遥感图像的地质解译标志.ppt

遥感地质学 Remote Sensing Geology,遥感图像地质解译标志,河北工程大学资源学院,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,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。,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,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（Imagery Interpretation）：从一幅图像上提取信息的过程，即信息提取(information extraction)，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(interpretation key)：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。,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,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,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,Black and White Infrared,Normal Color,False-color Infrared,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,形状,大小,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,.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。,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,4、水系 river system,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。13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,（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,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）,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,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,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）,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,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,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,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,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、溶蚀洼地、溶洞等对流水起控制作用冰渍物沉积区杂乱的水系等。,遥感图像地质解译标志水系类型,扇状水系,河流入海、湖口处和洪积扇水系。水流沿着扇面地形突然撒开，形成细而浅的放射状冲沟，总体呈扇状。,遥感图像地质解译标志水系类型,扇状水系（冲洪积扇）,网状水系,大河口或河岸平原。,遥感图像地质解译标志水系类型,辫状水系,多发育在宽阔的平原区，尤其是多泥砂河流河流从山区突然进入平原区的河段，最为常见。水流形成多条水道互相穿插、交织在一起，形成辫状或网状。曲流型水系：侧向侵蚀为主，古河道、牛轭湖发育，地壳上升，形成深切曲流。,辫状水系（山前平原）,遥感图像地质解译标志水系类型,水系类型的影响因素：岩性 构造 新构造运动 岩石抗蚀能力、透水性、可溶性、成层性 气候 地形相对高差、坡度、侵蚀基准面 植被分布 人工改造,遥感图像地质解译标志水系类型影响因素,（2）水系分析,地质解译中的水系分析是通过对水系的密度、水系类型，沟谷形态的分析，间接地推断该地区的岩性和构造特征。水系密度水系均匀性、对称性、方向性冲沟形态,遥感图像地质解译标志水系分析,水系密度,水系密度表示：支沟间距(m)水系总长度/单位面积(m/m2)密集中等稀疏,遥感图像地质解译标志水系分析,一般规律：页岩千枚岩、花岗岩砂岩灰岩、砾岩,支沟间距100m；地表径流发育、支沟密集、地势平坦、降水丰富土壤或岩石透水性差，多为易被侵蚀的柔软易碎岩石，如泥岩、页岩、粘土、粉砂岩、黄土、易碎片岩。,支沟间距100500m；岩石透水性较差，降水较少，地表有一定坡度。反映岩石透水性较差，抗侵蚀能力中等。密度中等，最常见。,支沟间距500m；地表径流不发育，降水稀少，水系长而稀疏，岩石透水性强，岩石坚硬不易被侵蚀，地表坡度较大，水系长而稀疏，如：砂岩、石英砂岩。松散堆积物地区稀疏水系反映地表坡度均一，透水性好。,水系均匀性、对称性、方向性,均匀性对称性方向性,遥感图像地质解译标志水系分析,地质构造、岩性的均匀性。均匀水系地质构造简单，岩性单一稳定，抗风化剥蚀能力和裂隙发育较接近，大片花岗岩、同一种沉积岩区。不均匀水系地质构造复杂、岩性变化大不稳定。,区域地形或大片成层岩石向一侧倾斜（单斜构造、单面山）,多受地貌和构造控制，可反映区域山系走向、岩层及构造走向。有方向性明显或方向性不明显。,冲沟形态,冲沟形态与岩性有关。长短、宽窄、深浅。纵、横剖面形态：浅碟形、U形、V形。,遥感图像地质解译标志水系分析,砂岩、砂砾岩、火成岩,5、影纹图案,影纹图案：是图像上由点、斑、线、纹、垅、链、格、栅等影纹有规律地重复出现构成的各种图案，是地物形状、大小、色调、阴影、小水系、植被、微地貌、环境因素的综合显示的一种组合特征，由点、线、弧等组成。水系格局、土地利用型式、地质体等均可形成特有的纹形图案图案（样式）pattern：目标地物有规律的排列而成的图形结构。纹理 texture：也叫内部结构，指遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的影像结构。可感觉地物的表面结构特点和光滑程度。,遥感图像地质解译标志,pattern,texture,6、土壤和植被标志,土壤是松散沉积物，与母岩有关，植被与土壤有密切相关性，植被对土壤有选择性，如基性、超基性岩浆岩的土壤贫瘠，加之含有较多的稀有元素，植被一般不发育。中酸性岩浆岩风化后形成亚粘土或粘土，土壤肥沃，植物茂盛，灰岩、白云岩风化后，残留的粘土层较薄，且呈酸性，植物不甚发育，砂岩风化后形成砂土，多生长灌木和针叶树。页岩风化后形成粘土，植被发育，有利阔叶树生长。利用植物种属可间接推断基岩岩性。植物的选择性生长有时也能为地质解译提供线索，例如呈线状，带状分布的植物群落可能反映了断层构造、节理，破碎带或两套不同性质岩层的接触界面。植被的选择性生长特性，还与岩性及矿产有关。,遥感图像地质解译标志,7.人类活动的痕迹movement of mankind,人类活动标志：古代和现代的采场、采坑、矿冶遗址、碴堆是找矿的标志；耕地的排列方式反映地形地貌特征，村落与耕地密集程度反映土壤的宜耕性和地下水供应情况。,此外，水文标志：主要指基岩及松散堆积物的含水性，渗透性，它们在一定程度上能反映地质体的成分、结构特征。例如沿断层两侧地下水位的深浅及含水性常常是不同的，温泉、地下水的溢出点和溢出带，也可能与构造有关。如线状排列的泉水断层，串珠状湖泊断裂构造。,遥感图像地质解译标志,注意：解译标志的可变性和局限性,解译标志的局限性同一种地质体在不同地区会有迥然不同的影像特征。如石灰岩，南方湿热地区岩溶景观，北方干旱区单面山、嶂谷、桌状山。解译标志的可变性同一种地质体，即便在同一地区，当其出露面积、厚度、所处构造部位、岩层产状、覆盖程度不同时，也能表现出不同的色调、水系或地貌。,遥感图像地质解译标志,三、遥感图像地质解译方法,目视解译是遥感成像的逆过程目视解译是基础：遥感图像目视解译是人们通过遥感技术获取信息最直接、最基本的方法，图像增强处理和信息提取都离不开目视分析。目视解译可以借助某些工具完成，如放大镜、分析卡片。,.直判法-运用直接解译标志,判断地质体和地质现象。要求出露好、影像质量高。.对比法-同一图像上不同地质体类比 影像特征与地质特征对比 与已工作过的邻区对比 与前人研究资料(成果)对比 不同解译技术结果之间 多名解译人员成果对比.