李 琳

(福建船政交通職業(yè)學院能源工程系，福州福建350007)

從20世紀60年代至今，遙感在地學領域里已有非常廣泛的應用.在遙感圖像與地質(zhì)有關的信息中，最直觀、最多的是線性影像，主要是線性構造與斷裂.遙感圖像中解譯出的線性影像多數(shù)是構造要素的反映，主要與斷裂構造(包括節(jié)理、斷層、斷層帶)有關，其優(yōu)勢方位反映了區(qū)域構造基本輪廓，規(guī)模較大且延續(xù)性強的線性影像異常是深層構造在地表的直接表現(xiàn).因此，通過對線性影像的統(tǒng)計分析，有助于分析研究各類構造的產(chǎn)生和空間展布規(guī)律.陳華慧從遙感地質(zhì)學角度，對線性斷裂構造的解譯進行了以下歸納［1］:

(1)線性構造是指遙感圖像上那些與地質(zhì)作用有關或受地質(zhì)構造控制的線性影像.能構成線性影像的因素很多，有的與地質(zhì)構造直接有關，有的間接有關，有的則無關.在遙感圖像地質(zhì)解譯中，斷裂構造解譯的效果較為突出.解譯圖與原圖相比，解譯圖上的斷層比原圖上的多，可以有效彌補地面地質(zhì)工作的不足.

(2)線性構造是指遙感影像上那些與地質(zhì)作用有關或受地質(zhì)構造控制的線性影像.線性構造具有平直的或微彎的直線狀形態(tài)特征，這種形態(tài)特征多半通過地形、色調(diào)、影紋圖案、植被以及水系的線性變化等表現(xiàn)出來.

因此，遙感線性構造并非是孤立的地質(zhì)構造現(xiàn)象，而是具有一定的組合形式和分布規(guī)律的區(qū)域地質(zhì)構造和礦產(chǎn)的生成有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，成為遙感圖像地質(zhì)解譯中的一項重要內(nèi)容，具有重要的理論和實際意義.

1 區(qū)域地質(zhì)概況

紫金山金銅礦位于閩西南上古拗陷之西南，宣和復式背斜西南端與云霄—上杭北西向斷裂帶北西端交匯處，上杭北西向白堊紀陸相火山盆地東緣，南陽—紫金山復式背斜西南傾伏端.

出露地層主要有下震旦統(tǒng)樓子壩群、上泥盆統(tǒng)、石炭系、上三疊統(tǒng)文賓山組、白堊系下統(tǒng)石帽山群和上統(tǒng)沙縣組以及第四系.下震旦統(tǒng)樓子壩群為一套淺變質(zhì)的細碎屑巖，主要巖性為灰綠色千枚巖、變質(zhì)砂巖、變質(zhì)細砂巖.上泥盆統(tǒng)為一套濱?！獪\海相的碎屑巖，主要巖性為黃白色石英礫巖、砂礫巖和紫紅色粉砂巖.石炭系下統(tǒng)林地組為白色石英砂礫巖、石英砂巖、紫紅色粉砂巖、泥巖;中、上統(tǒng)為灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r.上三疊統(tǒng)文賓山組主要巖性為砂礫巖、含礫石英砂巖、細砂巖、泥巖，夾安山質(zhì)沉角礫凝灰?guī)r.

2 遙感影像的數(shù)字處理

2.1 數(shù)據(jù)源

綜合考慮遙感影像的地面分辨率、光譜分辨率，同時為避免氣候的干擾，有利于遙感圖像進行地質(zhì)解譯與礦化蝕變信息提取，選用1986年11月5日的Landsat－5 TM數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，軌道號為120－43.經(jīng)輻射校正、幾何校正、降噪、最佳波段選擇等預處理后得到研究所需的圖像.

2.2 圖像增強處理

研究區(qū)影像的數(shù)字處理采用ERDAS和PCI等遙感圖像處理軟件進行分析，將校正好的圖像進行直方圖均衡化拉伸，使不同地物的反差增大.反差增強后的圖像清晰、色彩豐富、層次分明、亮度適中，巖性、構造均很清楚，圖像質(zhì)量得到了明顯改善.

