遥感在大兴安岭牛汾台林场地区1∶5万区调中的应用研究

林 敏

1.中国地质大学，湖北 武汉 430074；2.福建省地质调查研究院，福建 福州 350013

0 引言

中国地质调查局2016年印发的《1∶50 000区域地质调查工作指南（试行）》中明确指出：遥感影像图是区域地质调查的重要野外工作图件，遥感解译应贯穿区域地质调查工作的全过程.20世纪90年代遥感技术已经在区域地质调查项目中开始推广应用［1-14］.21世纪以来，遥感技术突飞猛进，影像分辨率越来越高.充分利用遥感影像和遥感解译对提高区域地质调查的质量和效率起到非常重要的作用［15-34］，特别是在中、新生代火山岩区，利用遥感影像圈定与火山喷发活动相关的环形构造、放射状构造，对于火山机构的预判和发现起着至关重要的作用［35-44］.

内蒙古1∶5万牛汾台林场等4区调遥感解译工作采用LandSat－8多光谱数据和资源三号卫星数据.LandSat－8多光谱数据影像编号为LC81220272015291LGN00、LC81220282015291LGN00，轨道号分别为122/027、122/028（行/列号），影像采集时相分别为2015/10/18T02：45：22.5500486Z、2015/10/18T02：45：46.4343781Z，多光谱/全色波段的空间分辨率分别为30/15 m.影像中云、雪等的覆盖量小于全区面积的5%，质量精度满足要求.资源三号卫星高空间分辨率遥感数据，影像分辨率2 m，使用3个波段融合（红、绿、蓝），数据位数：8 bit.影像中云、雪等的覆盖量小于全区面积的1%，质量精度满足要求.

研究区属林区，森林覆盖率达70%以上，植被具覆盖厚、分布广、发育密的特征，对遥感岩性地层解译工作有较大影响，但对遥感构造解译影响较小.因此本次遥感解译主要从线性构造、环形构造、火山机构等方面着手，利用高分辨率遥感数据进行解译工作.同时，遥感技术具有地理实体表示的多样化以及多属性、动态变化的特点，地质信息丰富，真实客观，宏观性强.本次遥感解译工作以人机交互解译为主，通过目视解译和类比分析解译方法，分别解译线性构造、环状构造、岩石地层、侵入岩的分布及相互关系，详细勾绘地质体，不但可以提高整个工作区地质调查成果质量，并且可弥补路线地质调查过程中无法涉及地区的相关地质资料收集的不足.

1 线性构造遥感解译与验证

通过LandSat－8多光谱数据（采用7/5/3波段进行彩色合成），解译出29条大小不等线性构造（图1），总体构造线方向以NE、NW向为主，NNE向次之.不同方向构造线切割关系主要表现为：NNE向切割NE向断裂，NW向切割NE向断裂，但局部表现为NNE向断裂切割NW向断裂，反映区内NNE向断裂多期活动的特点.

图1 研究区遥感及解译图（LandSat－8影像，7/5/4＋8波段组合）Fig.1 Remote sensing and interpretation images of the study area（LandSat－8 image，7/5/4＋8 bands combination）

通过遥感数据处理、解译，初步推断详勘目标断层的位置，而后进行野外测量和验证.验证手段主要为路线地质调查和剖面测制，对遥感解译的29条主干断裂（F1—F29）进行了重点验证，确定了各断层性质、空间展布、产状等，共验证发现断层11条，其中10条表现为张性断裂，仅F1为逆断层，多条断层宏观表现为密集节理带.主要线型构造验证情况见表1.另外18条验证为河流、冲沟等负地形，未见明显构造形迹.

表1 （续）Table 1（Contiuned）

表1 研究区主要线性构造解译标志、影像特征及验证情况表Table 1 Image features，interpretation signs and verification of major linear structures in the study area

2 环形构造遥感解译与验证

通过遥感解译，在研究区共解译出29个与火山喷发活动相关的小型环形构造（见图1）.区内与火山机构相关的环形构造形态复杂多变，既有单个的环形构造，也有两个或多个规模相近或悬殊甚大的环形构造互相作用形成的多环复合形态，包括切接式、套接式、大环包含小环、多环交接式或多环串珠状、链状.此外，与环形构造配套的放射性断裂亦发育.局部可见破碎火山口在地貌上呈凹陷，火山机构形成的火口湖、围绕环形断裂的小型水洼地或湖泊、环形断裂造成的河流弯曲环绕以及多个或多期次火山喷发形成多个环形构造叠加的复杂形态在区内亦常见.

