利用多光谱遥感数据对新疆哈密黄山地质构造的分析

第1章 绪论

1.1 遥感技术在地学中的应用
1.1.1 遥感技术发展现状  
通过对遥感影像数据的处理，可以使地形表面的纹理信息真实感增强，从而满足人眼的视觉感受和研究需要。遥感影像具有覆盖范围广、信息丰富、能快速反映地球空间实体动态变化等特点。此后，各国都相继建立了各自的遥感系统。这些系统提供了大量卫星从太空观测地球时所获取的遥感数，为我们认识国土、开发资源、研究环境、分析全球变化找到了新的途径。而近几年来，陆地资源卫星空间分辨率不断提高，从 80 米 MSS 到 30 米 TM 到现在 ETM 的全色波段已达到 5 米，波段数也相应的从 4 个波段发展到 7 个波段。近几年来，又相继发射了商用遥感卫星 IKONOS、Quickbird、WorldView1、WorldView 2，空间分辨率最高达到 0.5 米。打破了高分辨率卫星影像数据只用于军事侦察的传统，加速了遥感信息的民用化和商业化。遥感数据不再局限于宏观区域观察，在各领域研究与应用的定量化成为可能。 遥感技术不仅在空间分辨率发展上述有较大提高，波段数目也在不断增加，图像彩色特征更加丰富，并通过图像处理有效突出隐含信息。ASRER 是搭载在 Terra 卫星上的先进星载热辐射与反射辐射计，其空间分辨率最高达到 15m，共有 14 个波段，其短波红外部分对于地质岩矿波谱的分析有着非常大的研究意义。目前，高光谱遥感 modis、hyperion、aries 等的波段数已达到几十甚至上百个，在地质研究方面，不仅能够识别矿物种类及其化学成分，各类矿物的权重信息也可通过相应波谱吸收特征提取出来，对于矿产资源调查与评价意义重大。
目前许多专家学者在遥感技术的应用中加入 DEM 高程数字模型使遥感技术已不再局限于平面 2 维的图像展示，3 维立体模型对于真实的地表景观反映更充分，更好的判别地物之间的空间关系，为各种空间分析提供可能性。
1.1.2 遥感在地质学领域的研究进展        
首先，不断发展的遥感技术为地学研究提供了更加先进的数据来源，在采集地理信息方面，能够在较短的时间内收集大量宏观、同步的第一手信息为地球科学研究服务。其次，在高速发展的空间技术、计算机技术和信息技术，以及不断深入的航天遥感信息获取技术的推动下，由地球科学、数学、物理学、计算机科学和信息科学融为一体的遥感信息科学正在逐渐形成。基于数学和物理模型基础上的遥感地学分析正在向更高的智能化、综合化方向发展，正在潜移默化地改变着地质学家的研究方法，即将迎来地球科学信息化的新时代。 填补遥感信息提取与分析知识间隙的关键内容是如何全面认识和利用各种数字或模拟影像所反映的地表景观来客观地反映表壳地质结构构造状态，从不同的途径根据遥感信息本身的特点来描述地球的形态、结构构造、物理、化学等方面的属性，从而建立影像与地表物体在数学与地质意义上的综合对应关系。
因此，许多遥感专家和地学专家在成像光谱仪、遥感平台和计算机图像处理方法上投入了大量的研究，从而使遥感技术在地质学的应用上取得进一步的发展。 我国新疆哈密黄山地区由于环境条件较差，野外工作难度较大，区域地质研究程度相对较低，为地质工作者的进一步研究造成了较大的障碍。然而遥感图像正好具有不受环境限制的优势以及快速、高效和经济等特点，因而，对于新疆东天同地区的地质构造研究以及找矿过程可以采用先进的遥感技术和成熟的构造解析方法相结合的手段，客观提取黄山及周边区域结构构造，宏观与微观相结合的综合分析，从而探讨其几何学、运动学和动力学过程等。目前国内外遥感技术在区域地质信息提取中的应用主要集中在关注揭示区域宏观结构构造格局、线性构造和地质单元特征以及岩石、岩体的空间分布特征，而较少有人充分利用多波段高分辩率的遥感信息的综合来对不同地质单元或地质体内部结构构造进行详细的研究，或者通过使用某种图像处理方法或多源信息组合处理来分解同一地区地质体，以及同一地质体内的不同方式的叠加构造，解析地壳中各级各类构造及其内部构造要素之间的相互关系，从而揭示地质体内部特征。
因此，在遥感构造解析方面的深入研究，有助于在对复杂结构构造区域分析上取得新的进展，特别是对于环境恶劣、但基岩裸露和遥感信息良好的我国新疆黄山地区的地质研究工作显得更加迫切和重要，必将为黄同构造复杂地区地质、动力学及成矿研究做出贡献
 
