期:2010.11—11 基金项目:高分辨率成像雷达遥感技术地质调查应用研究(中国地质调查局[2007]lO一04) 第4期 张瑞江:TerraSAR在区域地质调查中的应用方法 具有控制作用。雷达传感器的空间分辨率对雷达图 像的影纹起重要的决定作用,而探视方位角和雷达 波的入射角是图像信息的两个重要影响因素 J。 中国也成功进行了雷达图像在地质调查中的应 用,利用星载SAR微波遥感技术在浅层覆盖区开展 了1:250 000地质填图和地质灾害的调查研究,总结 raSAR图像在四川攀枝花地区1:50 000区域地质编 图过程中的应用研究,总结出一套应用方法,同时 指出存在的问题和需要进一步研究的内容,旨在使 高分辨成像雷达技术更好地应用于地质调查中。 1研究区概况 研究区位于四川省西南缘攀枝花市。地理坐标 为101。45 一102。O0 E,26。40 ~26。50 N,总面积 出中等分辨率微波数据的处理方法、流程和一整套 适合1:250 000地质填图单位解译的方法 。 Et前,高分辨率雷达卫星图像应用于地质调查 中的一些关键技术尚处于探索阶段。笔者根据Ter— 101。20’OO 约460 km ,属攀枝花市盐边县和米易县管辖(图 1)。 1Ol。40 OO” 图1研究区地理位置图 Fig.1 Geographical position of the studied area 区内地质矿产调查和研究工作程度较高,“九 五”期间,成都理工学院开展了猛粮坝幅1:50 000 2解译方法研究 2.1 TerraSAR图像的特性研究 区域地质调查工作 ,其他很多单位也从事过地 质、矿产调查研究 ,为本次研究提供了可参考 的地面地质资料。 3 m分辨率TerraSAR雷达数据3种表面粗糙度 的h值分别为:光滑表面,h<0.16 ClYI;中等粗糙 642 世界地质 第29卷 表面,0.16 cm<h<O.91 C1TI;粗糙表面,h> 0.91 C113_。研究区微观粗糙度主要受树叶的数量、 尺寸和面积等控制,对岩性的解译实际意义不大; 在岩性解译过程中,不考虑复介电常数和波长的影 响;入射角的变化对表面粗糙度影响不大,入射角 对目标物影响最大的是宏观地形的起伏;构成角反 屑岩区、松散沉积物堆积区、火山岩区)、岩浆岩 区(火山喷出岩归并到沉积岩区)和变质岩区3 个岩性分区;在岩性解译的基础上,按照填图单位 划分的原则,对区内的影像单位进行划分归并,建 立区内的影像填图单位。 3.1 三大岩类主要影像特征 射器的目标物主要有建筑物、陡坎和水库坝体,在 沉积岩、岩浆岩和变质岩的影像特征主要表现 图像上呈明显的亮线。 2.2 TerraSAR图像地质体解译标志的建立 影纹、地形和结构是TerraSAR图像地质体解 译的3种重要标志,灰度可作为辅助解译标志。 影纹标志:影纹可分为不同色斑构成的色调影 纹和不同水系类型构成的水系影纹两种。 地形标志:雷达图像不同地形代表了性质不同 的地质体或岩石类型的变化,在地质解译过程中可 根据地形的变化来判别岩石类型的差异。 结构标志:条(层)状结构标志、面状结构 标志、垄岗状结构标志、线状结构标志、块状结构 标志和环状结构标志6种主要类型反映了不同的地 质体。 2.3 TerraSAR图像影像单元划分 影像单元划分是通过影纹-结构单元的建立划 分,实现地质体属性的归类,最终确定填图单元。 根据地质体的影纹、结构标志特征变化所反映出的 地质体属性规律,将雷达图像划分为反映构造、地 层、岩体和脉岩4大类影像单元分区。 构造类影像单元:针对雷达图像进行构造解译 所建立的影像单元。按构造属性分为断裂构造和褶 皱构造两个类型。 地层类影像单元:针对雷达图像进行地层解译 所建立的影像单元。按地层属性结合影纹、结构标 志特征以及成岩性划分为松散堆积物和成岩地层两 类影像单元。 岩体类影像单元:针对岩体解译所建立的影像 单元。依据岩体的性质、结构、形态特征显示规律 建立面状形态、环状形态两种影纹结构单元。 岩脉类影像单元:针对岩脉解译所建立的影像 单元。 3岩性解译方法 根据TerraSAR图像的影像特征进行岩性分区。 根据区内岩性的特征,分为沉积岩区(细分为碎 在影纹、色调(灰度)和几何图形3个方面。 3.2影响岩石影纹特征的因素 雷达图像上的影纹主要是通过水系特征和局部 的色调组合来反映的,而水系特征是影纹的主要决 定因素。支流水系主要受岩性控制,在平面上表现 为有规律的排列。影响岩石影纹特征的岩性因素主 要有岩石成分和结构构造、岩石的物理和化学性 质、植被和人文活动等。 3.3三大岩类几何图形特征 沉积岩与区域构造线一致,呈成层状和条带 状;侵入岩呈圆形、椭圆形、环形和不规则块状 等;变质岩与早期侵入岩体特征相似,由于受多期 次的构造作用,形态多为不规则状。 4三大岩类岩石性质的解译 4.1沉积岩解译 分砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、火山喷出岩和 碳酸盐岩类进行解译,它们的地形特征、水系类 型、影纹特征、结构特征和部分色调标志具有比较 明显的区别。沉积地层可以解译区分到组,对延伸 稳定的地层,最小厚度可以区分到10 m。对存在 多个段地层单位的组,如果段之间存在明显的岩性 突变,可区分到段。对沉积地层之间整合或假整合 接触的非突变界线,雷达图像上很难准确定位。对 不整合或断裂接触的突变界线,雷达图像可以准确 定位。 