史俊波， 康孔躍， 張輝善， 楊偉， 張杰， 劉恒軒， 任清軍

(1.四川省核工業(yè)地質局二八二大隊，德陽　618000； 2.成都理工大學沉積地質研究院，成都　610059；

3.中國地質調查局西安地質調查中心，西安　710054)

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SPOT5數(shù)據(jù)在西昆侖麻扎構造混雜巖帶填圖中的應用

史俊波1,2， 康孔躍1， 張輝善3， 楊偉1， 張杰1,2， 劉恒軒1， 任清軍1

(1.四川省核工業(yè)地質局二八二大隊，德陽618000； 2.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059；

3.中國地質調查局西安地質調查中心，西安710054)

摘要：為了加強高精度遙感圖像數(shù)據(jù)在新疆西昆侖等自然地理條件極其惡劣的高海拔、艱險地區(qū)數(shù)字填圖中的應用，提高填圖的精度及質量，以麻扎構造混雜巖帶填圖為例，運用遙感圖像預處理(大氣校正、幾何糾正、影像鑲嵌、影像融合、影像裁剪、正射糾正等)、遙感圖像增強處理(比值法、主成分分析法等)和地質信息綜合分析等方法提取巖石、地層、構造等地質信息，并指導區(qū)域地質調查野外工作的開展； 總結了SPOT5高精度圖像數(shù)據(jù)在數(shù)字填圖中的應用方法和效果，認為遙感技術在區(qū)域地質調查中起著事半功倍的作用。利用高精度遙感圖像數(shù)據(jù)不僅提高了地質體(特別是構造混雜巖塊)邊界范圍的勾繪精度，對部分非正式填圖單位的勾繪也取得一定的成效。

關鍵詞：SPOT5； 高精度圖像數(shù)據(jù)； 數(shù)字填圖； 遙感地質； 麻扎構造混雜巖帶

0引言

新疆西昆侖等自然地理條件極其惡劣的高海拔、艱險地區(qū)，通行條件極差，除新藏公路(G219)可通行車輛外，絕大多數(shù)地段的通行只能靠騎馬或徒步，部分高山及積雪覆蓋區(qū)則幾乎無法穿越。在區(qū)域地質調查中，充分利用高精度遙感圖像數(shù)據(jù)以提高填圖精度與質量就顯得尤為重要。遙感地質技術在數(shù)字填圖中能起到事半功倍的作用，地質應用優(yōu)勢尤為明顯。

西昆侖麻扎構造混雜巖帶是在1∶25萬《麻扎幅》區(qū)域地質調查過程中發(fā)現(xiàn)并厘定的[1]，它在遙感圖像中顯示的線性構造特征十分明顯。前人對麻扎構造混雜巖帶的物質組成、地質特征及演化曾做過不少研究； 但在遙感地質方面，僅在西昆侖—阿爾金成礦帶中開展過1∶10萬礦產(chǎn)資源遙感綜合調查和礦物蝕變信息提取工作[2-6]，西昆侖麻扎構造混雜巖帶的遙感地質工作幾乎還是空白。本文利用遙感技術，通過遙感圖像預處理、增強處理和地質信息綜合分析等方法對西昆侖麻扎構造混雜巖帶進行了遙感地質信息提取，并總結了SPOT5高精度圖像數(shù)據(jù)在數(shù)字填圖中的應用方法和效果，填彌補了麻扎構造混雜巖帶遙感地質工作的空白。

1區(qū)域地質概況

調查區(qū)位于青藏高原北緣印度板塊與歐亞板塊的接合部位、青藏高原西北緣的西昆侖與喀喇昆侖之間，橫跨3個Ⅰ級構造單元； 以麻扎構造混雜巖帶南、北為界，南側為塔什庫爾干—甜水海陸塊，北側為西昆侖弧盆系(柳什塔格—上其汗巖漿弧帶)。

陜西省地質調查院于2004年完成1∶25萬《麻扎幅》區(qū)域地質調查；1990―2010年許多地質工作者陸續(xù)對西昆侖—阿爾金成礦帶中開展過1∶10萬礦產(chǎn)資源遙感綜合調查和礦物蝕變信息提取工作[2-6]；以后許多遙感地質工作者又為1∶5萬區(qū)域地質調查提供了1∶5萬地質信息遙感解譯提取的技術方法[7-10]。上述地質調查成果和遙感地質解譯方法為本文的應用提供了較好的區(qū)域地質和遙感地質基礎，有助于本文的遙感解譯標志建立和遙感解譯結果驗證。圖1示出調查區(qū)的大地構造位置。

