遥感地质学复习资料Word格式文档下载.docx
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部分被大气中微粒（大气分子-CO2,O3,H2O等,气溶胶-水汽,烟）散射和吸收,能量衰减.----大气窗口
（3）到达地表的能量与地表物质相互作用.地表物质由生物、地质、水文、地貌等多因素组成，即自然和人文经济景观。
这些因素大小、形状、排列等随时间不同，地点不同，对波谱反映不同。
例如：
植被和岩石。
（4）再次的大气传播。
地表反射或发射的能量，再次进入大气，能量再次衰减。
此时，能量包含不同地表特征波谱响应，大气效应对遥感影像影响大，不仅使遥感器接收的地面辐射强度减弱，而且散射产生的天空散射光使遥感影像反差降低，引起辐射，几何畸变，图像模糊等。
（5）遥感系统指不同遥感平台和遥感器组合。
（6）遥感图像产品。
模拟图像和数字图像。
两者转换：
模数变换（A/D）或（D/A）
（7）数据处理、分析与解译
处理过程中非遥感数据的结合，即辅助数据，包括野外站点采集和调查数据，实验室数据，以及各种专题图如土壤、土地利用、水文、地貌、行政规划图等，各类统计资料，如人口统计，作物统计等。
数据解译、分析主要由两种方式：
A:
目视解译或模拟图像处理，指通过不同观测、解译设备，如立体镜、彩色合成仪、密度分割仪，根据解译标志，识别提取信息。
B:
计算机数字图像处理，指运用数理统计等多种数学方法，自动提取信息。
（8）信息产品：
包括各种图形，图像，专题图，表格，地学参数（湿度、温度、生物量、植被覆盖度、叶面指数等），这些数据可进一步借助GIS进行分析。
（9）多目标用户：
如资源调查、环境监测、国土整治、区域规划，全球研究等等。
遥感最终目的在于应用，应用核心在于“人”。
总结起来，遥感应用涉及三个环节。
（1）数据获取：
涉及物理学、大气学、电子学、空间科学、信息科学等方面内容。
（2）数据处理、分析：
广泛应用到数学，计算机科学等知识。
（3）数据应用：
以专业为基础。
2遥感发展
目前遥感应用不足：
（1）实时监测与处理能力尚不能满足如灾害监测、渔情预报、精细农业等所要求的同步、准同步的完成数据获取、分析处理，快速提供连续不断的实用信息。
（2）遥感图像自动识别、专题特征提取，特别是遥感数据定量反演地学参数的能力和精度，尚不能达到实用要求。
有两方面原因：
（1）遥感技术本身局限性。
如遥感数据的定标（增益）、遥感数据的定位、遥感数据的空间分辨率有限、遥感数据处理方法有限。
（2）人们认识上的局限。
人们对遥感成像及传输机理、影像特征、地学规律的认识。
要解决遥感实用化问题，涉及遥感过程每个环节的进展：
（1）遥感数据源的改善，即高光谱、高几何分辨率、高灵敏度、多角度、多类型遥感器的研制。
（２）遥感数据处理分析方法和手段的发展，以提高遥感的时效性和精度。
（３）遥感定量方法的研究.·
遥感的实质是个“反演”问题。
涉及两方面问题：
一是从遥感原始测量值中模拟和反演各类有价值的地表参数。
如植被结构，地表真实温度等。
二是建立有价值的遥感应用分析模型。
3遥感地质学研究对象及内容
对象：
地球表层各种地质体和地质现象的电磁波辐射特性，从遥感资料中提取地质信息，识别和量测地质体和地质现象。
研究内容：
（1）研究地质体与地质现象的电磁波辐射特性。
（2）研究地质体与地质现象的影像特征。
（3）研究各种遥感资料信息提取方法。
（4）研究遥感地质工作方法和程序。
4遥感地质学研究方法
（1）地质体波谱测试
（2）遥感图像的光学处理和数字处理
（3）遥感图像地质解译
5遥感技术在地学的应用概况
⏹1.土地覆盖与土地利用
⏹2.城市群及城市热岛监测
⏹3.自然环境监测
⏹4.自然灾害监测
⏹5.林火监测
⏹6.沙尘暴监测
⏹7.洪水监测及评估
⏹8.遥感与国家安全
⏹9.地质
1.数据源
1.1遥感数据特征
（1）空间分辨率：
三种表示法象元，线对数，瞬时视场角
（2）光谱分辨率
（3）时间分辨率
（4）温度分辨率
（5）辐射分辨率
辐射动态范围：
指遥感器可测量的最大信号与可检测的最小信号。
所谓最大信号指在此值以外无论输入信号多强，响应也无变化的饱和区。
最小信号指小于此值的信号无响应区域。
两者之间的动态变化范围内，输入与输出信号几乎呈线性关系。
1.2遥感数据的获取和显示
（1）记录方式
影像记录方式－模拟图像
数字记录方式－数字图像
（2）模数变换和数模变换
（3）数据格式
“BIL”（BandInterleavedByLine）：
先记录第一波段第一行，然后第二波段第一行
“BIP”（BandInterleavedByPixel）：
先记录第一波段第一个象元，然后第二波段第一个象元
“BSQ”（BandSequential）：
按照波段顺序记录
HDF格式，不必进行转换就可以在不同平台间传递的新型数据格式。
采用分层式数据管理结构，并通过所提供的“总体目录结构”可以直接从嵌套的文件中获取各种信息。
