基于TM的多光谱遥感地质解译分析
【摘要】随着遥感技术与信息处理技术的迅猛发展，遥感信息作为一种独立的地质参数，已经被越来越多的地质工作者所认同。本文基于TM多光谱数据对巫溪地区的地质特征进行遥感解译，充分利用已有遥感地质构造信息提取技术，分析不同地貌、地质特征在遥感图像上的表现，以期待遥感技术在地质环境调查中得到更加广泛的应用。
【关键词】地质；多光谱遥感；TM遥感
1 前言
遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物。目前遥感技术经过几十年的发展已广泛应用于资源环境、水文、气象、地质地理等领域，成为一门实用的先进的空间探测技术。遥感技术具有获取数据资料范围大、速度快、周期短、受条件限制少、手段多、信息量大等特点。能以直观清晰的图像显示地物景观，反映大量地表和浅地表的地质信息，还可以通过地物的异常信息来间接识别隐伏地质特征，对物探、化探、钻探等勘探手段进行有效补充，在一定程度上弥补了上述勘查手段的不足。因此，被广泛地应用于地学领域。
2 解译方法及流程
遥感地质解译是在具备一定的地质、遥感知识，并对解译区的地质基础、构造格架、灾害地质、地形地貌和水文情况等有粗略了解的前提下，采用直判法、对比法、邻比法及综合判断法来识别和分析各类地质体。本着由易到难、由表及里、由新到老、由点到线的原则，参考已有的地质和物化探资料，建立各地质体的解译标志。
3 案例分析
以重庆市巫溪县为例，运用遥感软件进行地质解译，分析各种地貌及地质体在遥感图像上的表现形式。
3.1 研究区概况
巫溪县地处大巴山东段南麓的渝、陕、鄂三省（市）结合部分，东接湖北省神农架林区、竹溪县，南临重庆市奉节、巫山两县，西与重庆开县、云阳接壤，北连重庆城口县和陕西省镇坪县。巫溪县幅员4030平方公里，辖30个乡镇，是国务院公布的沿江开放县，也是三峡库区移民开发县。
巫溪地形以山地为主，属于典型的中深切割中山地形，境内山大坡陡，立体地貌明显，最低海拔139.4米，最高海拔2796.8米；地处亚热带暖湿季风气候区，四季分明，雨量充沛，适宜多种植物生长。特殊的地理和气候条件共同作用，使巫溪拥有比较突出的资源优势。
3.2 遥感影像选择
根据地质调查工作的精度和任务目的，选择适当的遥感数据。本案例是1：20万的调查精度，一般需要空间分辨率30m-15m 的卫星遥感数据，在光谱范围上应涵盖可见光-近红外-中远（热）红外通道，可选择中巴地球资源卫星、美国陆地资源卫星的TM、ETM数据或Aster数据。
本案例中根据遥感目的对空间分辨率的要求，并结合实际情况选择了陆地卫星Landsat5于2008年12月采集的TM数据。TM在光谱分辨率方面，采用了7个波段来记录遥感器获取的目标地物信息，与MSS相比，新增了蓝色、短波红外和热红外三个波段，并在波长范围与光谱位置上都做了调整。在辐射分辨率方面，TM采用双向扫描，改进了辐射测量精度，目标地物模拟信号经过模/数转换，以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。在地面分辨率方面，TM瞬时视场角对应的地面分辨率为30m（第6波段除外）。
3.3 遥感影像处理
波段选择过程中主要考虑两个方面：1是所选择的波段的信息量应最大；2是所选择的波段能使某些类别地物界限之间识别最容易区分。根据TM相关统计（均差、方差、波段间相关系数）及本次提取的信息，研究采用的波段组合为432。
无论是原始单波段图像还是RGB彩色图像，其色调对比度不大，灰度级较集中，遥感影像层次较少，色彩不丰富，明度和饱和度较低，影像分辨力和解译力均很差，不适宜直接用于遥感地质解译。因此需对原始图像进行辐射增强处理。
3.4 遥感图像解译