研究区环状断裂、弧形断裂及放射状断裂较发育，且时常相伴产出，与火山机构关系密切，多分布于火山口边缘.岩层产状的急变、节理化带、挤压破碎、断层角砾、断层泥、构造透镜体、牵引构造、小褶皱、擦痕等可作为判断依据.对29个环形构造进行了野外实地验 证，其 中H3、H8、H10、H12、H17、H18、H23、H24、H25、H28、H29等11个环形影像验证为火山机构.野外验证详情见表2.

表2 （续2）Table 2（Contiuned 2）

表2 （续1）Table 2（Contiuned 1）

表2 研究区环形构造解译标志、影像特征及验证情况表Table 2 Image features，interpretation signs and verification of ring structures in the study area

3 岩石地层单元和侵入岩遥感解译与验证

由于研究区基岩出露不佳，草场、植被等覆盖较严重，对遥感岩性地层解译工作有较大影响，因此本次遥感解译主要解译了第四系、新近系五叉沟组、古生界及上侏罗统—下白垩统地层的界线，满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组的界线在遥感图上无法解译.以下仅对本区出露较好的岩石地层单元作简单介绍.

遥感解译标志是某一填图单元具代表性的遥感影像特征，是开展全区地质解译的基础和标准，在整个解译工作中具有控制和指导作用.不同的填图单元由于岩石组合不同，影像特征也在色调、形态、纹理、地貌以及水系上均有不同的特点，可建立不同的遥感解译标志.以LandSat－8 7/5/4－8波段经PC融合的假彩色遥感影像底图为基准影像，通过色、形、纹、貌等特征建立了区内出露较好的岩石地层单元和侵入岩的遥感解译标志（表3）.

表3 研究区地层岩石单元及侵入岩遥感解译标志Table 3 Remote sensing interpretation marks of stratigraphic units and intrusive rocks in the study area

经验证，测区内新近系五叉沟组（N1w）以及第四系冲洪积物解译界线与野外调查界线大致吻合；解译古生界地层界线与验证的早古生代海勒斯台构造混杂岩界线大致相同；中生界上侏罗统满克头鄂博组（J3m）、玛尼吐组（J3mn），中生界下白垩统白音高老组（K1b）在遥感影像上无法区分.另外，早白垩世岩体经验证为早白垩世正长花岗岩.

4 地形地貌的解译

传统的区域地质调查项目一般采用20世纪测绘的地形图.此类地形图已经有几十年的历史了，图中的村庄和道路信息变化较大，老旧的信息已经很难满足现在智能化填图的要求.近年来国家发射了一系列高空间分辨率的遥感卫星，本次工作采用的资源三号卫星影像分辨率为2 m，可以用来提取道路、水系、等高线、村庄、山峰等地形地貌的数据（表4）.

表4 研究区地形地貌类型遥感影像特征及解译情况Table 4 Remote sensing image features and interpretation of topographic types in the study area

5 结论

（1）运用LandSat－8多光谱数据解译出29条大小不等断裂构造，总体构造线方向以NE、NW向为主，NNE向次之.野外验证发现断层11条，另外18条验证为河流、冲沟等负地形.

（2）解译出29个与火山喷发活动相关的小型环形构造.野外验证发现11个火山构造，整体环形构造在遥感平面图上形态呈圆形，由弧形影纹、色差界面或环形沟谷、水系组成，围绕环形构造局部发育线状影纹或水系构成的放射状断裂组合.

（3）解译了第四系、新近系五叉沟组、古生界及上侏罗统—下白垩统地层的界线.经实地调查验证，五叉沟组以及第四系解译界线与野外调查界线大致吻合；解译古生界地层界线与验证的早古生代海勒斯台构造混杂岩界线大致相同；早白垩世岩体经验证为早白垩世正长花岗岩.

（4）资源三号卫星高精度遥感影像适用于提取道路、水系、等高线、村庄、山峰等地形地貌的数据.

（5）通过内蒙古1∶5万牛汾台林场等4幅区调遥感解译验证，资源三号卫星影像适合应用于地形地貌方面的解译，而LandSat－8多光谱数据（采用7/5/3波段进行彩色合成）在解译线型构造和环状构造方面表现突出，能达到区调工作遥感先行的目的.