4.2侵入岩解译 分超基性岩、中酸性岩、碱性岩和岩脉进行解 译,它们具有不同的解译标志。同一侵入期次不同 单元侵入岩体具有明显不同的影像标志(图2)。 对侵人岩体的解译,可以区分到侵入单元、岩石类 型的程度,满足常规填图的技术要求。 4.3变质岩解译 研究区的变质岩被早期的中酸性侵人岩侵入, 岩性特征类似,二者界线模糊,很难正确区分。雷 第4期 张瑞江:TerraSAR在区域地质调查中的应用方法 643 达图像对变质地层的解译精度很难达到常规填图的 技术要求。 4.4构造解译方法 昔格达断裂在TerraSAR图像上以色调(反映 张性断裂性质的断层陡坎)、线性影像、直线状沟 谷、破碎带和构造透镜体(反映压扭性断裂)等 解译标志显示(图3)。 昔格达断裂具有多期活动的特点,断层的力学 研究区位于构造强烈变形区,各类构造十分发 育。主要构造类型有:断裂构造、褶皱构造和环形 构造。对断裂构造的解译,可以区分到延伸>50 m 的一般规模断裂级别。根据影像标志可以确定断裂 的性质,但绝大部分断裂的产状无法确定。 4.4.1 断裂构造的解译方法 性质也随着时间的推移而发生改变。在华力西一早 印支期,由于古特提斯洋板块沿金沙江断裂向东俯 冲作用,致使本区地壳呈东西向拉张,从而形成南 北向的昔格达深大断裂带,断裂性质为张性(白 色线性色调带)(图3)。在香坪水库以西该断裂带 东西两盘地层产状明显不一致,并发育有100 m宽 断裂构造是区内最发育的一类构造,按构造的 规模可分为深(大)断裂和一般断裂两种类型。 主要解译标志有:线性影像标志、色调标志、块状 影纹标志、地貌标志、水系标志、地层影纹标志和 其他标志。通过某些断裂标志的解译,可以确定断 裂的活动特点和性质。 的破碎带,在西盘发育有明显的构造角砾岩(图 4),具有明显的正断层特征。喜马拉雅期,研究 区在东西向挤压力作用下,使前期地层遭受褶皱和 断裂,昔格达断裂发生继承性活动,具有压扭性逆 断裂的特性(破碎带和构造透镜体)。 4.4.2褶皱构造的解译方法 昔格达断裂北起冕宁,南止于云南龙街,全长 260 km。区内出露长度约15 km,断裂南北向纵贯 研究区东部。构成了震旦系地层和三叠系地层的分 界线 由于复杂的构造运动影响,研究区褶皱构造的 6。 3’ 26P 47’ 26 45 lol。5I PtlDSo: 期大L¨单元打荧闪长岩:PtlH.y:晚期花滩单元花岗崧;PLl Wy:最晚期的湾滩单元花jI;j岩 26 41 图2古元古代不同单元侵入岩体的影像特征 Fig.2 Image characteristics of Paleoproterozoic difer- ent Units of intrusive rocks 图3昔格达断裂带中的构造透镜体影像特征 Fig.3 Image characteristics of tectonic lenses in Xigeda fault 世界地质 第29卷 形态保存不完整,主要以褶曲形式显示。在图像上 褶皱转折端以弧形影像、同一层位发生弧形褶曲和 不同岩性层位在褶皱两翼有规律重复3种标志解 译。 的特性,但是,由于空间分辨率的大大提高,过去 中等空间分辨率雷达图像的灰度_结构影像单元填 图的方法已经不适合TerraSAR图像,取而代之的 是影纹_结构影像单元法,而灰度只能作为辅助的 标志。 (2)经应用3 m分辨率TerraSAR图像基本可 以满足1:50 000遥感区域地质调查的要求。单纯的 遥感区域地质调查与常规区域地质调查存在技术差 异,需要通过多手段来满足区域地质调查的技术要 求。 (3)一幅1:50 000标准分幅图幅需要2~3景 3 m分辨率TerraSAR图像或6~7景1 m分辨率 TerraSAR图像,加上专门图像处理软件价格昂贵。 高昂的成本是地质调查项目难以接受的。 (4)区域地质填图是为了揭示地质体的空间 分布和演化规律,而高空间分辨率图像在突出地质 体细节的同时,界线的确定却变得困难,宏观规律 图4香坪水库附近昔格达断裂带中的构造角砾岩 Fig.4 Tectonic breccias of Xigeda fault nearby Xiang- pin reservoir 得到了压制。因此,在1:50 000区域地质调查中不 建议使用1 m分辨率TerraSAR图像。 (5)在有其他光谱类遥感数据源的情况下, 不建议在1:50 000区域地质调查中将TelTaSAR图 像作为首选数据源。如确实需要,建议选择3 m分 4.4.3环形构造的解译方法 区内环形构造主要反映隐伏岩体和晚期侵入岩 体的特征,主要出露在侵入岩分布区,以圆形、椭 圆形几何形态标志解译。 辨率TerraSAR图像。同时建议加强岩性识别的数 据处理方法研究,不同入射角和升降轨数据的对比 研究,不同植被覆盖程度区和不同地貌单元区的应 用研究,雷达图像影纹结构与岩性识别的机理研究 等 参考文献: [1]杨清华,张瑞江,赵福岳,等.微波成像技术在资 源调查、灾害监测中的应用技术[R].北京:科学 技术部,2004:5-7. YANG Qing—hua,ZHANG Rui ̄iang,ZHAO Fu—yue,et a1.The apphed technology of microwave imagery in re— 5存在的主要问题 (1)雷达图像的阴影对地质体的解译存在严 重的影响,尤其对于强烈切割、坡度>60。