亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        衛(wèi)星遙感在黃河中下游河流地貌地質(zhì)遺跡調(diào)查中的應(yīng)用

        2021-04-22 03:22:38劉雪萍董穎朱雪征董曉晨陳梓慧
        衛(wèi)星應(yīng)用 2021年3期

        文 | 劉雪萍 董穎 朱雪征 董曉晨 陳梓慧

        1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 2.中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院 3.華北科技學(xué)院

        一、前言

        地質(zhì)遺跡是指在地球演化過(guò)程中,由內(nèi)、外地質(zhì)營(yíng)力作用形成的各類(lèi)地質(zhì)地貌現(xiàn)象。地球表面的不同規(guī)模和各種特征的地貌形態(tài),是地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)等地球內(nèi)營(yíng)力作用和流水、波浪、冰川和氣候等地球外營(yíng)力作用的結(jié)果,地表的巖石、土壤、河流和地貌(包括完整的和殘留的)包含著地球發(fā)展的證據(jù),使地球的歷史不斷被認(rèn)識(shí)。地質(zhì)遺跡具有突出的普遍科學(xué)價(jià)值,是人類(lèi)認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象、推測(cè)地質(zhì)環(huán)境和演變條件的重要自然遺產(chǎn)。地質(zhì)遺跡的類(lèi)型主要包括:巖土體地貌、巖石地貌、主要化石產(chǎn)地、水體地貌、火山地貌等。然而由于自然原因和人類(lèi)活動(dòng)的影響,地質(zhì)遺跡存在被破壞和消失的威脅,地質(zhì)遺跡的保護(hù)成為國(guó)內(nèi)外地學(xué)和自然保護(hù)領(lǐng)域關(guān)注的問(wèn)題,而地質(zhì)遺跡調(diào)查是地質(zhì)遺跡保護(hù)的首要內(nèi)容。

        河流地貌類(lèi)地質(zhì)遺跡是地質(zhì)遺跡的重要類(lèi)型。根據(jù)地質(zhì)遺跡與河流地貌的定義,河流地貌類(lèi)地質(zhì)遺跡是指由河流作用形成的地貌景觀。在世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)制定的《地質(zhì)遺跡全球框架》中,將河流地質(zhì)遺跡劃分為一個(gè)專(zhuān)門(mén)類(lèi)別;還有些學(xué)者將河流地質(zhì)遺跡劃分到水文分類(lèi)中;在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局編制的《重要地質(zhì)遺跡調(diào)查技術(shù)要求(暫行)》中屬于地貌景觀類(lèi)的水體地質(zhì)遺跡。黃河是我國(guó)第二條大河,是中華民族的母親河。黃河流域地形復(fù)雜,在地貌上從西到東跨越我國(guó)地貌的三大階梯,包括青藏高原東北部、黃土高原、太行山區(qū)和華北平原等地貌單元。黃河中下游是黃河流域中人口分布最集中的區(qū)域,與黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重大國(guó)家戰(zhàn)略密切相關(guān)。調(diào)查和研究黃河中下游地質(zhì)遺跡為系統(tǒng)保護(hù)黃河資源,推動(dòng)黃河自然遺產(chǎn)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

        遙感具有覆蓋范圍廣、獲取信息速度快,周期短、可重復(fù)性強(qiáng),限制條件少、手段多,信息量大的特點(diǎn),在河流地貌地質(zhì)遺跡調(diào)查中具有獨(dú)特的作用。

        二、 河流地貌地質(zhì)遺跡遙感調(diào)查方法

        地質(zhì)遺跡調(diào)查主要的技術(shù)方法包括遙感圖像預(yù)處理技術(shù)、一般的遙感圖像處理技術(shù),也包括針對(duì)地質(zhì)遺跡的特征分析解譯的技術(shù),主要表述如下。

        1.光譜特性分析

        河流地貌物質(zhì)組成的不同,形成了遙感圖像的不同地物光譜特性。這一特征是進(jìn)行河流地貌解譯的基礎(chǔ),主要河流地貌類(lèi)型的光譜響應(yīng)曲線(xiàn)如圖1所示。

