1 遥感地质学RemoteSensingGeology 遥感图像地质解译标志 河北工程大学资源学院 2 遥感地质学章节内容 第一章绪论第二章遥感物理基础 电磁波谱与电磁辐射 第三章遥感成像原理与图像特征第四章遥感图像处理第五章遥感图像地质解译标志第六章遥感图像地貌解译第七章遥感图像的岩性解译第八章遥感图像构造解译第九章遥感应用 3 遥感 图像工程 图像获取图像处理图像分析图像理解 从图像到图像的过程 指对图像进行各种加工以改善图像的视觉效果并为自动识别打基础 或对图像进行压缩编码以减少对其所需存储空间或传输时间 传输通路的要求 成像遥感技术系统 从图像到数据的过程 主要对图像中感兴趣的目标进行检测和测量 以获得它们的客观信息 从而建立对图像的描述 数据 对目标特征测量的结果 描述了图像中目标的特点和性质 图像解译 根据人的经验和知识 按照应用目的解释图像所具有的意义 识别目标 并定性 定量地提取目标的形态 构造 功能等有关信息 把它们汇总在底图上的过程 图像识别 从图像中目标物的大小 形状 颜色等信息中判断目标物属性 是否为建筑物 道路 树林 的过程 图像量测 指测量和计算目标物的大小 长度 密度 相对高度等 图像理解 重点是在图像分析的基础上 进一步研究图像中各目标的性质和它们之间的相互关系 并得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释 从而指导和规划行动 4 本章主要内容遥感图像地质解译的概念遥感图像地质解译标志遥感图像地质解译方法遥感图像地质解译步骤遥感图像地学分析方法 第五章遥感图像地质解译标志 5 一 遥感图像地质解译的概念 图像解译遥感图像解译影像特征解译标志地质解译标志遥感图像地质解译地质解译的目的和要求 图像解译 ImageryInterpretation 从一幅图像上提取信息的过程 即信息提取 informationextraction 也叫判读 判释 判译 只有经过解译的图像才具有价值 遥感图像解译 是从遥感图像上获取目标地物信息的过程 两种方法 目视解译 目视判读或判译 专业人员直接观察或借助判读仪器在图像上获取特定目标地物信息的过程 遥感图像计算机解译 遥感图像理解 模式识别技术与人工智能技术 影像特征 专家知识库 分析推理 不同地物在遥感图像上表现出各自的形状 大小 花纹 色调等统称影像特征 解译标志 interpretationkey 作为判别目标的依据 能较好地反映研究对象特性的影像特征 直接解译标志 直接反映地物本身特性的影像特征 如形状 大小 色调 色彩 阴影 间接解译标志 与解译对象密切相关 可间接推断解译对象特性的地物或现象的影像特征 如地貌 植被 土壤 水文 人类活动 地质解译的依据是遥感图像上的影像特征 包括影像的几何形状 大小 花纹 色彩或色调等 它们是遥感的空间和波谱信息的图形显示 其中能识别地质体和地质现象 并能说明其性质和特点及相互关系的影像特征 称为地质解译标志 在遥感图像上能直接见到的形状 大小 色调 阴影 花纹等影像特征 称作直接解译标志 需要通过分析 判别才能识别地质体和地质现象的存在 才能推断其性质的影像特征称为间接标志 如通过水系类型来区分岩性 用构造地貌来推断断裂的存在等 地质解译 判读 判释 根据地质工作要求 运用解译标志和实践经验 应用各种解译技术和方法 从遥感图像中识别出地质体 地质现象的物性和运动特点 测算出某种数量指标的过程 地质解译目的 获取各种地学遥感信息 加快地质工作步伐 提高地质研究质量 节省时间与经费 地质解译要求 1 判明各种地质体和地质现象的形态特征与属性 展布和延伸方向 确定其边界 2 量测地质体的参数 如断层长度 走向 岩层厚度 火山锥的地理坐标 3 推测和分析各种地质体 地质现象在时间 空间 成因上的相互关系 4 编制各种解译图件 如地质解译图 地质构造解译图等 6 二 遥感图像地质解译标志 1 色调与色彩2 几何形态3 阴影4 