地区, 地质体背面几乎是盲区,可解性极差。 (2)雷达的叠掩效应使得陡峭地区图像几乎 失真,影纹一结构解译法受到很大。 (3)C波段的穿透能力不足,对覆盖区隐伏 地质体的解译能力有限。 (4)不同地质体形成相似的地貌特征后,雷 达图像无法区分这些地质体。 sources surveying and hazard monitoring[R].Bering: Ministry of Science and Technology。2004:5-7 (5)雷达图像上部分地质体的界线可能是不 同岩性之间的界线,与常规填图方法的界线存在差 异,需要通过野外调查或参考前人资料进行归 并 _l0'。 [2] 张瑞江,周英杰.高分辨率成像雷达遥感技术地质 调查应用研究[R】.北京:国土资源部,2008:7— 9. ZHANG Rui-jiang,ZHOU Ying ̄ie.The study Oil high resolution radar imagery remote sensing technology ap— 6结论 (1)TerraSAR图像依然保持了雷达图像固有 plied in geological surveying[R].Bering:Ministyr of Land and Resources,2008:7-9. 第4期 张瑞江:TerraSAR在区域地质调查中的应用方法 645 [3]Paradella W R.Synthetic aperture radar for geological ap- plications in moist tropics:experiences from the Brazilian ZHOU Wei—ping,CHEN Ke—qiang,JIAN Ren-chu,et a1.The new methods of 1:50 000 regional geolog ̄ical amazon reigon[J].Revista Brasileira de Eoci ̄ncias, 2000,3O(3):538-542. mapping[M].Bering:Press of China University of Ge. osciences,1993:9-41. [4] 赵福岳.合成孔径雷达图像填图方法与应用探讨 [J].国土资源遥感,2007(4):100.105. ZHAO Fu・yue.Discussing of geological mapping methods [8]方洪宾,赵福岳,张瑞江,等.1:25万遥感地质填图 方法和技术[M].北京:地质出版社,2002:58. 63. and applying based on SAR image[J].Remote Sensing FANG Hong・bin,ZHAO Fu—yue,ZHANG Rui-jiang,et for Land&Resources,2007(4):100.105. [5]成都理工学院.猛粮坝幅地质图说明书[R].成都: 四川省地质勘查开发局,1999:1-46. Chengdu Institute of Technology.Speciifcation of Mengli— angba sheet geologic map(1:50 000)[R].Chengdu: Geologiea/Exploration&Development Bureau of Sichuan Province,1999:1-46. [6]马玉孝.攀枝花地质[M].成都:四川科学技术出 版社,2001:2,3. MA Ya-xiao.Geology of Panzhihua[M].Chengdu:Si— chuan Science and Technology Press,2001:2,3. [7]周维屏,陈克强,简人初,等.1:50 000区域地质填 图新方法[M].北京:中国地质大学出版社,1993: 941 1a.The methods and technologies of remote sensing for 1 :250 000 scale geological mapping[M].Bering:Geo- logical Publishing House,2002:58-63. [9] 张瑞江.雷达技术在盐类找矿中的应用[J].国土资 源遥感,2007(4):111.113. ZttANG Rui ̄iang.The application of radar technique to the prospecting for salt mineral resources[J J.Remote Sensing ofr Land&Resources,2007(4):111—113. [1O]赵福岳.1:25万遥感地质填图方法及应用[J].地 质通报,2002,21(12):891-897. ZHAO Fu—yue.The methods and technologies of remote sensing for 1:250 000 sclae geologicla mapping[J]. Geological Bulletin,2002,21(12):891—897. 

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