第３２卷第４期 ２ ０ １ ２年８月 大地测量与地球动力学 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＥＯＤＥＳＹ ＡＮＤ ＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳ Ｖ０Ｉ．３２ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．，２０１２ 文章编号：１６７１－５９４２（２０１２）０４－００９０－０４ 多源遥感数据在断裂构造解译中的应用 齐 信 邵长生 陈州丰 李 雪 、 ／１）中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉４３０２２３ Ｉ ２）中国地震局地震研究所（地震大地测量重点实验室），武汉４３００７１／ 摘 要 利用ＥＴＭ＋影像、ＳＰＯＴ５影像和ＤＥＭ数据进行了多源遥感数据断裂构造解译方法的研究。对不同遥感 数据源适合解译的断裂构造信息进行了实验，并通过野外调查对解译结果进行了验证。实验结果显示ＥＴＭ＋影像 适合提取具有色调、色带异常的断裂构造，ＳＰＯＴ５影像适合提取具有线性形态特征的断裂构造，ＤＥＭ数据适合于其 他遥感影像结合提取地貌／微地貌信息解译隐伏断裂。 关键词 多源遥感数据；断裂构造；线性构造；地貌；ＤＥＭ数据 中图分类号：Ｐ５４２ 文献标志码：Ａ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ｏＦ ＭＵＬＴＩ．ＳＯＵＲＣＥ ＲＥＭｏＴＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＤＡＴＡ ＩＮ ＦＡＵＬＴ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＩＮＴＥＲＰＲＥＴＡＴＩｏＮ Ｑｉ Ｘｉｎ ，Ｓｈａｏ Ｃｈａｎｇｓｈｅｎｇ¨。Ｃｈｅｎ Ｚｈｏｕｆｅｎｇ ａｎｄ Ｌｉ Ｘｕｅ ’ ／１）Ｗｕｈａｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｗｕｈａｎ ４３０２２３ ＼ ＼２）Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆＥａｒｏｔｈｑｕａｋｅ Ｇｅｏｄｅｓｙ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙ，ＣＥＡ，Ｗｕｈａｎ ４３００７１／ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄａｔａ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＥＴＭ＋ｉｍａｇｅ．ＳＰＯＴ５ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ＤＥＭ ｄａｔａ．Ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｓｔｒｕｔ— ｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＥＴＭ＋ｉｍａｇｅ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｔｏｎａｌ ｏｒ ｒｉｂｂｏｎ ａｎｏｍａｌｙ，ＳＰＯＴ５ ｉｍａｇｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃ－ ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＤＥＭ ｄａｔａ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｏｔｈｅｒ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅ ｗｉｔｈ ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ／ｍｉｃｒｏｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｉｎ— ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｕｒｉｅｄ ｆａｕｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ—ｓｏｕｒｃｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄａｔａ；ｆａｕｌｔ ｓｔｕｃｔｕｒｅ；ｌｉｎｅａｒ ｓｔｒｕｃｔｒｕｒｅ；ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；ＤＥＭ ｄａｔａ １ 引言 遥感影像能够通过色彩、形态、纹理结构等特征 较直观地显示出断裂构造的位置、走向及相互切割 关系，不仅可以对断裂构造进行定性、定位，而且可 以追溯断裂带的走向、延伸，并了解其空间展布规 律…。随着遥感技术的发展，不同卫星传感器获取 多波段、多时相、多类型的遥感数据在满足不同层次 应用需求的同时也对多源遥感数据的分析方法提出 了更高的要求。