三維遙感在西藏獅泉河地區地質解譯中的應用

郭奇奇，李志軍，高一鳴，何 珊

（1.成都理工大學地球與科學學院，四川 成都 610059；2.中國地質科學院礦產資源研究所，北京100037）

自然地質現象極為復雜，二維地質數據在認識三維狀態下的地質體有很大的局限性，綜合利用“3S”技術、遙感圖像數字化處理技術、虛擬現實技術等將二維抽象的地學信息以三維可視化的圖形方式直觀形象的顯示出來，創建逼真的三維空間地質體模型進行遙感地質解譯，對地質現象中的立體概念有重要意義，實現了從紙質地質圖-數字地質圖-地質圖空間數據庫-數字地質圖-3D地質模型的突破[1]。

本文以正在開展公益性基礎地質礦產調查項目的西藏獅泉河電站地區為例，選取遙感數據（ETM+、資源衛星一號）、20米分辨率地形圖，對原始遙感進行輻射校正、正射校正、圖像鑲嵌、圖像增強以及不同時相、不同傳感器、不同分辨率的多波段遙感圖像數據融合，對地形圖等高線數據進行內插，生成高精度DEM，對融合后的遙感數據與DEM數據疊加，建立獅泉河電站地區3D地質模型，通過選取三維飛行路線、制作系列動畫產品對研究區進行1:25000遙感地質解譯[2]。

1 研究區概況

研究區位于西藏獅泉河縣北東，屬中國地質調查局1:50000地質礦產調查范圍。區內最低海拔4400多米，最高海拔可達6000多米，部分地區常年積雪，給地質工作帶來了巨大挑戰。選取的地段出露的地層有下拉組（P2x）灰黑色灰巖夾硅巖，捷爾觸巖組（Jj.）灰色砂巖、泥質板巖，郎山組（K1l）灰色生物碎屑灰巖、笠蟲灰巖以及中粗粒和中細粒二長花崗巖。區內主要斷裂以逆斷層為主，走向以北東為主，部分為近東西向。

2 數據處理

正射校正：遙感影像通常由于地形起伏和傳感器誤差而引起像點位移，通過地形圖生成DEM，對原始遙感影像建立RPC參數，結合生成的DEM進行正射校正可以消除誤差。

波段選擇：為了更好的突出研究區內所含地層的紋理、色調等地質信息，減少波段之間的相關性，通常選用ETM+741組合波段對研究區進行遙感地質解譯。

影像融合：ETM+波段1～7的空間分辨率為30米，如果僅用ETM+741進行遙感地質解譯，在精度上已經達不到工作與研究的要求，為了避免由于高分辨率與低分辨率影像融合過程中跨度太大而形成馬賽克的現象，選擇ETM+741波段與ETM+8波段融合（15m），然后再與資源衛星一號融合（5m）。

影像增強：為了突出研究區內巖性、構造特征，增強各地層之間色調、紋理及周邊環境的對比度，需要對融合的影像進行拉伸處理。

3D地質模型：在Arcgis軟件中的ArcScene模塊，由地形圖生成的DEM與最終得到的二維遙感影像疊加，生成360度觀測的3D模型，根據ArcScene模塊中提供的飛行、動畫等功能，對研究區進行三維可視化及動態分析，從而對該地區進行精確解譯，其流程如圖1所示。

圖1 三維遙感地質解譯流程圖

3 遙感地質解譯

根據野外調查可知，不同的巖石類型有不同的顏色、結構、構造、紋理以及組成成分。例如，郎山組灰巖（K1l）和下拉組灰巖（P2x）雖然都是以灰巖為主要組成部分，顏色均為灰白-灰黑色，但郎山組灰巖表面更光滑，生物碎屑、方解石、鈣質及硅質填充較少，不易破碎，遙感影像上更光滑，而下拉組灰巖則更破碎，更容易風化，在ETM+741假彩色合成的影像上呈淺綠-墨綠色?；◢忛W長巖顆粒較為粗糙，有一定的紋理，一般發育在海拔較高的地方，且分布區域普遍坡度較緩，在三維遙感影像上可以明顯區分。第四系在三維遙感影像上地勢最低，紋理光滑，且經常有泛白色的水漬狀，與河流水系共同發育。不同巖性之間紋理、色調有明顯差異，結合高差，可以劃出地層界線，而根據地層位置偏移，可以劃出斷層界線。

故通過不同地層不同巖性所含有的特征及構造特點，對

影像進行了解譯（圖2）。

圖2 三維遙感地質解譯圖

4 結語

①三維遙感更有利于表達復雜的地質現象，與生活中三維觀測的現象更切合，有利于更高精度的遙感地質解譯。②三維遙感可以模擬真實的野外情況，對于高海拔、人跡罕至的地區有著十分重要的意義，為規劃路線提供了技術支撐。③三維遙感影像可模擬真實場景，對于野外路線調查、路線設計及檢驗有很大幫助。④三維遙感影像更具體、形象、生動，其表現內容豐富、連續、客觀，是未來遙感技術發展的重要內容。