水系5 影纹图案6 土壤和植被标志7 人类活动标志 解译标志 色 形 影 7 1 色调与色彩 图像的色调与色彩 是地物波谱信息构成的影像特征 遥感图像地质解译标志 8 色调 tone 黑白像片上色调称为灰阶或段灰度 值得注意的是 色调深浅只具有相对意义 色调的物理涵义 波谱特性 对色调的描述色彩 colour 彩色图像 色调标志受地物颜色 含水量 风化程度 覆盖物 植被掩盖的程度 光照条件变化 感光材料特性 成像技术及洗印技术等多种因素影响 在同一幅图像上 即便成像条件基本相同 物性相同的地物其色调也会不完全相同 甚至差异很大 应用色调标志应作具体分析 不同类型遥感图像上色调的深浅具有不同的物理涵义 黑白全色像片 可见光黑白像片 色调深浅反映可见光反射能量的大小 愈浅反射值愈高 黑白红外像片 摄影红外反射强弱 多波段图像 相应通道响应波段辐射能量大小 热红外图像 色调深浅表示地物温度差异 一般色调浅的温度高 雷达图像 色调深浅表示微波后向散射回波的强弱 浅色调的后向散射能力较强 对色调的描述 色调深浅 均匀性 边界清晰程度 1 白色调和浅色调 如在可见光波段的冰 雪 干燥砂地 盐碱土 大理岩 2 中等灰色调 如石灰岩 白云岩 石膏层 清一色花岗岩等 3 深色调 如含暗色矿物较多的岩浆岩 铁染的褐色砂岩 风化不深的煤层及煤系地层等 4 均匀色调 5 斑状色调 如出现在地质体中 多与局部成分改变或含水程度变化有关 6 条带状色调 如岩层 或带状分布的植被 农作物等 彩色图像 色彩 从色别 明度 饱和度三要素分析描述 以色别为主体冠以亮暗 浓淡等形容词 以阳坡色彩为准 天然彩色片 影像色彩与地物本色接近 红外彩色片 影像色彩不是地物的真实颜色 色彩及浓淡的不同仅表示对应波段辐射能量的强弱 Panchromatic BlackandWhiteInfrared NormalColor False colorInfrared 9 2 几何形态 地物的几何形态 是指地物的形状 大小 如长方形房屋 条带状河流等 形状shape 大小size指遥感图像上目标物的形状 面积与体积的度量 地貌形态geomorphy 遥感图像地质解译标志 10 形状 11 大小 12 地貌形态 是内外地质营力联合作用的结果 地质构造特征 岩石的物理化学性质对其形成具有内在的控制作用 地貌在遥感图像上是最普遍 最醒目的影像 1 宏观地貌形态 2 微观地貌形态 宏观地貌形态 山地形态 长条状 沉积岩 中浅变质岩 线状褶皱 褶皱强烈地带 块状 岩浆岩 深变质岩 断裂交错区 大型块状山地多在断块构造基础上发育而成 地形相对高差 大区域 高原 平原 盆地 受构造控制 小区域 受小区域构造及地貌发育阶段控制 微型地貌 主要由岩石抗风化能力决定 山地组合格局 微观地貌形态 山顶形态 山坡形态 沟谷形态 13 地物的顶面和侧面 相同形态结合与地形关系 位置 细节等加以区分 如条带状影像有地层 作物 林带 与图像比例尺有关 人眼能分辨的最小图斑 0 2mm 1 5000可分辨1m大小的地物 1 50000可分辨10m大小的地物 大比例尺图像看小地物 小比例尺图像看大地物 由于人眼的生理特性 宽度小于上述标准的线状地物也可能识别 如铁路 公路 线性构造 热图像 高温热源物体的影像会比实际的大 易于发现 中心投影影像的畸变会改变地物形状 14 3 阴影 阴影 shadow 是形态和色调的派生解译标志 也具有不同的形状 大小 方向 一般呈黑色调 不同成像机理图像阴影具有不同的意义 光阴影 有本影和落影 本影是未被阳光直射的阴暗部分 落影是地物投射在地面的影子 反映地物侧面轮廓 热阴影 太阳未直接照射到 温度较低 雷达阴影 雷达图像上的阴影是由于地形的阻挡产生的 借助阴影可以测量地物的高度 判定航片的方位 还有利于建立立体感 帮助我们观察到物体的侧面形态特征 遥感图像地质解译标志 15 4 水系riversystem 水系 是一个流域范围内整个地表水文网的总称 