韩玲等 论述了不同类型的遥感 数据融合在地质信息提取方面的优势，提出与单源 遥感影像数据相比，多源遥感影像数据所提供的信 息具有冗余性、互补性和合作性；文献［３—８］利用 中分辨率的Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ和ＥＴＭ＋遥感数据、高分辨 同一地区的遥感影像数据越来越丰富。多分辨率、 收稿日期：２０１２４）３－０４ 基金项目：中国地质调查局项目（１２１２０１１１２００９７） 率ＳＰＯＴ５影像和中分辨率Ｌａｎｄｓａｔ ＥＴＭ＋影像以及 作者简介：齐信，男，１９８３年生，硕士，工程师，主要从事工程地质、环境地质、遥感与ＧＩＳ应用方向研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｘｃｄｕｔ＠１２６．ＣＯＢ 第４期 齐信等：多源遥感数据在断裂构造解译中的应用 ９１ Ｌａｎｄｓａｔ ＥＴＭ＋和ＥＲＳ一２ ＳＡＲ影像对活动断裂进行 了解译，取得了较好结果。在利用这些影像数据研 究地质构造方面，我们发现采用单纯中分辨率或高 分辨率影像解译结果均不理想，高分辨率影像获取 费用高、影像处理工作量大，而中等分辨率卫星遥感 影像，断裂活动细节标志也较难判断。 断裂构造在遥感影像中呈现的是地球表面规 模不等、走向稳定且具有线状特征的构造。它们可 能是诸如断层、火山链、岩墙群和区域裂隙带等地质 构造形迹的直接反映，也可能是地貌、植物分布或地 下水位变化在图像上的直观表现。断裂构造在遥感 影像上表现出特殊的光谱特征和空间结构特征，并 以一定的空间形态和空间尺度表现自己独特的空间 结构。因此遥感影像断裂构造解译对地质调查、活 动断裂探测等工作至关重要。为了满足断裂构造解 译的效率、正确率和制图精度等要求，本文选择中分 辨率Ｌａｎｄｓａｔ ＥＴＭ＋影像、高分辨率ＳＰＯＴ５影像和 ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ数据进行联合解译。 ’ ２ 多源遥感数据源选择与断裂构造解 译方法 ＥＴＭ＋影像在地质调查等工作中被广泛使 用 ’ｍｊ。ＥＴＭ＋影像具有６个３０米分辨率的多光 谱波段，１个６０米分辨率的热红外波段和１个１５ 米分辨率的全色波段。其中，第４和第７波段对地 质构造反映较好，适合断裂构造解译。ＳＰＯＴ５影像 具有３个１０米分辨率的多光谱波段和１个２．５米 分辨率的全色波段，可以满足１：２５万至１：Ｉ万比例 尺平面图的制图精度要求。ＡＳＴＥＲ ＧＤＥＭ具有２０ 米的垂直精度和３０米水平精度，适合提取坡度、坡 向、坡度变化率等地貌因子，遥感影像解译有较好的 辅助作用。 利用多源遥感数据进行断裂构造解译的方法如 下： 首先，对多源遥感数据进行数据预处理，主要包 括几何纠正、影像融合和影像镶嵌等。几何纠正可 以消除影像几何变形，并将多源遥感数据的参考坐 标系统一，以便判读解译。影像融合是将全色影像 和多光谱影像进行处理，生成一幅新的影像使其既 具有全色影像的较高的空间分辨率，又具有多光谱 影像丰富的地物光谱信息。影像镶嵌用于将覆盖工 作区的多幅遥感影像拼接成一整幅影像，便于更好 地统一处理、解译、分析和研究。 其次，根据不同数据源特点分别对预处理后的 ＥＴＭ＋影像、ＳＰＯＴ５影像和ＤＥＭ数据进行影像增 强。ＥＴＭ＋影像增强方法主要包括：假彩色波段合 成、波段差／比值计算、主成分变换等，以突出断裂构 造的光谱特征。ＳＰＯＴ５影像增强方法主要包括：空 间域滤波、频率域滤波、纹理增强等，以突出断裂构 造的形态特征。ＤＥＭ数据增强处理方法主要包括： 坡度分析法和地貌渲染法等，以突出断裂构造的微 地貌特征。 最后，结合解译区的相关基础地质资料对增强 后的多源遥感数据进行断裂构造解译，并通过野外 调查对解译结果进行验证。 ３断裂构造信息提取 断裂构造在遥感影像上以结构或色调的形式呈 线状延伸、展布，大多是受构造因素控制，因此断裂 构造在遥感影像上的解译标志与断裂构造的遥感影 像解译标志类似，不同之处在于断裂构造的遥感影 像解译标志类型更加多样，影响因素更加复杂，且因 影像不同而异。断裂构造的遥感影像解译标志很 多，国内外学者对此已有详细论述。虽然断裂构造 形成的因素很多，但是不同的断裂构造的影像表现 形式不同。本文所用到的断裂构造遥感影像解译标 志主要有色调差异、水系格局异常、断层三角面、断 层谷负地形、线性异常、地貌差异等。 ３．１线性色带影像特征 地质体或断裂构造的性质、活动特征、伸展形态 及其两侧自然景观不同导致它们对太阳光中光谱段 具有不同的吸收、反射和透射能力，所以造成了它们 的色调和色调反差的差别。ＥＴＭ＋影像相比于 ＳＰＯＴ５影像具有更多的波段数、更广的光谱接收范 围，因而更适合于线性色带的提取，线性色带解译置 信度较高。图１为利用７、５、３波段进行假彩色合成 的ＥＴＭ＋影像和野外实地调查照片。图１（ａ）显示 出一条近ＥＷ向线性色带，其色调与周围地物存在 明显差别。经实地调查发现Ｄ０１调查点附近出露 灰黑色一棕褐色块状结构的玄武岩（图１（ｂ）），玄 武岩具有气孔构造和杏仁构造（图Ｉ（ｃ））。实地调 查结果与解译结果相符。 ３．２线性形态影像特征 地表物体都有自己的形态特征，它们反射太阳 光中的光谱波段在遥感影像上形成了形态特征信 息。一般形态特征信息，在影像上是以色调显示出 来的形态、大小、网纹、结构，如层状、带状、块状、线 状、圆环状、斑状和粗、中、细结构等特征为解译标 志。ＳＰＯＴ５影像具有更高的空间分辨率和接近可见 光的光谱波段，因而更适合于线性形态特征的提取， 线性形态解译置信度较高。图２为经过增强处理的 ＳＰＯＴ５多光谱影像和野外实地调查照片。从图２