逻辑推理法：利用地质体及地质现象与地表其它景观要素的相互关系，用地质学、矿床学、地貌学、水文学、土壤学、地植物学等有关学科的理论进行综合分析，逻辑推理,从而辨认和确定目标的地质属性。可指导正确利用间接标志判定掩盖区地质体和地质现象。,四、遥感图像目视解译步骤,1、资料准备阶段2、初步解译阶段3、野外调查阶段4、详细解译阶段5、制图阶段,搜集遥感(多时相 多波段 多比例尺多遥感器 多分辨率)数据、同比例尺地形图、前人研究资料-制作图像镶嵌图-分析已知专业资料,研究地物原形与影像模型之间的关系。,根据解译标志等建立起来的地物模型与影像模型之间的直接解译标志,运用地学相关分析法建立间接解译标志。,地面实况调查（包括航空目测、路线勘查、定点采集样品、野外地物波谱测试）,根据实况调查资料,全面修订初步解译,提高解译可信度，对详细解译图可再次进行野外抽样调查或重点调查，确认可信度，直至满意。,遥感图像解译成果-专题解译图图像解译图的转绘成图：目视手工转绘、转绘仪绘制，借助绘图、图像处理软件屏幕解译直接成图，如GIS软件。,五、遥感地学分析方法,各种解译具有不确定性、多解性。地学知识、工作经验，遵从一定的原则、合理使用遥感地学分析方法。（一）地质解译原则（二）主要地学分析方法,地质解译原则从已知到未知；先易后难：先从标志清晰地段到模糊地段；先整体后局部；先目视预解译到其它方法；先构造后其它；图像解译与野外调查相结合。,主要地学分析方法1遥感资料相关分析法2交叉分析法3环境本底法4信息复合法5历史对比法6系列制图法7地理信息系统8其它地质学分析方法,思考题,1.什么是遥感图像解译?2.什么是地质解译标志?具体的解译标主要有哪些?3.地质解译的主要内容是什么?4.直接解译标志与间接解译标志的区别与联系?5.各种黑白遥感图像其影像灰度的涵义是什么?,实习一、地质解译标志识别,目的和内容：1了解航空像片的特点、比例尺、影像、灰阶等；2熟悉立体镜的原理和使用方法；3掌握使用立体镜进行航空像片立体观察的方法；4熟悉常见地质体和地质现象的遥感影像特征。要求：撰写实习报告,报告内容,估计某航片的比例尺实习心得体会,时间安排（资源勘查）,12月10日，星期五，上午每班1个小时1班8：009：002班9：0010：003班10：0011：00,时间安排（勘查技术）,12月8日，星期三，下午每班1个小时1班14：0015：002班15：0016：003班16：0017：00,航片注记,框标,压平线,压平线：像片四边井字形直线叫压平线，其弯曲度说明摄影时感光胶片未压平而产生的影像变形情况。,时表,水准器,像主点,框标,框标：位于航片的四边或四角。将对应框标相连，连线的交点就是像片的像主点（中心点）。,水准器 位于像片一角，利用水泡中心偏离中央部位程度表示摄影瞬间像片倾斜状况。偏离一圈即相当于1。,时表：记录摄影时间。利用时表换算成地方时间和影像的阴影倒向，确定像片的方位。,其它：航摄仪类型、出厂号、镜头焦距、拍摄总编号和像片编号等。,用立体镜进行像对立体观察,首先要将像片定向。像片定向是先找出各张象片的象主点，然后连接二象主点作为安置象片的方位线将反光立体镜安放在一水平工作台上，把航摄立体象对放在立体镜下，重叠部分在中央，两张象片上同一象主点的距离约为250mm，两张象片上象主点的连线安置于一条直线上，并与观测者眼基线平行。此时，左眼看左象，右眼看右象，如出现双影，则沿方位线方向移动一张象片，直到能观察到清晰的立体影像为止，这样，象片的安置停当。,用立体镜进行像对立体观察,开始观察时，可能会有三个相同的影像（左、中、右）出现，这时要凝视中间清晰的目标（如道路、田地），如该目标在中间的影像出现双影，可适当转动像片，使影像重合，即可看出立体影像。,立体观察,在满足立体观察条件时，可以将二维影像转化为三维空间的光学立体模型，突出地物的空间特性，使人眼易于辨认地物和确定空间位置。遥感图像的立体观察是目视解译的一种重要手段。立体观察时，必须具备下列条件：成像对的两张航空像片必须是在空中相同高度，各自相互具有超覆部分。两张像片在进行立体观察时，一定要按固定的相对位置放置，即让两片先重叠，然后分开，左面的像片应放在左侧，右边的放在右侧，不能倒置。观察时分别用双目各看一张像片，即左眼看左片，右眼看右片。立体镜原理与使用方法 仪器：反光立体镜、红绿眼镜、偏振眼镜,立体镜下所见为地物的光学立体模型,常与实际情况不完全一致,地形起伏显得很大，这种现象叫超高感或立体效应变形。产生原因：光学立体模型的垂直比例尺与水平比例尺不一致。,