遥感地质学fuxi

遥感：不与探测目标直接接触的情况下，应用探测仪器从远处把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示物体的特征性质及其变化规律的综合性探测技术。遥感地质学：以遥感为手段，通过对地球辐射和反射电磁波影像信息获取，探测研究地球表面和表层地质体和地质现象的电磁辐射特性，以此为依据开展地质应用的技术科学。电磁波：光波、热辐射、微波、无线电波等通过电磁振荡来传播和传递能量。属交变电磁场在空间的传播，是物质运动、能量传递的特殊形式。1.电磁波的波动性2.电磁波的粒子性3.电磁波的叠加原理4.电磁波的相干和非相干性5.电磁波的衍射和偏振6.电磁波的多普勒效应电磁波谱：将各种电磁波按其波长（或频率）的大小，依次排列成图表。可见光：波长在0.38~0.76μm，是人类视觉能感受到的电磁波范围，用棱镜分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光。这个波段可用摄影、扫描等各种方式成像，是遥感最常用的波段。波长范围很狭窄，但它是人眼最具敏锐分辨力的波段。是遥感技术应用最多的波段。可见光波段遥感最成熟，仍有很大潜力。近红外是地球表层反射太阳的红外辐射，故又称反射红外。摄影红外:靠近可见光的0.76~1.3μm波段可使胶片感光。中、远红外是地表物体发射的红外线，故称热红外。热红外只能用扫描方式，经过光电信号的转换才能成像。热红外遥感探测的是地物本身的热辐射，可以全天时进行。微波(Microwave)：波长1mm~1m。是一个很宽的波段。微波的波长范围较长，能穿透云雾而不受天气、昼夜的影响，可以主动或被动方式成像微波具有以下特点：1微波易于聚成较窄的发射波束；2近似直线传播，不受高空电离层反射影响；3地物对微波散射性能好；4自然界的电磁波对微波干扰小；5具有穿透性，l=3.2cm的微波可穿过几十米的干沙，上百米的冰层。大气对电磁波的影响作用1吸收：H2O：主要吸收0.7μm-3μm的红外线；O3：主要吸收波长小于0.32μm的紫外线；CO2：主要吸收波长大于2μm的红外线。2散射：电磁波在大气中传输时遇到某些微粒而产生的一种衍射现象。A.Rayleigh散射当微粒半径rl时，g∝l-4；B.Mie散射当微粒半径r≈l时,g∝l-2；C.非选择性散射当微粒半径rl时，g与l无关散射作用的自然现象：（1）瑞利散射：当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射[大气中原子和分子：N2、CO2、O3等]。蓝天、云彩（对可见光影响大）（2）米氏散射：当大气中粒子的直径与波长相当时发生的散射[大气微粒：烟、尘埃、小水滴、气溶胶等]。红外线（3）无选择性散射：当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射[云、雾粒子]。云雾色彩3折射是传播方向的改变。4反射是在云层顶部。5透射。大气窗口：电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的波段。10.3-1.3μm，包括部分近紫外、全部可见光和部分近红外波段，又称为摄影窗口。通过可摄影窗口的电磁波信息皆属地面目标的反射光谱。该窗口的最大特点是可以用摄影的方法获取和记录地物的电磁波信息。21.4-2.5μm，近红外窗口。通过这个窗口的电磁波信息属于地面目标的反射光谱。该窗口不能用胶片摄影，只可用扫描仪和光谱仪来记录。对区分蚀变岩石有很好的效果，是遥感地质中潜力较大的一个窗口。33.5–5.5μm，中红外（热红外）窗口。通过窗口的电磁波信息可以是地面目标的反射光谱，也可是地面目标的发射光谱。只能用扫描和光谱仪探测和记录。目前应用较少。48-14μm，远红外窗口。通过该窗口的电磁波信息属地面目标的发射（热辐射）光谱。因臭氧、水汽、二氧化碳三种气体共同影响，透射率约为60-70%。因该窗口位于地表常温下地面物体热辐射能量最集中的波段，可有效探测常温物体，对遥感地质非常有用。