        圖1 河流地貌類(lèi)型的光譜特性

        從圖中可以看出,河床、牛軛湖對(duì)光的吸收能力強(qiáng),反射率低,這是由于該類(lèi)型區(qū)域是由水體構(gòu)成,水體是遙感圖像中最醒目的圖斑;但黃河中下游含泥沙量大,較一般的河流反射率大,在遙感圖像上反而多呈淺色調(diào)(夏秋季含泥沙量較大多為黃褐色,冬春季含泥沙量較少為藍(lán)綠色)。河漫灘具有泥沙和礫石的二元結(jié)構(gòu),在反射特征上呈現(xiàn)較高的反射率,有些河漫灘含水量較大,生長(zhǎng)灌草,表現(xiàn)為植被的光譜特征;階地的光譜特征比較復(fù)雜,由階地覆蓋的物質(zhì)決定,覆蓋物有黃土、礫巖、灌木、灌草,因此單從階地的光譜特征判斷地貌類(lèi)型還不能完全確定,需要結(jié)合土地覆蓋類(lèi)型和地質(zhì)環(huán)境來(lái)確定。圖2為黃河中游(陜北)曲流河及不同季節(jié)的河流水體圖像。

        圖2 黃河中游(陜北)曲流河及不同季節(jié)的河流水體圖像(上部冬春季圖像,水體變窄,河漫灘及河心洲出露較多,水體呈藍(lán)綠色;下部夏秋季圖像,水體變寬,河漫灘及河心洲出露少,水體含沙量高,呈淺褐色)

        2.水域及河流形態(tài)特征識(shí)別

        水體指數(shù)是快速準(zhǔn)確提取水域的方法,有歸一化差值水體指數(shù)(NDWI)、修正歸一化差值水體指數(shù)(MNDWI)、增強(qiáng)型水體指數(shù)(EWI)??梢岳盟w指數(shù)快速提取水體,由于指數(shù)型方法快速簡(jiǎn)便,得到了廣泛應(yīng)用。

        流域內(nèi)水體象元的識(shí)別能夠獲取河流平面輪廓,如線(xiàn)狀、帶狀、格狀、放射狀,形成對(duì)河型類(lèi)型特征的認(rèn)識(shí)。

        3.圖像融合

        圖像的地面分辨率反映出地物尺度的識(shí)別能力。中分辨率遙感數(shù)據(jù)的分辨率為100~20m,而高分辨率遙感圖像的分辨率達(dá)到5~0.6m。由于各種遙感傳感器的設(shè)計(jì)應(yīng)用于不同的目的,其波段的選擇、傳感器的設(shè)計(jì)也有各自的特點(diǎn),即使是相同的觀測(cè)系統(tǒng),其各波段影像的空間分辨率也有所差別,如高分二號(hào)圖像,多光譜的分辨率為4m,全色波段的分辨率為1m。經(jīng)過(guò)圖像融合算法,彩色圖像地面分辨率達(dá)到1m,提高了識(shí)別河流微地貌的能力。

        4. 多時(shí)相遙感影像動(dòng)態(tài)分析

        利用遙感圖像多時(shí)相的特點(diǎn),對(duì)同一地質(zhì)遺跡不同時(shí)段的遙感影像進(jìn)行對(duì)比,可以分析出地質(zhì)遺跡演化的過(guò)程,氣候、溫度、地質(zhì)、流水等營(yíng)力作用對(duì)地貌的影響都在不同時(shí)相的遙感影像對(duì)比中有所發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證,并對(duì)未知的地質(zhì)遺跡的演化發(fā)展予以預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)。

        5.波段比值

        比值運(yùn)算可以呈現(xiàn)地貌的隱伏構(gòu)造,通過(guò)不同波段比值,突出波段間地物光譜的差異,對(duì)土壤富水性差異、微地貌變化,起到了圖像增強(qiáng)的效果。比如古河道的解譯,可以通過(guò)波段比值加以顯示。

        6.3D GIS遙感技術(shù)

