基于TM的多光譜遙感地質解譯分析

王興梅

【摘要】隨著遙感技術與信息處理技術的迅猛發展，遙感信息作為一種獨立的地質參數，已經被越來越多的地質工作者所認同。本文基于TM多光譜數據對巫溪地區的地質特征進行遙感解譯，充分利用已有遙感地質構造信息提取技術，分析不同地貌、地質特征在遙感圖像上的表現，以期待遙感技術在地質環境調查中得到更加廣泛的應用。

【關鍵詞】地質；多光譜遙感；TM遙感

1 前言

遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質的，它根據不同物體對波譜產生不同響應的原理，識別地面上各類地物。目前遙感技術經過幾十年的發展已廣泛應用于資源環境、水文、氣象、地質地理等領域，成為一門實用的先進的空間探測技術。遙感技術具有獲取數據資料范圍大、速度快、周期短、受條件限制少、手段多、信息量大等特點。能以直觀清晰的圖像顯示地物景觀，反映大量地表和淺地表的地質信息，還可以通過地物的異常信息來間接識別隱伏地質特征，對物探、化探、鉆探等勘探手段進行有效補充，在一定程度上彌補了上述勘查手段的不足。因此，被廣泛地應用于地學領域。

2 解譯方法及流程

遙感地質解譯是在具備一定的地質、遙感知識，并對解譯區的地質基礎、構造格架、災害地質、地形地貌和水文情況等有粗略了解的前提下，采用直判法、對比法、鄰比法及綜合判斷法來識別和分析各類地質體。本著由易到難、由表及里、由新到老、由點到線的原則，參考已有的地質和物化探資料，建立各地質體的解譯標志。

3 案例分析

以重慶市巫溪縣為例，運用遙感軟件進行地質解譯，分析各種地貌及地質體在遙感圖像上的表現形式。

3.1 研究區概況

巫溪縣地處大巴山東段南麓的渝、陜、鄂三省（市）結合部分，東接湖北省神農架林區、竹溪縣，南臨重慶市奉節、巫山兩縣，西與重慶開縣、云陽接壤，北連重慶城口縣和陜西省鎮坪縣。巫溪縣幅員4030平方公里，轄30個鄉鎮，是國務院公布的沿江開放縣，也是三峽庫區移民開發縣。

巫溪地形以山地為主，屬于典型的中深切割中山地形，境內山大坡陡，立體地貌明顯，最低海拔139.4米，最高海拔2796.8米；地處亞熱帶暖濕季風氣候區，四季分明，雨量充沛，適宜多種植物生長。特殊的地理和氣候條件共同作用，使巫溪擁有比較突出的資源優勢。

3.2 遙感影像選擇

根據地質調查工作的精度和任務目的，選擇適當的遙感數據。本案例是1：20萬的調查精度，一般需要空間分辨率30m-15m 的衛星遙感數據，在光譜范圍上應涵蓋可見光-近紅外-中遠（熱）紅外通道，可選擇中巴地球資源衛星、美國陸地資源衛星的TM、ETM數據或Aster數據。

本案例中根據遙感目的對空間分辨率的要求，并結合實際情況選擇了陸地衛星Landsat5于2008年12月采集的TM數據。TM在光譜分辨率方面，采用了7個波段來記錄遙感器獲取的目標地物信息，與MSS相比，新增了藍色、短波紅外和熱紅外三個波段，并在波長范圍與光譜位置上都做了調整。在輻射分辨率方面，TM采用雙向掃描，改進了輻射測量精度，目標地物模擬信號經過模/數轉換，以256級輻射亮度來描述不同地物的光譜特性。在地面分辨率方面，TM瞬時視場角對應的地面分辨率為30m（第6波段除外）。

3.3 遙感影像處理

波段選擇過程中主要考慮兩個方面：1是所選擇的波段的信息量應最大；2是所選擇的波段能使某些類別地物界限之間識別最容易區分。根據TM相關統計（均差、方差、波段間相關系數）及本次提取的信息，研究采用的波段組合為432。

無論是原始單波段圖像還是RGB彩色圖像，其色調對比度不大，灰度級較集中，遙感影像層次較少，色彩不豐富，明度和飽和度較低，影像分辨力和解譯力均很差，不適宜直接用于遙感地質解譯。因此需對原始圖像進行輻射增強處理。

3.4 遙感圖像解譯

3.4.1 水文要素解譯

在假彩色的波段組合下湖泊通常為邊界清晰的黑色斑塊，河流則顯示為黑色或深藍色。本案例中所選數據為冬季，水面結冰或覆蓋有雪則顯示出不同深淺的紫紅色。根據這一解譯經驗可判讀出研究區范圍內的主要水系。

