遥感解译沉积岩岩性及其运用分析

摘 要 遥感在地质领域中应用广泛，作为一种重要的调查手段，在关于地灾、断裂、构造、岩浆岩等研究中，遥感发挥着重要的作用。遥感能够明显提升勘察研究的精度，以及野外工作的效率，尤其是在大比例尺的地质调查工作中，遥感具有重要的价值。岩石学的研究，是地质学研究中的主要组成之一，其中沉积岩是重要的一部分。作为三大岩类之一，沉积岩的研究有重要的意义，沉积岩中蕴藏着能源矿产，其占世界矿产资源总储量的80%，但沉积岩不同岩性间构造、结构相似，组成矿物复杂多变，影响对沉积岩的解译。本文利用遥感，对解译沉积岩岩性及其运用进行分析。

关键词 遥感;沉積岩;岩性

在地质调查工作中，常用遥感技术，通过遥感进行岩性解译，比常规的地质调查方法具有更加明显的优势。遥感技术使用范围广，速度快，结论高效，对于自然地理条件相对恶劣的地区，无法实地踏勘的地区，遥感技术都提供了可行的方法。通过遥感技术，分析地区波谱信息，从而帮助全面了解地区的地质情况。在沉积岩地区，应用遥感岩性解译，是充分利用不同遥感影像的处理，以岩石光谱理论为基础，使岩性光谱信息特征增强，从而对目标岩性信息进行有效提取。沉积岩具有悠久的历史，在地球的发展演化中，在油气勘探开发，大型工程建设，地质灾害等中，研究沉积岩十分重要，利用遥感技术，可以进行更全面的地质调查工作。

1 研究区遥感图像及样品光谱数据的预处理流程

本次研究分析选取大龙口地区为例，大龙口地区是一个典型的地质剖面，该地区悬崖陡壁比较发育，开展地质调查工作比较困难，可以应用遥感技术，分析该地区的沉积岩岩性。在区域地质调查中，光谱通常使用可见光-短波红外段0.38μm-2.5μm，热红外光谱段7.0μm-5.0μm。根据本次研究的地区，可使用可见光-近红外光谱范围0.4μm-1.04μm，在整个范围内，进行岩性区别分析，反射率差异较大，岩矿具有明显的光谱特征。根据需要的影像数据，预处理遥感影像，需要采取不同的方式[1]。本次研究应用主要是纹理解译，以及光谱识别。解译图像纹理，需要对提取纹理特征、影像纹理特征反映等处理，尤其是高分辨率多光谱数据。预处理包括图像增强、影像匹配、影像融合等等。匹配影像光谱、实测光谱，识别光谱，为光谱信息，使影像反映获取影像的辐照强度，需要保存好影像光谱信息[2]。预处理包括图像增强、重采样等。

2 光谱分析

本次研究地区，主要有七类沉积岩，包括凝灰岩，页岩，黑色泥岩，碳酸盐岩，凝灰岩等。选取九种岩性解译，综合考虑，包括碳酸盐岩，凝灰质岩，粉砂质泥岩，沙砾岩，泥岩，页岩，细砂岩，粗砂岩，岩屑砂岩。在研究区内，由于沉积岩岩性相对较少，因此识别解译相对比较容易。沉积岩的光谱特征，主要是碳酸根的谱带，风化和蚀变产物的谱带。光谱曲线清晰。根据反射强度，碳酸盐岩比碎屑岩强，碎屑岩比黏土岩类强[3]。室内测试沉积岩，由于 CO32-的光谱特征，决定2.35μm 处的吸收带。由于岩石中的OH-，以及 H2O，吸收谷出现在2.2μm、1.9μm、1.4μm。由于岩石中存在铁离子，宽缓吸收带，在0.4μm-0.5μm 区间。由于岩石结构、矿物组成、颜色等的差异，沉积岩的特征吸收峰，以及光谱反射率，均有明显的差异[4]。反射光谱的特征变化，直接受到岩石的矿物成分的影响。如果含有越少的暗色矿物含量，反射率越高，反之亦然。

3 研究区遥感岩性提取方法及解译成果

随着遥感技术的进步，遥感提取岩性信息的方法也不断增多，尤其是地物识别分类方面。根据不同的需求，可以进行相应的分类。不再受单一传统方法的限制。提取岩性信息的原理，主要是根据光谱特征，以及根据图像信息处理。

根据光谱特征的处理方式，区分不同类型的岩石，主要依据光谱匹配分类影像中的岩石光谱。端元波谱技术、波段运算，是常见的方式。波段运算能够使差异增强，增强波谱信息。主要依据不同岩性地层间，存在不同的光谱。应用端元提取，是将影像未知波谱库信息，与已知波谱相匹配，端元提取利用波谱分析工具、n 维可视化、MNF等。参考光谱仪实际测量，或者标准波谱库，提取之后再进行匹配。常用的匹配算法是匹配滤波，以及光谱角填图法。光谱角填图法识别地物，将光谱数据作为多维空间的矢量，计算矢量的夹角，依此对光谱的相似程度进行判断。光谱角度与矢量的模没关系，可以减少由于光照、地形引起的变化。

根据图像信息的处理方式，进行图像融合，高分辨率、低分辨率高光谱影像数据重采样，空间分辨率高，并且影像有多光谱的特征。采用色彩空间转换和拉伸、主成分和独立成分分析等方式，进行图像的增强。图像三维可视化，可以更加直观立体，对地质信息进行观察。选择合适波段做合成，图像彩色合成，增强图像信息。图像的监督分类，常见的有两种，一种是根据像元的光谱值，与多因素综合考虑，这种分类复杂，并且计算量多，分类准确度更高。一种是不同波段的光谱亮度值。监督分类主要是比较确定的样本，与每个像元，根据规则划分。非监督分类法具有较大的不确定性、不可控性，因此多使用监督分类，进行图像输出。

4 解译与分析

运用遥感岩性识别技术，解译识别岩性，由于沉积岩的岩性光谱特征差异很小，多光谱遥感数据波谱波段数据范围限制，岩性光谱特征不纯等因素，适用于大范围的方法缺乏，利用高光谱影像提取方法，可以帮助解决，利用高光谱影像数据，解译沉积岩的岩性信息是可靠的。

参考文献

[1] 柯元楚，史忠奎，李培军，等.基于Hyperion高光谱数据和随机森林方法的岩性分类与分析[J].岩石学报，2018，（07）：325-332.

[2] 侯德华，张立国，王硕，等.基于GF-2影像西藏桑耶地区岩性-构造遥感解译[J].中国地质调查，2018，5（05）：68-75.

[3] 魏丽.新疆沙泉子地区遥感地质解译研究及应用[J].工程建设，2017，49（8）：33-35.

[4] 郭奇奇，李志军，高一鸣.三维遥感在西藏狮泉河地区地质解译中的应用[J].世界有色金属，2018，（11）：183.

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