遙感技術所取得的地面圖像和資料及相應的資料和資訊處理技術在地質學的應用。又稱地質遙感。一般包括4個方面的研究內容:①各種地質體和地質現象的電磁波譜特徵;②地質體和地質現象在遙感圖像上的判別特徵;③地質遙感圖像的光學及電子光學處理和圖像及有關資料的數位處理和分析;④遙感技術在地質製圖、地質礦產資源勘查及環境、工程、災害地質調查研究中的應用。

  遙感原理 遙感是以電磁波為媒介的探測測技術,即把能對一定波長或頻率范圍內的電磁輻射進行量測的檢測器或傳感器,置於遠離遙感目標的運載工具(稱為遙感平臺,如軌道衛星、飛機、航天飛機等),對遙感目標(如地球)的電磁波輻射特性進行探測和記錄,記錄的數據通過遙感平臺上的數據通訊和傳輸系統傳送到地面接收站,通過數據接收和處理系統得到圖像和數據磁帶,以提供目視解譯和計算機處理的應用。

  探測地物反射或發射電磁波特性的遙感方法稱為被動遙感,例如攝影遙感、多波段遙感及熱紅外遙感等。由遙感平臺發射電磁波並接收由地面反射或散射後的回波信號的方法稱為主動遙感,例如雷達遙感和激光遙感。根據所采用的遙感平臺的不同,通常又可分為航天遙感(主要是衛星遙感)及航空遙感兩類。航天遙感,例如地球資源衛星遙感,其優點是在很短的周期內得到基本上覆蓋全球的、特征、規格相同的圖像,並且處理分析的速度快,單位面積的費用較低,便於發揮多波段、多時相、多種圖像的信息優勢,以及與地面地質、地球物理勘探及地球化學勘查等多種數據復合分析的優勢。航空遙感圖像,包括黑白及彩色航空像片,航空多波段遙感圖像及航空測視雷達圖像等,適用於較大比例尺的地質礦產調查。

  遙感圖像的地質解譯 遙感圖像相當於按一定比例尺縮小瞭的地面立體模型,它全面、真實地反映瞭各種地物(包括地質體)的特征及其空間組合關系。遙感圖像的地質解譯包括對經過圖像處理後的圖像的地質解譯,是指應用遙感原理、地學理論和相關學科知識,以目視方法揭示遙感圖像中的地質信息。

  解譯前應充分掌握已有的地質資料,並進行必要的野外踏勘工作,建立地質解譯標志。地質解譯標志分為空間形態標志和色調、顏色標志。空間形態標志包括地質體和地質構造的輪廓特征、立體形態、排列組合狀況、方向性特征以及規模大小等;色調和顏色標志是地物波譜輻射特征的表現。在黑白照片上,不同色調以十個等級的“灰階”來表示。在彩色照片上所呈現的顏色根據像片類型不同而有不同的反映。真彩色像片反映的是地物的實際色彩;假彩色像片(多光譜合成彩色片及紅外彩色片)不反映地物的實際色彩,如植被表現為紅色,紅色巖石則表現為綠色等;經過變換處理產生的彩色合成圖像的顏色,則要根據變換方法和彩色圖像顯示方案作具體分析。此外,在解譯中還要應用一些間接標志,如水系、土壤、植被、溫泉及地下水溢水帶等。無論哪種標志都是依據圖像上的密度信息(主要由地物的亮度決定)和結構信息(由密度信息的差異或有規律變化所構成的影紋、圖案結構組成)而建立的。遙感圖像地質解譯包括:

  ①巖性和地層解譯。巖性解譯是地層解譯的基礎,前者的任務是辨認各種巖石類型,圈定其分佈范圍;後者則為確定影像地層單位、劃分和對比地層,瞭解地層的接觸關系和橫向變化等。巖性和地層的解譯標志有色調、地貌、水系、植被與土地利用特點等。色調主要取決於巖石成分,但由於巖性的復雜多變及外界因素幹擾,使得影紋、圖案結構及水系分析在巖性和地層解譯中占據重要位置。例如,火成巖、變質巖、沉積巖的影像圖案有顯著差別;不同巖石的抗風化、侵蝕能力不同,影紋則有明顯不同;水系的類型和密度反映瞭巖石類型的變化等。巖性和地層解譯是地質解譯中的難點,解譯中常憑借經驗、掌握規律、綜合使用解譯標志,從分析對比中找出差別。必要時輔以圖像處理技術。

  ②構造解譯。在遙感圖像上識別、勾繪和研究各種地質構造形跡的形態、產狀、分佈規律、組合關系及其成因聯系等。遙感圖像上的構造形跡(除微小的構造形變外)的影像特征是通過地層單位的有規律分佈,不同色調或幾何形態的地形地物所組成的線(或帶)、環(或環帶)而顯示的。利用不同比例尺的圖像可以解譯出級別大小不同的構造形跡,各種比例尺圖像的綜合和對比分析,不僅擴大瞭觀察地表構造的視域和深度,能夠發現隱伏構造和確定新的構造活動,有利於對構造格架的全貌瞭解,而且能較準確地圈定構造界限。此外,利用多時相的遙感圖像,還能認識板塊的運動情況。

  ③礦產解譯和成礦遠景分析。是一項復雜的綜合性解譯工作。在大比例尺圖像上有時可以直接判識原生礦體露頭、鐵帽和采礦遺跡等。但大多數情況下是利用多波段遙感圖像(尤其是紅外航空遙感圖像)解譯與成礦相關的巖石、地層、構造以及圍巖蝕變帶等地質體。除目視解譯外,還經常運用圖像處理技術提取礦產信息。成礦遠景分析工作是以成礦理論為指導,在礦產解譯基礎上,利用計算機將礦產解譯成果與地球物理勘探、地球化學勘查資料進行綜合處理,從而圈定成礦遠景區,提出預測區和勘探靶區。利用遙感圖像解譯礦產已成為一種重要的找礦手段。

  地質解譯過程是一個充分揭示遙感地質信息,並不斷有所發現的逐步認識過程,也是一項理論性、探索性很強的科學思維活動。遙感地質解譯中的簡易分析和統計工作已基本實現計算機操作,智能化專傢處理系統也在探索中建立。

  

參考書目

陳華慧主編:《遙感地質學》,地質出版社,北京,1984。

 劉燕君編著:《遙感找礦的原理和方法》,冶金工業出版社,北京,1991。