1.Ⅱ2-1塔里木盆地； 2.Ⅱ2-2塔里木西南緣前陸逆沖帶； 3.Ⅱ2-3鐵格里克中新元古代基底隆起帶； 4.Ⅲ10-1恰爾隆-庫爾良弧后裂谷盆地； 5.Ⅲ10-2奧依塔格-塔木其島弧帶； 6.Ⅲ10-3庫地-其漫于特蛇綠混雜巖帶； 7.Ⅲ10-4柳什塔格-上其汗巖漿弧帶； 8.Ⅳ1-1康西瓦-蘇巴什蛇綠混雜巖帶； 9.Ⅴ1-2玉龍塔格-巴顏喀拉前陸盆地(喀拉塔格前陸盆地)； 10.Ⅵ7-1塔什庫爾干-甜水海陸塊； 11.Ⅶ1-2昂龍崗日-班戈-騰沖巖漿弧帶； 12.Ⅶ1-3獅泉河-申扎-嘉黎蛇綠混雜巖帶； 13.Ⅶ1-6拉達克-岡底斯-下察隅巖漿弧帶； 14.Ⅶ3-1雅魯藏布蛇綠混雜巖帶； 15.Ⅶ4-3高喜馬拉雅基底雜巖帶； 16.一級構造線； 17二級構造線； 18.三級構造線； 19.水系； 20.地名； 21.調查區(qū)范圍； 22.麻扎構造混雜巖帶

圖1調查區(qū)大地構造位置示意圖[6]

Fig.1Sketch map of tectonic location of

investigation area[6]

2遙感數(shù)據(jù)源選擇

遙感數(shù)據(jù)的分辨率、時相、種類、波段組合以及增強處理方法的選擇直接影響區(qū)域地質遙感調查的精度與質量[7-10]。根據(jù)1∶5萬區(qū)域地質調查技術要求，本文采用的衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)都是1∶5萬地質信息提取及遙感解譯的基本信息源，包括：

1)法國SPOT5衛(wèi)星數(shù)據(jù)3景，其多光譜波段空間分辨率為10 m，全色波段空間分辨率為2.5 m，數(shù)據(jù)獲取時間分別為2005年10月21日、2008年11月28日和2009年8月15日。除2009年8月15日接收的數(shù)據(jù)有5%的云覆蓋外，其余2景數(shù)據(jù)均無云層覆蓋； 高山區(qū)有部分終年積雪覆蓋，積雪覆蓋率約15%。3景數(shù)據(jù)經(jīng)鑲嵌后完全覆蓋調查區(qū)。數(shù)據(jù)質量總體良好，適合用于地質信息解譯和提取。

2)美國陸地衛(wèi)星Landsat7 ETM+數(shù)據(jù)1景，其第1—5波段和第7波段空間分辨率為30 m，第8(全色)波段空間分辨率為15 m，軌道號為P148/R035，數(shù)據(jù)獲取時間為2001年5月18日。ETM+數(shù)據(jù)質量總體良好，云覆蓋率2%； 除高山區(qū)有終年積雪外(積雪覆蓋率約20%)，基本無其他干擾因素，也適合用于地質信息解譯和提取。

3遙感影像底圖制作

遙感影像底圖經(jīng)遙感數(shù)據(jù)收集—圖像預處理—大氣校正—幾何糾正—影像鑲嵌—影像融合—影像增強—標準分幅裁剪—影像底圖成圖等幾個步驟，使用ENVI5.1軟件制作完成[11]。

從不同遙感圖像的波譜特征、空間分辨率、自然地理條件等多方面考慮，衛(wèi)星圖像假彩色合成的波段組合分別為SPOT5數(shù)據(jù)B3(R)B2(G)B1(B)組合、ETM+數(shù)據(jù)B7(R)B4(G)B1(B)組合(融合SPOT5全色波段)和ETM+數(shù)據(jù)B7(R)B4(G)B1(B)組合(融合ETM+B8波段)。按國家1∶5萬標準地理分幅制作出遙感影像底圖[12-16]。