3.4.2 地貌信息解譯

遙感圖像以其直觀宏觀的技術特點可以方便快捷地獲取地貌信息。在1：20萬區域地質普查中，利用遙感技術可以獲取地貌類型，劃分地貌單元，區分地貌成因。本案例中運用咸池-前河一線的TM多光譜遙感圖像，結合了dem數據的坡度圖來進行解譯，將dem數據進行3D分析，得到坡度圖。

可得在咸池-前河以北為構造-侵蝕地形，地貌組合形態為峰脊-谷地，有"U"型的巖溶槽谷、懸谷。文峰地區在咸池-前河一線以南屬于峰叢-洼地的地貌組合形態，巖溶普遍發育，峰叢山地與巖溶谷地相間分布。

3.4.3 構造信息解譯

在解譯工作過程中，地質界線的確定離不開衛片，有些地層以其特有的地形地貌特點和巖性構造特征，在遙感圖像上表現為特有的影像，形成獨特的解譯標志，從衛片上能夠較準確地區分出各個地層的界線。巫溪縣地層自震旦系下統，至中三疊統、第四系均有出露，其中缺失泥盆系、石炭系、侏羅系、白堊系、第三系地層。

斷裂解譯是遙感地質解譯的一大優勢。斷裂以其鮮明、直觀的線形影像在遙感圖像上一目了然。圖像反映出的不同深淺色調、線性形狀、大小、展布方向、結構和陰影及其組合等影像特征，能夠直接反映斷裂構造影像的稱為斷裂構造的直接解譯標志；間接分析出來的斷裂構造現象特征的稱之為斷裂構造的間接解譯標志。

巫溪縣屬南大巴山弧形構造擠壓帶，由一系列弧形褶皺和沖斷裂群組成。走向近東西，為向南凸呈弧形，均為不對稱線性褶曲，一般是沖斷裂。上盤背斜的北翼較緩，南翼陡立甚至倒轉。沖斷裂下盤的向斜翼則是北翼較陡，南翼較緩。 本構造帶的褶皺在咸池-前河一線以北，巖層產狀普遍陡立，局部倒轉，且越北褶皺越致密，地形多是倒置的，向斜成山，背斜成谷；咸池-前河一線以南則褶皺逐漸變緩，成梳狀、箱裝或寬緩狀，巖層傾角小，向斜成寬谷，背斜成山。

在解譯了地層界線的基礎上進行分析可解譯出斷層構造。巫溪地區弧形沖斷裂常成群出現，每群呈疊瓦狀逆復，而且常有與主斷裂成對沖形式的次級沖斷裂出現。主斷裂均傾向北，北盤向南逆沖。自北向南，沖斷群逐漸減少、變稀、斷距變小，至文峰、城廂鎮一帶，已很少有斷裂出現。

3.4.4 第四紀地質解譯

利用高分辨率的多光譜遙感圖像可區分第四紀堆積物的巖性。一般而言，巖性越粗，色調愈亮，影紋愈粗呈斑雜狀；巖性愈細、色調愈暗，影紋愈細，一般可以區分出礫石、砂和粘土三大類。根據遙感圖像上地質體所處的地形地貌部位和影像特征，可推斷出地質體的成因，可以區分出殘積、坡積坡洪積、沖洪積、沖積、風積、冰積、海積、湖積等。根據遙感圖像上地質體的相互疊置關系，參考已有地質資料可以推斷地質體的形成時代，可以劃分出更新統和全新統。

巫溪縣第四系總厚度在0-200米左右，文峰地區地層時代為更新統，表層為棕紅色或淺紅色殘積粘土碎石，紅池壩地區為沖洪積灰色砂礫石及砂粘土，其表層為淺紅色風化殼，最表層覆蓋有現代洪坡積砂礫石、砂粘土。

結語

本文通過對巫溪縣進行遙感地質解譯，得到以下幾點認識和成果：

（1）在咸池-前河以北為構造-侵蝕地形，地貌組合形態為峰脊-谷地；以南地區則屬于峰叢-洼地的地貌組合形態；

（2）巫溪縣地層屬"川東-鄂西地層分區"，出露震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系地層；

（3）巫溪縣屬南大巴山弧形構造擠壓帶，本構造帶的褶皺在咸池-前河一線以北，向斜成山，背斜成谷；以南，向斜成谷，背斜成山。

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