        解譯地表高程起伏較大的地質(zhì)遺跡如階地、瀑布、跌水時(shí),增加數(shù)字高程模型(DEM)是有效的方法。利用3D GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三維可視化、3D虛擬現(xiàn)實(shí)分析,立體顯示地質(zhì)遺跡的地貌形態(tài),提高解譯的準(zhǔn)確度和可視性。利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)建立的河流流域的DEM,建立沿河流流向的縱剖面和垂直河流流向的橫剖面圖。從河流縱剖面上,可以看到由于巖性不同產(chǎn)生的抵抗河流侵蝕能力差異產(chǎn)生的巖檻、跌水和瀑布等地質(zhì)遺跡;河流橫剖面圖可以識(shí)別河漫灘、江心洲、階地等地質(zhì)遺跡(圖3)。

        圖3 河流橫剖面圖

        三、調(diào)查成果與分析

        黃河中游起點(diǎn)在內(nèi)蒙古托克托縣河口鎮(zhèn),中游分界點(diǎn)在鄭州桃花峪,桃花峪之下為下游,孟津以下為黃河三角洲。

        黃河中游的大部分地區(qū)位于黃土高原,地勢(shì)在100~2000m,主要由黃土高原、秦嶺及太行山等構(gòu)成。河口至禹門(mén)口一段流經(jīng)晉陜峽谷,受到下切和側(cè)蝕的作用,發(fā)育了典型的曲流;禹門(mén)口至三門(mén)峽區(qū)間,黃河河谷擴(kuò)展,水流緩慢,汾河、洛河、涇河、伊洛河等支流在此匯聚,河段在汾渭平原迂回?cái)[動(dòng),形成了自由曲流。

        黃河下游河道位于華北斷塊沉降區(qū),通過(guò)開(kāi)封凹陷、東明斷陷及魯西隆起等地質(zhì)構(gòu)造單元,在自然營(yíng)力和人類(lèi)活動(dòng)雙重機(jī)制作用下,黃河下游河道已發(fā)展演變?yōu)榕e世聞名的地上懸河,是由典型的游蕩性河床向彎曲型河床過(guò)渡的河道。

        黃河三角洲地勢(shì)西南高東北低,與黃河入海的方向相一致。由于黃河尾閭擺動(dòng)的影響,這里的地面形成許多溝壑交錯(cuò)的廢棄河道及防水堤壩,雖經(jīng)多年風(fēng)雨剝蝕、人為填補(bǔ),至今仍見(jiàn)崗、坡、洼相間分布的地形,以及波浪漣漪狀的地貌。黃河帶來(lái)的大量泥沙,使三角洲平均每年以2~3km的速度向渤海推進(jìn),形成大片的新增陸地。

        本文選擇了5個(gè)地點(diǎn)作為地質(zhì)遺跡遙感調(diào)查的研究區(qū),研究區(qū)內(nèi)典型地質(zhì)遺跡見(jiàn)表1。

        表1 調(diào)查區(qū)典型地質(zhì)遺跡列表

        1.山地曲流地質(zhì)遺跡

        山地曲流地質(zhì)遺跡主要解譯河流的平面形態(tài),從河流蜿蜒度判斷河流的彎曲度。河流蜿蜒度是指河床中心線(xiàn)長(zhǎng)度與河床兩端之間直線(xiàn)距離之比。

        晉陜峽谷段的黃河是典型的山地曲流(圖4)。在陜西延川縣附近,黃河呈現(xiàn)有7個(gè)大彎,永和關(guān)彎、乾坤彎、盤(pán)龍彎、仙人彎等,此段蛇曲彎多且彎曲程度高,彎曲度最高達(dá)到320°,乾坤彎處連續(xù)彎曲形成“S”形大彎,經(jīng)計(jì)算此段河流蜿蜒度為2.63,這個(gè)數(shù)值在晉陜峽谷多個(gè)河曲中最高,其彎曲程度表明了河流的流水作用不斷側(cè)蝕的河流發(fā)展變化過(guò)程;在一個(gè)區(qū)域內(nèi)有連續(xù)的多個(gè)彎曲在深切曲流中較為稀有,具有典型性。山地曲流的形成更多是受到地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng),地殼抬升,曲流深切到基巖中而形成的。在地質(zhì)構(gòu)造和流水作用的共同影響下,形成了奇特的深切河流形態(tài)的地貌景觀。在山地曲流巖壁發(fā)育凹槽、曲流中心灘、邊灘,是曲流地質(zhì)遺跡的不同地貌景觀。