在ETM+與SPOT5數(shù)據(jù)融合的方法上，將基于濾波原理的小波變換(Wavelet)融合算法、基于亮度調節(jié)的平滑濾波(smoothing filter based intensity modulation,SFIM)融合算法與基于統(tǒng)計原理的Gram-Schmidt融合算法進行了對比。從光譜保真度和高頻信息融入度的定量分析來看，在采用Gram-Schmidt融合算法制作的遙感影像底圖中，地質體界線清晰，影像色調協(xié)調，解譯效果最理想，故實際工作中采用該方法制作的遙感影像底圖進行遙感地質解譯。

4麻扎構造混雜巖帶遙感解譯

麻扎構造混雜巖帶的遙感地質解譯主要包括巖石地層(巖塊)解譯和構造解譯2部分。

4.1巖石地層(巖塊)解譯

麻扎構造混雜巖帶由構造混合作用形成的巖石塊體和構造剪切作用形成的基質構成。不同物質成分和大小形態(tài)的巖石塊體是構成構造混雜巖帶的主體，各塊體之間的充填物質為基質[17-18]。在野外踏勘的基礎上，系統(tǒng)地建立了構造混雜巖帶相關地質體的遙感解譯標志，并系統(tǒng)地對麻扎構造混雜巖帶進行了詳細遙感解譯。在編制的遙感解譯地質圖中，各巖塊的影像特征差別迥異(表1)，利用不同塊體之間的遙感影像特征差異較好地指導了野外地質調查工作的開展(表2)。

表1　麻扎構造混雜巖帶各巖塊遙感解譯標志

表2　麻扎構造混雜巖帶各塊體遙感影像特征及野外驗證情況

續(xù)表

4.1.1巖漿弧巖塊

巖漿弧巖塊主要有侵入巖和火山巖塊體，在板塊俯沖消減碰撞過程中被擠壓、破碎。

1)侵入巖輝綠玢巖(Pβμ)塊體。該塊體呈(狹窄)條帶狀分布在新藏公路252道班北溝中，長約5.8 km，寬約0.1 km，北與安山巖和玄武巖、南與侏羅系塔爾尕組(J2t)均呈斷層接觸。

2)侵入巖黑云母花崗巖(Tγβ)塊體。麻扎構造混雜巖帶內共出露4個塊體： ①呈透鏡體狀出露在峽南橋西北一帶，長軸近EW向展布，長約2.2 km、寬約0.5 km，北與勝利橋三疊紀漿混花崗巖呈斷層接觸，南與二疊紀火山巖呈斷層接觸； ②呈狹窄條帶狀出露在賽力亞克達坂南坡，長約2.8 km，寬約50～400 m，北側與塔爾尕組(J2t)呈斷層接觸，南側與變砂巖夾大理巖、灰?guī)r塊體(Pss+gas)呈斷層接觸； ③新藏公路264 km北溝中，呈不規(guī)則狀侵入于變砂巖夾大理巖、灰?guī)r塊體(Pss+gas)中； ④新藏公路273 km和280 km處的北溝中，呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，北界被楊葉組角度不整合覆蓋，其余地段與圍巖呈斷層接觸。

3)火山巖塊體。麻扎構造混雜巖帶內火山巖塊體種類較多，主要有安山巖、玄武巖、流紋巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r等。根據(jù)巖性特征可劃分為輝綠玢巖(Pβμ)塊體，安山巖和玄武巖(Tα+β)塊體，安山巖、英安巖(Tα+ζ)塊體，玄武巖、凝灰砂巖、流紋巖(Tβ+ss)塊體，火山角礫巖(Tvb)塊體以及安山巖和凝灰?guī)r(Tα+tf)塊體?；鹕綆r塊體主要分布在峽南橋一帶，不同火山巖塊體總體呈長條狀沿NW—SE方向展布，出露面積約17 km2，各塊體之間見殘留的巖相接觸關系。另外，在新藏公路252道班北溝中分布有透鏡體狀、條帶狀安山巖和玄武巖(Tα+β)塊體，長軸沿NW向延伸，與區(qū)域構造走向一致； 長約16 km，寬約0.3 km，南與輝綠玢巖塊體(Pβμ)呈斷層接觸，北與塔爾尕組(J2t)呈斷層接觸。

4.1.2與巖漿弧相關的沉積建造巖塊

變砂巖夾綠片巖、大理巖、灰?guī)r(Pss+gas)塊體在麻扎構造混雜巖帶中分布面積最廣(約113 km2)，其巖性以深灰色、灰黑色千枚巖(或板巖)夾變質細粒砂巖為主，夾綠片巖、大理巖和灰?guī)r，變質變形較強烈，發(fā)育較緊密的褶皺。