3.4.1 水文要素解译
在假彩色的波段组合下湖泊通常为边界清晰的黑色斑块，河流则显示为黑色或深蓝色。本案例中所选数据为冬季，水面结冰或覆盖有雪则显示出不同深浅的紫红色。根据这一解译经验可判读出研究区范围内的主要水系。
3.4.2 地貌信息解译
遥感图像以其直观宏观的技术特点可以方便快捷地获取地貌信息。在1：20万区域地质普查中，利用遥感技术可以获取地貌类型，划分地貌单元，区分地貌成因。本案例中运用咸池-前河一线的TM多光谱遥感图像，结合了dem数据的坡度图来进行解译，将dem数据进行3D分析，得到坡度图。
可得在咸池-前河以北为构造-侵蚀地形，地貌组合形态为峰脊-谷地，有"U"型的岩溶槽谷、悬谷。文峰地区在咸池-前河一线以南属于峰丛-洼地的地貌组合形态，岩溶普遍发育，峰丛山地与岩溶谷地相间分布。
3.4.3 构造信息解译
在解译工作过程中，地质界线的确定离不开卫片，有些地层以其特有的地形地貌特点和岩性构造特征，在遥感图像上表现为特有的影像，形成独特的解译标志，从卫片上能够较准确地区分出各个地层的界线。巫溪县地层自震旦系下统，至中三叠统、第四系均有出露，其中缺失泥盆系、石炭系、侏罗系、白垩系、第三系地层。
断裂解译是遥感地质解译的一大优势。断裂以其鲜明、直观的线形影像在遥感图像上一目了然。图像反映出的不同深浅色调、线性形状、大小、展布方向、结构和阴影及其组合等影像特征，能够直接反映断裂构造影像的称为断裂构造的直接解译标志；间接分析出来的断裂构造现象特征的称之为断裂构造的间接解译标志。
巫溪县属南大巴山弧形构造挤压带，由一系列弧形褶皱和冲断裂群组成。走向近东西，为向南凸呈弧形，均为不对称线性褶曲，一般是冲断裂。上盘背斜的北翼较缓，南翼陡立甚至倒转。冲断裂下盘的向斜翼则是北翼较陡，南翼较缓。 本构造带的褶皱在咸池-前河一线以北，岩层产状普遍陡立，局部倒转，且越北褶皱越致密，地形多是倒置的，向斜成山，背斜成谷；咸池-前河一线以南则褶皱逐渐变缓，成梳状、箱装或宽缓状，岩层倾角小，向斜成宽谷，背斜成山。
在解译了地层界线的基础上进行分析可解译出断层构造。巫溪地区弧形冲断裂常成群出现，每群呈叠瓦状逆复，而且常有与主断裂成对冲形式的次级冲断裂出现。主断裂均倾向北，北盘向南逆冲。自北向南，冲断群逐渐减少、变稀、断距变小，至文峰、城厢镇一带，已很少有断裂出现。
3.4.4 第四纪地质解译
利用高分辨率的多光谱遥感图像可区分第四纪堆积物的岩性。一般而言，岩性越粗，色调愈亮，影纹愈粗呈斑杂状；岩性愈细、色调愈暗，影纹愈细，一般可以区分出砾石、砂和粘土三大类。根据遥感图像上地质体所处的地形地貌部位和影像特征，可推断出地质体的成因，可以区分出残积、坡积坡洪积、冲洪积、冲积、风积、冰积、海积、湖积等。根据遥感图像上地质体的相互叠置关系，参考已有地质资料可以推断地质体的形成时代，可以划分出更新统和全新统。
巫溪县第四系总厚度在0-200米左右，文峰地区地层时代为更新统，表层为棕红色或浅红色残积粘土碎石，红池坝地区为冲洪积灰色砂砾石及砂粘土，其表层为浅红色风化壳，最表层覆盖有现代洪坡积砂砾石、砂粘土。
结语
本文通过对巫溪县进行遥感地质解译，得到以下几点认识和成果：
（1）在咸池-前河以北为构造-侵蚀地形，地貌组合形态为峰脊-谷地；以南地区则属于峰丛-洼地的地貌组合形态；
（2）巫溪县地层属"川东-鄂西地层分区"，出露震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系地层；
（3）巫溪县属南大巴山弧形构造挤压带，本构造带的褶皱在咸池-前河一线以北，向斜成山，背斜成谷；以南，向斜成谷，背斜成山。
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