50.8–2.5cm，微波窗口。该窗口完全透明，透射率可达100%，完全不受大气的影响，是全天候的遥感波段。物体的反射根据界面平滑程度通常有三种形式：镜面反射、漫反射、混合反射。常见地物的反射波谱特征:植被:0.4–0.76μm，0.8-1.3μm，1.3-2.5μm水体:反射蓝绿光，其余吸收，尤其近红外岩石:随矿物组份、颗粒大小等因素发生变化。土壤:反射率曲线比较平滑建筑材料:水泥、沥青、铁皮、瓦、塑料、砂石各种物体所呈现的颜色都是由于物体对光源(太阳、灯等)的入射光的选择性吸收和选择性反射造成的.有光才有色，无光便无色。三原色:红、绿、蓝色叫。彩色三要素:色别、明度、饱和度。1lm(W)=0.30lm(R)+0.59lm(G)+0.11lm(B)进行标准化，1单位红=0.30lm；1单位绿=0.59lm；1单位蓝=0.11lm。则W=R+G+B。即1单位红光，1单位绿光，1单位蓝光相加合成1单位白光。改变RGB的比例，就可以合成各种彩色光。这就是视觉三原色原理。热红外扫描图像是地物热红外波的热像，简称热图像，是地物发射辐射产生的影像，主要反应地物的辐射温度信息，可全天时成像。1.热红外的色调特征：热图像的色调深浅，反应地物在热红外波段热辐射能量的大小，地物热辐射能量大小取决于地物的发射率和真实温度，特别是由于与真实温度的四次方成正比，因此热图像的色调主要反应地物的真实温度。2.成像只反应其轮廓，不反应其真实大小。3.热图像的阴影属于热阴影，无本影、落影的区别，太阳落山后，虽然光照消失，但地物阴阳面的温差并未消失，在太阳落山后一段时间内的热图像上任然有阴影存在，称热阴影。4.测量应选在凌晨，太阳辐射量最小，对温度影响最小。波谱分辨率:遥感器在接收辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔，即遥感器的工作波段数目、波长及波长间隔(谱带宽度)。图像比例尺：指图像上某一线段的长度与地面上相应的水平距离的比值。由遥感器光学系统的焦距（f）与遥感平台的高度即航高（H）之比来确定，即1／m=f／H。由于遥感影像一般为中心投影或多中心投影,它不同于地图的垂直投影，影像比例尺受地形起伏及地物在像幅中位置的影响，会出现各处不一致的现象。常见图像增强有：对比度增强、彩色增强、图像运算、变换增强、图像融合、空间滤波、频率域增强。1.快鸟全色波段分辨率为0.61米，彩色多光谱分辨率为2.44米。IKONOS,多光谱3.2m、全色0.82m。QuickbBird，多光谱2.44m、全色0.61m。GeoEye--1，多光谱1.64m、全色0.41m。WorldView--2，多光谱1.84m、全色0.46m。色调指黑白相片上影像黑白深浅的程度，是地物反射的电磁波与感光胶片产生光化学反应的记录。不同地物反射波普特征不同，在相片上呈现不同的色调，一般在胶片感光波段或多波段的相应通道反射率高的物体，色调浅；反射率低的物体，色调深。黑白红外相片影响色调深浅取决于地物对近红外波的反射强度，与人眼对物体的感受无关。多波段黑白相片影响色调，主要取决于地物对多波段航空摄影机各通道相应波段电磁波的反射强度。天然彩色相片记录地物选择性反射的可见光，影像色彩与地物原色基本一致，故又称真彩色相片。1.水平岩层、倾斜产状岩层、直立产状岩层遥感解译图水平岩层泛指倾角小于5°的岩层，在遥感图像上随地形的切割程度不同而异。地势平坦地区，由于地形切割不深，地面通常只露出水平岩层的最上一层岩石，故在遥感图像上的色调、水系、纹理等标志都显得单一而均匀，其影像特征近似于侵入岩，看不见层理，岩层产状也难辨识。在遥感图像上，表现为不同色调或为地貌条带围绕山包或山梁，呈封闭的环带状图形，个层面的露头线与等高线形态相似，依地形切割情况不同，可组成同心环状、贝壳状、花边状、指纹状、脑纹状等图纹理。直立岩层泛指倾角大于80°的岩层。在遥感图像上，直立岩层表现为由不同色调或微地貌组成的平行直线状或显微拐折的近直线状条带影像，这些条带不受地形起伏的影响，其延伸方向即为岩层的走向。