        圖4 晉陜峽谷的黃河曲流

        2.階地地質(zhì)遺跡

        河流下切侵蝕使原先的河谷底部(河漫灘或河床)超出一般洪水位以上,呈階梯狀分布在河谷谷坡上,這種地形為河流階地。河流階地是第四紀(jì)地質(zhì)時(shí)期的河流遺跡,黃河多個(gè)區(qū)域有明顯的階地。階地沿河呈條帶分布在河谷兩側(cè),與河床縱向平行,多次地殼運(yùn)動(dòng)、氣候變化等原因引起的河床下切或堆積變化,形成了多級(jí)階地。從圖5 的遙感圖像上可以看出,階地條帶的寬窄特征有所不同,階地一般階面平坦,覆蓋物多為第四紀(jì)土壤,下層為河漫灘堆積的礫石層,最下層為基巖。一般來(lái)說(shuō),河谷中高程最高的時(shí)代最老的階地,位于谷坡之上,形態(tài)不完整;靠河近的階地是年輕的階地,色調(diào)較淺,有一定的連續(xù)性。

        圖5 黃河中游(陜北-山西)白家峁、-神山村段河流階地衛(wèi)星遙感影像圖

        3.剖面形態(tài)地質(zhì)遺跡

        剖面形態(tài)地質(zhì)遺跡指從河流縱剖面或橫剖面上觀察地質(zhì)遺跡的方法,包括瀑布、跌水、巖檻與壺穴。這類(lèi)地質(zhì)遺跡在河床之中,由地勢(shì)變化引起。地貌特征為地表起伏較大、分布規(guī)模較小,需要高分辨率的遙感影像和DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行綜合解譯。

        瀑布是斷層差異形成的河流從高處泄落的地貌景觀。河流在發(fā)育過(guò)程中發(fā)生斷層,河床的局部高差發(fā)生變化,河水垂直或近似垂直傾瀉形成瀑布。

        壺口一帶出露的基巖主要是三疊系中部的紙坊組、銅川組地層,其巖性主要為砂巖、泥巖、頁(yè)巖互層。砂巖較為堅(jiān)硬,頁(yè)巖松軟破碎,易遭流水侵蝕,在險(xiǎn)峻的峽谷中,奔騰的激流在垂直下切時(shí)遇到軟硬相間巖石交替沉積的地質(zhì)條件,其堅(jiān)硬巖石易形成巖坎,也是斷崖裂點(diǎn),較軟的巖層則因激流侵蝕而深凹。

        巨大河流落差使河水形成了高速?lài)娚涞钠扑轱w沫,飛沫的反射率比河水高,改變了水體光譜的吸收特性,在遙感圖像上瀑布的區(qū)域顯示為白色的高反射圖斑,與瀑布周邊的河水形成了明顯差異,瀑布的這一光譜特征是進(jìn)行瀑布解譯的重要特征(圖6)。

        圖6 壺口瀑布衛(wèi)星遙感影像

        因受瀑布水流作用的影響,在壺口瀑布的位置區(qū)域產(chǎn)生了多種地貌,包括邊灘、沖蝕凹槽、側(cè)蝕洞穴、巖檻與壺穴巖、谷中谷等地質(zhì)遺跡。利用遙感影像和DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合,形成區(qū)域裂點(diǎn)前后1600m縱剖面地形高程變化,為解譯地質(zhì)遺跡增加輔助信息(圖7)。

        圖7 河流瀑布區(qū)域縱向剖面示意圖

        4.辮流地質(zhì)遺跡

        在河口或沖積平原上橫斷面放寬,河流流速降低,水流散亂,河床分成許多河汊,寬窄相間,形如發(fā)辮,這樣的河型稱(chēng)為辮流,也叫游蕩型河段。辮流在山區(qū)和平原都有存在。