   1.2 论文选题的意义及依据 .......................11-12
    1.3 主要研究内容及方法 .......................12-13
    1.4 完成的主要工作量 .......................13-14
第2章 区域地质概况 .......................14-22
    2.1 自然地理 .......................14-15
    2.2 大地构造分区 .......................15-16
    2.3 区域地层 .......................16-18
    2.4 区域构造 .......................18-19
    2.5 岩浆岩 .......................19-20
    2.6 区域矿产 .......................20-22
第3章 遥感数据源分析及图像处理 .......................22-39
    3.1 数据源介绍 .......................22-25
    3.2 图像预处理 .......................25-27
    3.3 遥感数据构造信息增强处理方法 .......................27-34 
    3.4 多源数据融合处理 .......................34-37
    3.5 本章小结 .......................37-39
第4章 遥感构造解译分析 .......................39-53
    4.1 断裂构造遥感解析 .......................39-46
        4.1.1 断裂构造解译标志 .......................39-42
        4.1.2 黄山地区断裂构造解译分析 .......................42-46
    4.2 褶皱构造遥感解析 .......................46-50
    4.3 环状构造遥感解析 .......................50-51
    4.4 韧性剪切带 .......................51-53
第5章 构造运动期次划分 .......................53-57
    5.1 南北向挤压 .......................53-54
    5.2 北北西、南南东向挤压 .......................54-56
    5.3 南北向挤压 .......................56-57
第6章 控矿构造条件分析 .......................57-60
    6.1 有利控矿条件 .......................57-58
    6.2 隐伏岩体预测 .......................58-60

结论

本论文在总结国内外遥感构造解和分析其动力学方法的基础之上，利用 ASTER 和Worldview2 多光谱遥感数据，通过各种遥感图像处理对研究区地质构造进行了解译和分析，取得的主要成果和认识如下：
1）一直以来，遥感技术通常被用于区域的宏观地质构造解译，很少涉及到利用高分辨率影像对复杂构造区进行不同尺度结构的精细解析。本文通过遥感构造综合解析的实践，对新疆哈密黄山地区不同尺度、不同层次、不同类型的地质体和断裂系统等地质信息进行有效提取，充分证明了中高分辨率遥感技术应用于复杂结构构造区地质信息的客观提取具有突出的优越性和广阔的发展前景。该技术尤其对于我国交通不便、气候恶劣、野外工作条件较艰苦的西部地区，充分发挥遥感数据高效、经济、快速、不受环境气候条件约束的优势，进行遥感构造综合解析，意义更加重要。
2）本文利用常见的遥感图像增强方法加以变换分别突出研究区侵入体及岩相分界线、主体构造及边界、地层等地质信息，并且通过不同的卷积滤波模型突出研究区北东东、北东、北西、东西向的边界纹理信息，给后期构造解析提供技术支持。
3）本文提取出多光谱与数字高程模型（DEM）的融合方法，即有丰富的多光谱信息又能够体现地形地貌信息，比以往的利用软件建立的 3 维曲面模型可视化效果更好，信息也更加丰富，能够明显反映断裂与岩体的层次多期关系，尤其凸显隐伏地质构造信息。

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