提取線性構造時，遙感影像中地質(zhì)體的色調(diào)、巖性、邊界、紋理等都是解譯的重點內(nèi)容.為使圖像中的線性特征突出，對研究區(qū)遙感圖像主要采用濾波方法進行處理，該方法是基于圖像頻率特征的空間增強處理法.

在圖像增強處理中，中值濾波既能消除點噪聲，又不會使邊緣模糊.經(jīng)驗表明，在地質(zhì)解譯前進行中值濾波處理，對消除孤立點噪聲的影響有著良好的改善效果［2］.因此本文在提取線性構造時，先對紫金山遙感影像進行5×5中值濾波處理，消除壓制了遙感影像的隨機噪聲，圖像邊緣得到增強，有利于線性構造特征的提取.由于拉普拉斯算子能夠增強線性體邊緣［3］，因此應用3×3拉普拉斯算子進行濾波處理，用以增強各方向的邊緣和線性構造.

3 構造信息的提取

通過分析研究區(qū)遙感影像的構造特點，為了突出原始數(shù)據(jù)中某些方向的信息，分別對圖像進行 0°、45°、90°、135°四個方向的方向性濾波處理，突出南北向、北東向、北西向與東西向的線性構造信息，以便更好地提取這些方向的紋理信息.

遙感圖像與地質(zhì)有關的信息中，最直觀、最多的是線性影像，并主要與斷裂構造(包括節(jié)理、斷層、斷層帶)有關.在遙感影像上，線性構造具有平直或略有彎曲的線性影像特征，一般較易識別.不同地貌單元直線型分界、直線型河流、顏色和色調(diào)直線型的分界、山脊和溝谷突然直線型拐彎、湖泊和地下水出露點呈線狀排列等均是斷裂構造的解譯標志［4］.由圖1可知，紫金山地區(qū)主要發(fā)育有北東(含北東東)向、北西向、東西向和南北向線性斷裂，其中北東向和北西向線性斷裂最為發(fā)育.

圖1 研究區(qū)線性構造解譯圖

⑴北東(含北東東)向線性構造:多以線性深色調(diào)或淺色調(diào)負地形，色調(diào)、影紋差異界面出現(xiàn)，一般延伸較長，受北西向斷裂切割明顯，是中寮—金山腳下斷裂帶的表現(xiàn)，為區(qū)內(nèi)主要的控巖、控礦斷裂帶.

⑵北西向線性構造:多以線性深、淺色調(diào)負地形出現(xiàn)，是赤水—石圳潭和常樹下—小金山兩條平行斷裂帶的反映.

⑶東西向線性構造:多伴以色調(diào)差異界面的負地形出現(xiàn)，影像連續(xù)性通常較差.

⑷南北向線性構造:常表現(xiàn)為較短、斷續(xù)的線性負地形影像，屬于較老的構造運動的產(chǎn)物.

將研究區(qū)的線性構造解譯圖與原圖進行對比可發(fā)現(xiàn):解譯圖中線性構造多于原圖，且其多數(shù)與斷裂以及褶皺相關.因此，可把線性構造的特征看成是地質(zhì)作用場和地質(zhì)異常的反映.

4 線性構造定量分析

由圖像解譯出的大量線性構造，在定量研究時需要進行必要的統(tǒng)計和歸納分析.本文采用基于概率論的數(shù)理統(tǒng)計方法，定量或半定量地綜合研究線性構造的長度、密度、頻度特征，能夠提高線性構造空間分布規(guī)律的正確性，使地質(zhì)解譯獲得更好的效果.通過分析以上特征，能夠降低目視解譯中主觀任意性帶來的影響，且便于與物化探資料進行對比分析和多源數(shù)據(jù)的綜合處理.以上述提取的遙感影像線性構造解譯圖像為基礎，繪制出紫金山的線性構造密度圖和頻度圖.

4.1 線性體的直方圖分析

對紫金山遙感影像線性構造解譯圖進行線性體統(tǒng)計分析，采用概率統(tǒng)計方法，統(tǒng)計解譯出的線性構造的數(shù)量(m)以及長度(L)，并將其作為繪制長度—頻數(shù)直方圖的基礎數(shù)據(jù)(圖2).

由圖2可知，長度—頻數(shù)直方圖的形態(tài)接近正態(tài)分布，說明線性構造的長度分布是隨機的，可見本文線性構造的解譯結(jié)果具有較高的可信度.