LANDSATETM7产品
图像
类型
波段
波长范围
（um）
分辨率（m）
辐射量
化级
光谱信息识别特征及实用范围
T
M
图
像
1
0.45－0.52
28.5
256
属可见光蓝光波段，能反映岩石中铁离子叠加吸收光谱，为褐铁矿、铁帽特征识别谱带，但因大气影响图像分辨率较差。
2
0.52—0.60
属可见光绿光波段，对水体有一定的穿透能力，可用于水下地形、环境污染、植被识别，但受大气影响图像质量相对较差。
3
0.63—0.69
属可见光红光波段，对岩石地层、构造等有较好显示
4
0.76—0.90
属近红外波段，为植被叶绿素强反射谱带，反映植被种类，第四系含水量差异。
实用于岩性区分，构造隐伏地质体识别，地貌细节显示较清楚。
5
1.55—1.75
属近红外波段，为水分子强吸收带，适用于调查地物含水量、植被类型区分；
冰川、雪识别等。
6
10.45—12.5
120
属远红外波段，也为地物热辐射波段，图像特征取决于地物表面温度及热红外发射率，可用于地热制图，热异常探测，水与植被热强确定。
7
2.08—2.35
属反射红外波段，为烃类物质、蚀变岩类和含羟基蚀变矿物吸收谱带，用于区分热蚀变岩类、含油气信息识别、岩性和地质构造解译。
原始数据产品（Level1）：
原始数据产品是卫星下行数据经过格式化同步、按景分幅、格式重整等处理后得到的产品，产品格式为HDF格式，其中包含用于辐射校正和几何校正处理所需的所有参数文件。
原始数据产品可以在各个地面站之间进行交换并处理。
系统几何校正产品（Level2）：
系统几何校正产品是指经过辐射校正和系统级几何校正处理的产品，其地理定位精度误差为250米，一般可以达到150米以内。
如果用确定的星历数据代替卫星下行数据中的星历数据来进行几何校正处理，其地理定位精度将大大提高。
几何校正产品的格式可以是FAST－L7A格式、HDF格式或GeoTIFF格式。
几何精校正产品（Level3）：
几何精校正产品是采用地面控制点对几何校正模型进行修正，从而大大提高产品的几何精度，其地理定位精度可达一个象元以内，即30米。
产品格式可以是FAST－L7A格式、HDF格式或GeoTIFF格式。
高程校正产品（Level4）：
高程校正产品是采用地面控制点和数字高程模型对几何校正模型进行修正，进一步消除高程的影响。
要生成高程校正产品，要求用户提供数字高程模型数据。
TM7个波段可获取的特征变量
（1）亮度，构成亮度的主要成分是可见光波段，亮度主要反映地物的辐射水平，可以监测地物的反射辐射强度。
可以是几个波段之和、平均值或（TM12+TM22+TM32）1/2/3
（2）绿度：
对绿度贡献最大的是对植物高反射的TM4，而TM3与之呈负相关，他们的组合反映红外与红光辐射强弱的对比关系，提供更多植被信息。
最常用的标准植被指数为NDVI＝（TM4-TM3）/（TM4+TM3）
（3）湿度：
构成湿度的主要为TM5,7他们均处于两个水的强吸收带，对湿度反映灵敏，可是TM5,TM7独立构成，也可是两波段比值、差值、标准差等。
（4）透射度（深度）：
主要对透射可见光的水体而言，由TM1,2组成，对研究水深，地下水形，水体浑浊有作用。
（5）热度：
热度主要反映物体常温下的热辐射差异，由TM6波段组成。
2.反射率反演
（1）定标
绝对定标与相对定标
定标是将遥感器所得的测量值变换为绝对亮度，表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。
或者可以理解为建立遥感器每个探测器输出值与该探测器相对应的实际地物辐射亮度之间的定量关系。
定标可分绝对定标和相对定标
遥感中常用的定标技术有实验室定标和飞行定标。
（2）表观反射率
（3）真实反射率
大气概况、大气散射、大气衰减
遥感所利用的各辐射能均与地球大气层发生相互作用，或散射或吸收，使用能量衰减，光谱发生变化。
大气衰减有选择性，因此对不同波段图像影响不同。
另外，同一地点同一波段图像由于成像时间不同，所受影响不同。
这里就要求消除这些大气的影响，称为大气校正
1基本概念
目的：
提取地学信息。
首先要明确信息是什么？
信息与数据有什么差别？
遥感地学信息本质上是能量信息，具体指地物的电磁辐射能量及其结构特征与时空状态。
遥感信息虽然包含地物信息，但也有其它干扰信息，因此要提取地物信息必须剔除干扰信息，也就是一个信息提取的过程。
遥感地学中，将表征地学及地学现象遥感信息的影像特征，称为地学解译标志。
将提取遥感地学信息的过程称为地学解译，遥感地学信息提取的种种手段，称地学解译方法。
目前常用的方法有：
（1）目视解译
（2）数字处理
图像观察方法：
单张图像？
立体像对图像？
2解译标志
直接解译标志：
1.形状/大小
1.单一地物的形状、大小
形状大小，地表任何地物都具有一定的形状：
特殊形状：
机场、运动场、房屋、道路、水塔等……
机型、船型、车型、树型、人脸型
地貌上的形：
大山、大河
地表上的形：