4.1.3外來巖塊

麻扎構造混雜巖帶中的外來巖塊主要分為2類：

1)大理巖塊體(Pmb)。大理巖質地堅硬，在地形上呈正突起，以賽力亞克達坂附近出露的大理巖及峽南橋南側山坡上出露的大理巖為典型代表，均呈透鏡體形態(tài)，長軸方向與SW向構造帶一致，為無根基的外來巖塊。

2)粉砂質板巖、千枚巖片(S1Wsl)。呈NW—SE向條帶狀分布于G219國道252～263 km處北部麻扎構造混扎巖帶內，東南部和西北部與溫泉溝群地層、東北側和西南側與變砂巖夾綠片巖、大理巖、灰?guī)r(Pss+gas)塊體均為斷層接觸，長軸方向與構造線方向一致。長約20 km，寬0.7～1.9 km。巖性主要為粉砂質板巖、千枚巖。

4.2構造解譯

麻扎構造混雜巖帶是1條強變形帶，南、北邊界斷裂整體表現(xiàn)為韌性剪切性質，剪切面理總體向南陡傾，其中北邊界斷裂寬約50～200 m，長約61 km； 南邊界斷裂寬約50～150 m，長約64 km。在遙感圖像中，麻扎構造混雜巖帶規(guī)模大、延伸長、具有一定寬度，線性形跡醒目，顯示為不同紋理色調、不同地貌單元的分界(其中北邊界斷裂在峽南橋一帶表現(xiàn)為陡崖地貌)。構造混雜巖帶內線性構造密集發(fā)育、延伸穩(wěn)定、形跡醒目，多具張性、壓扭性質。NW向線性構造走向穩(wěn)定，規(guī)模較大，如安山巖、玄武巖(Tα+β)塊體、粉砂質板巖、千枚巖片(S1Wsl)的邊界斷裂等； NE向線性構造次之，一般規(guī)模較小，但影像清晰，且局部密集發(fā)育，如新藏公路273 km處北溝大理巖及黑云母花崗巖塊(Tγβ)邊界斷裂，多表現(xiàn)為右行走滑斷裂。

5解譯成果的野外驗證

在麻扎構造混雜巖帶構造地質剖面測量及路線地質調查的基礎上，對遙感解譯成果進行了系統(tǒng)驗證： ①麻扎構造混雜巖帶南、北邊界斷裂規(guī)模大，破碎帶寬，遙感解譯界線勾繪精度優(yōu)于歷史區(qū)域調查； ②由于充分利用了SPOT5圖像數(shù)據(jù)的高精度特性，麻扎構造混雜巖帶內各巖塊(體)的邊界勾繪精度與地面實況基本一致； ③通過對路線地質調查點的統(tǒng)計可知，兩者吻合率達95%以上。另外，在地形條件極其惡劣的地段合理地補充了遙感解譯路線，提高了填圖路線的控制精度及總長度，達到了1∶5萬區(qū)域地質調查的相關要求。麻扎構造混雜巖帶遙感解譯成果豐富翔實，有助于提高對構造混雜巖帶的研究程度(解譯成果見圖2，與圖2配套的遙感影像圖見圖3)。

1.安山巖、玄武巖； 2.玄武巖、凝灰砂巖； 3.安山巖、英安巖； 4.火山角礫巖； 5.火山角礫巖、凝

灰?guī)r； 6.黑云母花崗巖； 7. 輝綠玢巖； 8.大理巖(巖塊)； 9.變砂巖夾綠片巖、大理巖、灰?guī)r；

10.粉砂質板巖、千枚巖； 11.塔爾尕組； 12.楊葉組； 13.莎里塔什組； 14.黑云母二長花

崗巖； 15.大理巖(條帶)； 16.灰?guī)r(條帶)； 17.輝綠巖脈； 18.巖塊及基質； 19.韌性

剪切帶； 20.逆斷層； 21.平移斷層； 22.性質不明斷層； 23.飛來峰； 24.地質界線；

25.角度不整合界線； 26.巖相界線； 27.植物化石采集點； 28.動物化石采集點

圖2麻扎構造混雜巖帶遙感解譯成果

Fig.2Result of geological interpretation for Mazha tectonic melange belt

圖3　用于麻扎構造混雜巖帶地質填圖的遙感影像

6結論

1)在遙感影像底圖制作過程中，采用Gram-Schmidt融合法將SPOT5高精度遙感圖像數(shù)據(jù)與ETM+圖像數(shù)據(jù)進行高保真融合。融合后的圖像保持了波譜信息的一致性，不僅具有SPOT5數(shù)據(jù)的高精度特性，而且具有ETM+數(shù)據(jù)的多光譜影像特征，提高了遙感影像底圖的信息量和可解譯程度。

