張燦,李志軍,高一鳴,韓澤偉
(1.成都理工大學(xué)地球與科學(xué)學(xué)院, 四川成都610059; 2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京100037)
研究區(qū)地處西藏阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)的東北部,藏北高原腹地的南羌塘高原湖盆區(qū),班公錯-怒江結(jié)合帶與雅魯藏布江結(jié)合帶之間,海拔一般為4800m~5200m。工作區(qū)屬山地寬谷湖盆地貌,測區(qū)內(nèi)有岡底斯山脈呈北西-南東向展布。地形切割較強(qiáng)烈,相對高差大,雪線高度約6000m,沿這些山峰長年積雪,發(fā)育典型的山岳冰川,具有各種類型的冰川地貌。區(qū)內(nèi)出露的地層主要有下二疊統(tǒng)昂杰組、中二疊統(tǒng)下拉組、侏羅統(tǒng)捷爾觸巖組、下侏羅統(tǒng)巴秋巖組、中-上侏羅統(tǒng)拉貢塘組、上侏羅統(tǒng)則弄群、多尼組、下白堊統(tǒng)郎山組、上白堊統(tǒng)競柱山組和第四系。發(fā)育的構(gòu)造以北西-南東向的斷層為主,并發(fā)育有南北向的次級斷裂,局部小型的斷裂和褶皺發(fā)育[1]。在區(qū)域成礦背景上分屬岡底斯多金屬成礦帶和雅魯藏布江多金屬成礦帶,故區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富。區(qū)內(nèi)環(huán)境自然條件十分惡劣,借助遙感技術(shù)可大大提高工作效率。
調(diào)查結(jié)果顯示獅泉河的上源為印度河,是阿里地區(qū)主要大河之一。發(fā)源于岡仁波齊峰以北的冰川湖,最終流入克什米爾地區(qū)。獅泉河流域地處荒漠和半荒漠地帶,常年干旱少雨,河水整體呈現(xiàn)出無污1染、清晰度高等特點(diǎn),深水區(qū)能見度可達(dá)3m。研究區(qū)雨季主要集中在8月份,區(qū)內(nèi)水資源主要為獅泉河水系及其支流,河水除來自雨水和高山冰川融水以外,還來自地下水補(bǔ)給。其中獅泉河水庫為研究區(qū)內(nèi)主要的水資源蓄積點(diǎn),儲蓄量大發(fā)電穩(wěn)定,獅泉河水電站為本鎮(zhèn)的主要電力來源。
由于近年來蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣降水、放牧活動、等因子的影響,植被系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞,主要表現(xiàn)為草場斑禿化、石漠化和沙漠化,出現(xiàn)大量裸地,導(dǎo)致草原植被質(zhì)量下降、草場負(fù)擔(dān)能力降低。盡管處于高原惡劣的生存環(huán)境中,野生動物仍很多,其中不少為國家一、二級保護(hù)動物,主要出現(xiàn)的動物有藏羚羊、黃羊、野驢等。阿里地區(qū)的氣候條件特殊,日照時間較長,太陽能資源及其豐富,自1990年以來,阿里地區(qū)相繼建成多個太陽能發(fā)電站,曾成功實施了“科光工程”“阿里廣電工程”等系列太陽能專項計劃[2]。本地區(qū)利用太陽能資源的主要方式表現(xiàn)為:太陽能發(fā)電、太陽能灶、太陽能暖房、太陽能熱水器、太陽能建筑一體化、太陽能輻射地板等。
圖1 自然資源分布圖
數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)源是Landsat-8 OLI遙感數(shù)據(jù)、資源一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在選擇數(shù)據(jù)時優(yōu)先選用云量和積雪最少的影像,提高圖像處理的準(zhǔn)確度。在遙感圖像使用前先要進(jìn)行預(yù)處理工作,對圖像進(jìn)行定標(biāo)、輻射校正,消除由于傳感器飛行狀態(tài)所造成的影響,進(jìn)而進(jìn)行大氣校正,消除大氣氣分子和氣溶膠以及水蒸氣、氧氣、二氧化碳、甲烷和臭氧等對地物的散射和反射影響,還原地表實際亮度值。最后進(jìn)行幾何校正,確定影像實際位置,消除由于地形起伏所造成的像點(diǎn)位移。在波段選擇上用741波段進(jìn)行顯示,在不同波段對比之后發(fā)現(xiàn)這種波段組合可減少各個地層間的相關(guān)性,進(jìn)而使得處理效果更加明顯。提取之前所進(jìn)行的預(yù)處理主要目的是提高結(jié)果的可靠度,文次處理工作在ENVI遙感圖像處理軟件上完成。