是主流 支流和更小的支沟等多级水道的组合体 红外波段图像上非常清晰 一个地区的水系特征 是由该地区岩性 构造和地貌形态所决定的 是地质解译中最重要的解译标志之一 1 水系类型 2 水系分析 地质解译中五级水系划分 没有分汊的最一级的河流为第1级 支流汇合后级别增加 1 3级为冲沟 其中2 3级冲沟与岩性和地质构造关系密切 是水系分析的重点 4 5级为常年流水或较大的季节性流水的河道 组成一个基本水系的主要干流 遥感图像地质解译标志 16 1 水系类型 水系类型 水系格局 水系形式 是指水文网的平面组合形态 与地形 地质构造 岩性 气候有关 对新构造运动很敏感 主要水系类型山区水系类型平原地区水系类型影响水系类型的因素 树枝状水系 格状 Z 和菱格状水系 平行状水系 放射状和向心状水系 环状水系 倒钩状水系其它类型水系 扇状水系 网状水系 辫状水系 曲流型水系 17 树枝状水系 特点 各级支流自由发展 无明显方向性 支流与次级支流呈锐角相交 发育区 构造简单 岩性单一 产状平缓 地形坡度不大 密集型树枝状 黄土 页岩 泥岩等细粒结构岩石区 中等密度的树枝状水系常形成于含泥质较高的砂岩 泥质灰岩 裂隙不甚发育的花岗岩 灰岩区 粗疏型树枝状 不易风化 裂隙发育的侵入岩 变质岩 砂岩区 遥感图像地质解译标志 水系类型 树枝状水系 黄土 树枝状水系 花岗岩 树枝状水系 泰山片麻岩呈条纹带状结构 18 树枝状水系的变种 a 钳状沟头的树枝状水系 见于花岗岩类球形风化地区 b 似平行状树枝状水系 见于中等倾斜细粒结构物质组成的岩石地区 c 羽毛状树枝状水系 特点是小冲沟密集 与支流近直交 形似羽毛 发育区为均匀细粒结构岩石 片麻岩 层理 片理 劈理 板理极发育区 羽毛状水系 新疆 黄土 砂岩中的羽毛状水系 羽状水系 19 格状 Z 和菱格状水系 特点 主要支流与次级支流成一定角度相交 呈格状或菱格状发育区 坚硬而稳定的岩层中 如块状砂岩 花岗岩 大理岩等岩石受共轭裂隙或断裂控制 格子状水系 块状砂岩 四川 格子状水系 黄土 遥感图像地质解译标志 水系类型 20 格状水系的变种 丰 字形水系 受岩层产状及裂隙控制 支流间成直角 锐角 角状水系特点 主流常呈尖锐的角状弯曲 直角或近于直角的转弯 支流呈直角或锐角与主流相交 主流的急转弯多受断裂构造控制 角度大小和方向与岩性有关 如砂岩地区多发育互相平行的节理 灰岩地区则发育彼此以锐角相交的节理 发育区 砂岩 石灰岩 花岗岩 板岩 大理岩地区 丰字型水系 黑龙江震旦纪角闪结晶片岩 蛇曲及两侧水系 角状 平缓砂岩 四川 21 平行状水系 特点 多条支流相互平行 并以近似的角度与主流交汇 形似马尾 发育区 受地形控制 多出现在稳定倾斜的地区 如滨海平原 大型冲积扇 大面积玄武岩流倾斜地表 单面山层面坡 掀斜构造的倾斜面 褶皱翼部 遥感图像地质解译标志 水系类型 平行状水系 西北某地山前坡地 平行状水系 平行状水系 22 放射状和向心状水系 放射状水系特点 水流从中心向四周流的离心型水系呈放射状 车轮辐条状 发育区 火山锥 浑圆形侵入体 穹窿 短轴背斜 向心状水系特点 放射状支流由四周向中心汇集发育区 构造盆地 局部沉降区 洼地 遥感图像地质解译标志 水系类型 23 环状水系 环状水系 由放射状水系发育而成 支流环绕中心呈环状 形似年轮发育区 沉积岩层构成的构造穹隆常与放射状水系同时出现 沿花岗岩体上环状节理 穹窿构造上的岩层层理 片理均能形成环状水系 遥感图像地质解译标志 水系类型 放射状及环状水系 24 倒钩状水系 特点 支流以钝角汇入主流且与主流流向相反 发育区 断裂控制或河流袭夺 遥感图像地质解译标志 水系类型 25 其它水系类型 与岩溶作用有关的星状水系特点 地表水流无完整格局 许多大大小小的集水盆地彼此分立 似群星散落地表 呈星点状 地表河有时突然潜入地下成为潜流 有时潜流又以泉或河的形式出露地表发育区 气候湿热区的石灰岩 白云岩区落水洞 溶蚀漏斗 溶蚀洼