2)在麻扎構造混雜巖帶填圖過程中，將野外采集的各種翔實的地質資料與高精度遙感圖像相結合，能夠準確而快速地勾繪地質界線。通過高精度遙感圖像解譯，提高了對構造和地質體(特別是各種巖塊)邊界勾繪的精度。另外，對非正式填圖單位的勾繪也取得了一定的成效，如輝綠巖脈、大理巖條帶及其空間分布規(guī)律在高精度遙感圖像中也有著顯著的影像特征。

3)遙感技術在西昆侖艱險地區(qū)的基礎地質調查中起著事半功倍的作用，節(jié)約了大量的人力、物力和財力，再次證明了遙感技術在自然地理條件極其惡劣的高海拔、艱險地區(qū)數(shù)字填圖中的技術潛力和應用價值。

不足和需要改進之處在于SPOT5數(shù)據(jù)中有部分云層(西昆侖特別艱險地區(qū)氣候惡劣，很少有萬里無云的天氣)，在一定程度上影響到遙感地質解譯的效果和精度。因此，今后的工作中應注意在考慮成本的同時盡量購置無云的遙感圖像。

志謝： 本文在成文過程中得到了四川省核工業(yè)地質局二八二大隊總工程師馮永來的悉心指導，成文后成都理工大學劉登忠教授、侯明才教授對本文提出了寶貴的修改意見，在此一并表示衷心的感謝!

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(責任編輯： 劉心季)

Application of SPOT5 data to geological mapping of Mazha tectonic melange belt in West Kunlun Mountains

SHI Junbo1,2， KANG Kongyue1， ZHANG Huishan3， YANG Wei1， ZHANG Jie1,2， LIU Hengxuan1， REN Qingjun1

(1.No.282GeologicalParty,SichuanBureauofGeologyforNuclearIndustry，Deyang618000,China； 2.Instituteofsedimentarygeology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China； 3.Xi’anCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Xi’an710054,China)

Abstract:In order to strengthen the application of remote sensing to digital mapping and improve the precision and the quality of geological mapping in West Kunlun of Xinjiang, the authors, by using remote sensing image processing (atmospheric correction, geometric correction, image mosaic, image fusion, image cropping, orthophoto correction etc.), and remote sensing image enhancement processing (ratio method, principal component analysis), and the geological information, extracted much geological information from rocks, strata and tectonics, so as to guide the regional geological survey in field work. The methods applied in digital mapping and the effect of remote sensing technology were summed up. It is held that the geological remote sensing technology plays a multiplier effect in regional geological survey. Through the use of high accuracy remote sensing image data, the authors improved not only the drawing of the boundary range of geological body but also the outlining of part of informal mapping units.

Keywords:SPOT5； high precision image data； digital mapping； remote sensing geology； Mazha tectonic melange belt

作者簡介：第一 史俊波(1983-),男,碩士研究生,工程師,主要從事區(qū)域地質調查和固體礦產(chǎn)資源勘查工作。Email： 9121235@qq.com。

中圖法分類號：TP 79

文獻標志碼：A

文章編號：1001-070X(2016)01-0107-07

基金項目：中國地質調查局地質礦產(chǎn)調查評價項目“昆侖-阿爾金成礦帶地質礦產(chǎn)調查”(新疆1∶5萬J43E022019等5幅區(qū)調)(編號： 1212011120538)和“昆侖—阿爾金成礦帶地質礦產(chǎn)調查”(新疆1∶5萬J43E022021等5幅區(qū)調)(編號： 1212011120539)共同資助。

收稿日期：2014-10-08；

修訂日期：2014-12-17

doi:10.6046/gtzyyg.2016.01.16

引用格式： 史俊波,康孔躍,張輝善,等.SPOT5數(shù)據(jù)在西昆侖麻扎構造混雜巖帶填圖中的應用[J].國土資源遙感,2016,28(1)：107-113.(Shi J B,Kang K Y,Zhang H S,et al.Application of SPOT5 data to geological mapping of Mazha tectonic melange belt in West Kunlun Mountains[J].Remote Sensing for Land and Resources,2016,28(1)：107-113.)