在調(diào)查過程中分別提取出了研究區(qū)的植被、水體、和風(fēng)成沙,利用歸一化NDVI指數(shù)(B4-B3)/(B4+B3),提取了植被覆蓋區(qū)域,NDVI的計算結(jié)果在(-1,1)之間,(-1,0)范圍內(nèi)表示地面物體對可見光具有高反射,主要有云、雪等。0值代表地面物體為巖石和裸露地,NDVI>0表示為植被,此值越大表明植被覆蓋濃度越高。進(jìn)而使用中值濾波使提取結(jié)果更加準(zhǔn)確,最后增強(qiáng)顯示。植被在水體發(fā)育的區(qū)域植被覆蓋度高。利用Landsat8熱紅外波段數(shù)據(jù),采用地表溫度反演的方法提取了研究區(qū)風(fēng)塵沙的分布范圍,在NDVI的計算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了地表比輻射率計算,結(jié)合熱紅外波段輻射亮度圖像再進(jìn)行同溫度下黑體輻射亮度計算,最終提取出研究區(qū)出現(xiàn)的沙漠地。關(guān)于水體的提取,采用短波紅外波段B5代替近紅外波段B4,組成歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI),公式為MNDWI=(B2-B5)/(B2+B5)最后結(jié)合密度分割的方法提取了研究區(qū)水體的分布范圍[3],具體結(jié)果見圖1。
研究區(qū)內(nèi)的植被主要分布在研究區(qū)的北部,面積約152.2 km2。以低矮灌木為主,在水體發(fā)育的區(qū)域植被覆蓋度高,呈帶狀和團(tuán)塊狀區(qū)域分布,水庫下游部分區(qū)域出現(xiàn)少量喬木,水庫上游為大面積河灘地,雨水沖刷嚴(yán)重,大量碎石分布,磨圓度較高,推測經(jīng)歷了長距離搬運(yùn),植被分布情況從整體上看,存在退化趨勢,其主要原因為過度放牧和自然沙漠化。風(fēng)成沙主要分布在研究區(qū)的西南部圖幅的左下幅,主要集中在山坡下部以及河谷兩側(cè),分布面積約為57.6km2。推斷出研究區(qū)的風(fēng)向主要為北西向,溝谷位置內(nèi)的風(fēng)成沙有逐年增厚的趨勢,沙漠化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的水體主要為獅泉河水庫,水體能見度較高,位于獅泉河鎮(zhèn)的北東向,水庫的終端建設(shè)有水電站,總庫容量為1.85億m3。整個研究區(qū)的資源環(huán)境承載能力存在退化趨勢,草地資源在區(qū)域荒漠化過程中逐漸減少,荒漠化和草資源的相互影響最終導(dǎo)致環(huán)境承載能力下降。本次野外驗證路線總長度為114km,覆蓋范圍較廣,基本覆蓋研究區(qū)大部分區(qū)域,途徑獅泉河水庫,和多個植被和風(fēng)成沙控制點(diǎn),驗證結(jié)果與提取結(jié)果一致。
在本次多門類自然資源調(diào)查中,遙感技術(shù)發(fā)揮了很大作用,節(jié)省了大量人力物力,提高了地質(zhì)工作者的效率。區(qū)內(nèi)草資源退化和荒漠化加劇,二者相互影響,最終導(dǎo)致該地區(qū)的自然環(huán)境承載能力降低。遙感技術(shù)在多門類自然資源的調(diào)查中具有很大的優(yōu)勢,尤其是在西藏這種環(huán)境條件特殊的地方能很好的輔助進(jìn)行資源調(diào)查,可為多門類自然資源調(diào)查提供技術(shù)支撐。