耕地、森林、城镇、道路、机场、桥梁、码头、舰船
冰雪、沙漠覆盖区的形
形状干扰因素：
中心投影、红外扫描畸变
大小：
必须考虑图像比例尺。
注:
⑴.遥感意义上的形状和大小
⑵.顶面和侧面
⑶.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大小地物
50000可分辨10m大小地物
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--铁路公路线性构造
比例尺
地面分辨率
可识别的地物
1:
1000万
1000m
大地构造、板块、地带性景观、气旋、反气旋、海洋温度、含盐度、洋流等
400万
400m
区域地质构造、沙漠风系、山脉走向、森林分布、空气污染来源与扩散、海流、海洋中尺度旋涡、城市等
100万
100m
层单元、构造体系、地貌类型、土地类型、植被类型、河流类型、飞机场、村镇、海港、铁路等
25万
25m
矿产调查、地震破坏、流域水系、海况调查、海水污染、牧场、公路等
10万
10m
土壤侵蚀、水污染、农场、河床演变、河口淤积等
5万
5m
土壤湿度、盐分、排水类型、森林密度、树冠直径、树种、农作物类型、人工建筑物等
1万
1m
工程点、矿坑、坝址、桥涵等
2.色调/颜色
①.色调深浅的相对意义
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、、成像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。
应用色调标志要谨慎、应作具体分析
②.色调的物理涵义（波谱特性）
在不同类型遥感图像上,色调深浅的物理涵义不同。
*黑白全色像片--可见光反射能量大小
*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--地物温度差异
*雷达图像--后向散射回波强弱
3.阴影
阴影--可识别目标物形态和地貌形态
注不同成像机理图像阴影意义不同
光阴影热阴影雷达阴影
阴影可掩盖阴影区地物本身的色调特征
4.纹理
影像结构--由细小地物群体的色调、形状重复组合而构成的群体影像特征。
纹理：
地物影像轮廓内的色调变化频率感觉地物的表面结构特点和光滑程度
5.图型
纹形图案--由细小地物有规律地重复出现组合而成。
是地物形状、大小、色调、阴影、小水系、植被、微地貌、环境因素等的综合显示。
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
6.位置
间接解译标志：
1.地貌
（1）宏观地貌形态
⑴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。
（2）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
（3）山地组合格局
主干山脊的排列方式，如平行状、放射状等，都反映了区域构造的总体格局。
（2）微观地貌形态
山顶形态
山坡形态
沟谷形态
2.水系
水系:
一个流域范围内整个地表水网的总称，是主流、支流和更小的支沟等多级水流（水道）组合体。
一个地区的水系特征，是该地区岩性、构造和地貌形态所决定，是地质解译中最重要的解译标志之一。
•地质解译中五级水流划分：
1-3级冲沟
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
㈠.水系分析
1.水系密度—支沟间距（m）
水系总长度/单位面积（m/m2）
密集—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
中等—支沟间距100~500m岩石透水性较差，降水较少，地表有一定坡度
稀疏—支沟间距＞500m地表径流不发育，降水稀少，岩石透水性，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
一般规律：
页岩＞千枚岩、花岗岩＞砂岩＞灰岩、砾岩
2.水系的均匀性、对称性、方向性
均匀性—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
不均匀水系—地质构造复杂、岩性变化大不稳定
对称性—区域地形或大片成层岩石向一侧倾斜（单斜构造、单面山）
方向性—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
方向性明显方向性不明显
3.冲沟形态
地表径流汇合、下切形成冲沟、冲沟形态与岩性有关。
长短、宽窄、深浅
㈡.水系类型
（水系格局、水系形式）水文网的平面组合形态
与地质构造、地壳运动、岩性、地形、气候等有关对新构造运动反映尤为灵敏
•1.树枝状水系及其变态
特点：
各级支流自由发展,无明
显方向性,支流与次级支流锐角相交
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