圖2 線性構造長度—頻數(shù)直方圖

4.2 線性構造密度頻度統(tǒng)計分析

在線性體數(shù)量較多，不易逐個分析落實的情況下，可采用線性構造密度圖統(tǒng)計分析方法來研究線性構造空間密度分析的數(shù)字特征和結(jié)構特征，以獲得隱伏或深部的宏觀構造信息［5］.

首先以2km為采樣間隔，對紫金山遙的感影像線性構造解譯圖進行網(wǎng)格劃分，并統(tǒng)計每個格網(wǎng)中線性構造的數(shù)目m以及總長度L(密度是指單位面積內(nèi)線性構造的總長度).將上述的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)，統(tǒng)計線性構造密度D和頻度P.單元網(wǎng)格線性構造密度和頻度統(tǒng)計計算的公式如下:

式1中S表示網(wǎng)格面積，為計算簡便，本次研究取S=1.將由此獲得的每個單元網(wǎng)格內(nèi)線性構造的頻度和密度作為屬性值賦給網(wǎng)格左上角點所對應的大地坐標點.由于紫金山的線性構造以北東向和北西向為主，因此在統(tǒng)計時沒有按照構造方位進行細分.根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，繪制了紫金山的線性構造密度圖和頻度圖(圖3、圖4).

從圖3和圖4可以看出，將解譯出的紫金山地區(qū)的線性構造密度和頻度的高值區(qū)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)兩者的高值區(qū)基本吻合，且在圖幅中的下部自北往東方向發(fā)育了一個線性體密集區(qū)，與目視解譯的北東向構造完全重合.這是從定量的角度反映出線性構造在空間密度分布的數(shù)字特征和構造特征.將線性構造解譯結(jié)果與地質(zhì)圖進行對比，從遙感地質(zhì)角度研究發(fā)現(xiàn):解譯出的線性構造大多與斷裂構造有關.從地質(zhì)研究角度進行分析，則可認為是地質(zhì)作用場和地質(zhì)異常在線性構造上的反映［6］.將紫金山遙感影像的環(huán)形構造圖與線性構造密度圖和頻度圖進行疊加，從整體上顯示出紫金山構造的空間分布以及相關關系(圖5).高值區(qū)主要分布在紫金山、羅卜嶺、1010高地、722高地附近，表明這些地區(qū)具有較為理想的金礦富集帶的地質(zhì)構造環(huán)境.

圖3 線性構造密度圖

圖4 線性構造頻度圖

5 結(jié)論

(1)通過對研究區(qū)遙感影像進行空間增強、光譜增強、輻射增強等系列處理，獲得了清晰的線性構造信息，為提取區(qū)域構造特征提供了一條有效的途徑.

(2)研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有北東(含北東東)和北西向線性斷裂，環(huán)形構造發(fā)育，且多與線性構造相交或相切，為成礦提供良好的地質(zhì)環(huán)境.通過密度和長度定量分析研究區(qū)內(nèi)的線性構造，構造解譯的可信度和分析的準確性均得到提高，使遙感地質(zhì)解譯獲得更好的效果.

圖5 環(huán)形構造與線性構造密度和頻度疊加圖

(3)可將解譯出的地質(zhì)構造信息與物、化探等資料相互結(jié)合，能夠更好地對研究區(qū)成礦條件進行分析，為遙感找礦提供更為可靠的信息，提高找礦工作效率.

［1］陳華慧.遙感地質(zhì)學［M］.北京:地質(zhì)出版社，1984.

［2］豐茂森.遙感圖像數(shù)字處理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1992.

［3］黨安榮，王曉棟，陳曉峰，等.ERDAS IMAGINE遙感圖像處理方法［M］.北京:清華大學出版社，2006.

［4］張玉君，楊建民.基巖裸露區(qū)蝕變巖遙感信息的提取方法［J］.國土資源遙感，1998，(2):46 －53.

［5］吳曙亮.溧陽火山巖盆地TM遙感圖像線性構造密度分析［J］.江蘇地質(zhì)，2000，(3):161 －164.

［6］陳建平，胡明銘，李巨初.康滇地軸中南段區(qū)域構造格架的遙感地質(zhì)統(tǒng)計分析［J］.成都理工學院學報，1999，(1):78 －81.