坚硬的直立岩层在地貌上常形成平直的长条形山脊；而软岩则形成平直的漕沟；若岩层软硬相间，则常形成沟脊相间平行排列的所谓“肋状”地形。倾斜岩层：泛指倾角在5~80°的岩层，是最常见的岩层。在地面水平、未被侵蚀切割地区，倾斜岩层也呈由不同色调或微地貌组成的平行直线状条带影像，与直立岩层影像特征相似。条带延伸方向即为岩层的走向。在地面遭受切割地区的遥感图像上，倾斜岩层表现为由不同色调或微地貌条带组成的一系列平行的连续拐折的半弧形或折线状影像。2.褶皱构造解译褶皱是岩层发生弯曲变形的一种构造。因此，岩层由一翼转到另一翼的弯曲部位—即转折端的存在，以及岩层的对称重复出现，是确定褶皱存在两个最重要标志。褶皱构造解译标志：（1）图像上色调、地形、影纹条带呈圈闭或半圈闭的圆形、椭圆形、弧形、长条形，并有较明显的对称图形。（2）构造地貌对称性分布，岩层三角面、单面山、猪背岭等构造地貌沿某一界面对称重复分布。（3）岩层条带对称重复分，具有相同影像特征的条带对称重复分布。（4）转折端岩层条带弯曲，岩层三角面有规律的偏转成弧形。水系标志：（5）褶皱两翼的地表水系的密度、类型对称分布，转折端水系可成弧形分布，在转折端也可呈现收敛或撒开状的水系。岩层三角面是指影像上同一倾斜岩层地表露头线上的最高点和与之相邻的两个最低点相结合而成的一个假想三角形平面。岩层三角面是岩层风化剥蚀出露的实体上三点连结成的面，此三角面的产状可代表岩层的产状。山脊点夹角大小：大——陡，小——缓。岩层三角面中的”V”字形法则？主要是通过岩层三角面反应的岩层产状要素来确定地层界线。若三角面山脊点尖端指向与岩层倾向相反的一方，地层界线与等高线弯曲方向相反；弱三角面山脊点尖端指向于岩层倾向一致的一方，地层界线与地形等高线弯曲方向相同，但地质界线的弯曲曲率小。线性（状）构造：把那些在遥感图像上以各种影像特征显示出来的线性形迹，经解译认为它的存在与地质作用有关时，就可统称为线性（状）构造。线性构造：在成因上与地质作用有直接或间接联系的线性影像。环形构造：指直接或间接与地质作用有关的环形影像。断裂构造解译标志：（主要）（1）地层岩体被错开、同一单元地层条带重复出现或缺失；（2）构造线或构造形迹的不连续构造破碎带的直接出露；（3）色调标志色调异常带、色调异常线、色调异常界面；（4）断层三角面、断层崖的线状排列；各种地貌要素的错动；两类地貌单元直线或折线状的分界线；线状展布异常地形地貌。（5）岩浆及热液活动受断裂控制，是断裂主要解译标志。断裂构造的解译标志？概念：断裂在图像上以独特的色调、形态、地貌、水系等影响特征解译标志的组合叫断裂构造的解译标志。直接标志：①岩石或地层发生水平方向或垂直方向的位移；②构造发生错位了；③地层的重复和确实；④直线状分布的陡崖（断层三角面）；⑤岩体岩脉、火山口呈线状分布。间接标志：①山脊、湖泊、沼泽的错位；②对头沟（对头河）的出现；③直线状沟谷、洼地；④不同地貌区沿直线相接；⑤水系特征和地表水体异常找矿标志：指直接或间接指示矿产可能存在的地物或现象。在遥感图像上反映的主要有矿体露头、旧矿遗迹、围岩蚀变、植被以及土壤等。1.1矿体露头矿体露头是一种特殊的地质体，包括原生矿体露头和矿体氧化露头及铁帽。当其出露面积较大且颜色和物理化学特征与围岩有较大的差别时，在较高分辨率遥感图像上可识别。1.2旧矿遗址包括古代和近代采冶遗迹，如老硐、采矿场（坑）、废石堆、冶炼厂废址等。古时由于生产技术水平所限，只开采了地表及浅部的富矿，深部矿体以及“低品位”矿体被遗弃。根据旧矿遗址可以扩大和找到矿床。1.3围岩蚀变蚀变围岩是在热液作用影响下,使矿物成分、化学成分及结构、构造发生变化的岩石。蚀变岩石的分布范围要比矿体大得多，且常具特殊的颜色和微地貌特征，形成有异于周围岩石的影纹图案。识别围岩是找矿的间接方法。1.4植被标志在长期找矿实践中,人们发现一些多金属矿区的地表植被常发生变异(某些植物生长特别茂盛,分布特别集中,或植被发生病变),形成“植被异常(毒化)”。研究发现这种异常都是因为植物在生长过程中,通过根系吸收了过量的重金属导致的生物地球化学效应。1.5土壤标志残积土壤的类型、分布及其颜色，以及植被、含水性和影纹特征等