粗疏型树枝状—不易风化，裂隙
发育的侵入岩、变质岩、砂岩区
•变种—钳状沟头树枝状—花岗岩等球形风
化明显的岩石区
•2.角状水系
主流常呈尖锐的角状
弯曲—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
砂岩、石灰岩、花岗
岩、板岩、大理岩地区
•3.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:
坚硬岩石受共轭裂隙
或断裂控制
变种—
“丰”字形
•4.平行状水系
多条支流相互平行，并以近似的角
度与主流交汇，形似马尾
大面积玄武岩流倾斜地表、
单面山层面坡、
滨海平原、
大冲积扇、
掀斜构造的倾斜面
•5.放射状及环状水系
水流从中心向四周流的离心型水系
放射状—车轮辐条状
火山锥
小的浑圆形侵入体
环状—由放射状水系发育
而成，支流环绕中心呈环状，
形似年轮
沉积岩层构成的
构造穹隆
•6.向心状水系
放射状支流由四周向中心汇集
构造盆地、局部沉降区、洼地
7.倒钩状水系
支流以钝角汇入主流且与主流流向相反
断裂控制或河流袭夺
•8.星状水系
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
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
•9.羽状水系
小冲沟密集，与支
流近直交，形似羽毛
均匀细粒结构岩
石（片麻岩）,层理、片理、劈理、
板理极发育区
•10.其它水系
扇状、
网状、
辫状…
•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
3.植被
•3.植被标志
利:
植被的选择性生长特性,某些植被与岩性
及矿产有关;
植物分布与地质构造有关;
利用植物种属可间接推断基岩岩性
弊:
掩盖岩石露头
4.水文
指某些陆地水文特征：
地下水溢出带
基岩及松散沉积物的含水性、渗透性
温泉矿泉水化学异常
土壤含水性
如：
线状排列的泉水—断层
串珠状湖泊—断裂构造
5.土壤
指狭义的基岩风化后的松散残积层
∵其颜色、色调、成分、结构、植
被等与母岩有直接关系
∴具有一定的岩性指导意义
6.人类活动遗迹
3解译的可变性与局限性
•1.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
南方湿热区
—岩溶景观
北方干旱区—单面山、嶂谷、桌状山
2.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。
4解译方法
⑴.直判法--运用直接解译标志,判断学现象。
要求出露好、影像质量高
⑵.对比法--同一图像上不同地学体类比
影像特征与地学特征对比
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
•⑶.逻辑推理法
利用地学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学属性。
可指导正确利用间接标志判定掩盖区地学现象。
5解译原则
•1.综合解译综合分析
⑴.多种遥感图像综合（采用多平台、多
比例尺、多时相、多波段图像对比研究）
⑵.目视、光学、数字解译技术综合
⑶.地、物、化、遥多源信息综合
⑷.地学解译与野外调查结合
⑸.各种解译标志综合
•2.总体观察指导局部观察
先有总体轮廓再做细部区分
宏观观察采用卫星图像
（小比例尺宏观概略性强）
细部观察用航空像片
（大比例尺有利细部观察）
重点地段重点分析
•3.先易后难循序渐进
有条理有计划选好切入点提高效率
不漏不重
⑴.从已知到未知
⑵.先易后难
⑶.先山地后平原
⑷.先构造后岩性、地层
⑸.先断裂后褶皱,先线性构造后环形构造
⑹.先岩浆岩再沉积岩后变质岩
⑺.先地表后深部
6解译程序
•1.资料准备阶段
搜集遥感（多时相多波段多比例尺
多遥感器多分辨率）；
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
2.初步解译阶段
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--遥感图像初步解译
•3.野外调查阶段
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）
4.详细解译阶段
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
•5.制图阶段--
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
借助绘图、图像处理软件屏幕解译直接成图
GIS软件
思考题
（1）判译流水地貌应注意哪些内容？
（2）遥感图像上岩溶地貌有什么特点？
（3）遥感图像上冰
升级会员 