        禹門(mén)口位于山西省河津市西北和陜西省韓城市北部的黃河峽谷中,為黃河晉陜峽谷的南端出口。黃河從這里流出晉陜峽谷,擺脫兩岸夾山束縛,形成流路不定的大河辮狀交織水流(圖8)。韓城斷裂與黃河河谷相交,晚更新世該斷裂活動(dòng)使龍門(mén)山體抬升,黃河在禹門(mén)口形成裂點(diǎn)溯源侵蝕,不斷向上游溯源侵蝕。禹門(mén)口的辮流是典型的平原型河流地質(zhì)遺跡。

        圖8 禹門(mén)口黃河辮流遙感影像

        禹門(mén)口有著特殊的歷史文化價(jià)值。禹門(mén)口也叫龍門(mén),是大禹劈山治水和鯉魚(yú)跳龍門(mén)等中華文化歷史故事的地理地點(diǎn)。從科學(xué)性和文化價(jià)值及觀賞性上,禹門(mén)口的地質(zhì)遺跡應(yīng)得到重視并應(yīng)盡快加以保護(hù)。

        5.平原曲流地質(zhì)遺跡

        在河流中下游的平原地區(qū),地質(zhì)遺跡的類(lèi)型有辮流、平原蛇曲、牛軛湖,在自然條件下,曲流彎曲、變直、下移是一個(gè)周期迂回過(guò)程,發(fā)生變化的時(shí)間周期與氣候、地質(zhì)條件有關(guān)。與山區(qū)曲流的變化相比,平原曲流變化的周期更短,多則百年,少則幾十年。圖9為黃河靈寶市以北三門(mén)峽以東段河道不同年份的遙感影像對(duì)比,從圖中可以看到河曲在圖像上呈現(xiàn)很深的色調(diào),其演變形跡在圖像上表現(xiàn)為一條條明暗相間的弧形條帶,沙壩收斂的一方指向河流上游,撇下的一方指向河流下游,隨著多年流水環(huán)流作用使河流曲流上下河段越來(lái)越接近,形成狹窄的曲流頸,洪水時(shí)曲流頸被沖開(kāi),河道裁彎取直,出現(xiàn)了沉積迂回扇、牛軛湖、曲流等地質(zhì)遺跡。

        圖9 平原曲流與牛軛湖發(fā)育形成過(guò)程

        6. 三角洲地質(zhì)遺跡

        三角洲位于河流的河口地區(qū),是河流入海的河流末端堆積體。三角洲的形成是河口區(qū)的堆積作用超過(guò)侵蝕作用的結(jié)果。河流帶來(lái)的大量泥沙沉積物,在河口外海濱區(qū)水深較淺坡度平緩的河口區(qū)堆積形成了扇形三角洲。通過(guò)查看多個(gè)時(shí)期遙感圖像顯示的不同色調(diào),分析沉積物覆蓋的植被生長(zhǎng)的差異和土地利用特點(diǎn),識(shí)別黃河三角洲多種地質(zhì)遺跡,包括亞三角洲堆積體、河流故道、三角洲消長(zhǎng)和海岸帶變遷(圖10、11)。

        圖10 黃河三角洲遙感影像河流故道示意圖

        圖11 1980、1990、2000、2010年黃河三角洲遙感影像

        四、結(jié)論

        河流地貌類(lèi)地質(zhì)遺跡是區(qū)域宏觀的,同時(shí)具有不同尺度。利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查時(shí),從面、線(xiàn)、點(diǎn)逐步進(jìn)行分析,根據(jù)其基本形態(tài)、展布規(guī)律和空間關(guān)系、時(shí)間動(dòng)態(tài)演化及與周邊環(huán)境的聯(lián)系,是解譯地質(zhì)遺跡的形態(tài)并分析成因的有效方法。

        黃河中下游的地質(zhì)遺跡非常豐富,涵蓋了河流地貌的主要類(lèi)型,利用衛(wèi)星遙感圖像并結(jié)合地質(zhì)資料和前人的研究成果,對(duì)比不同時(shí)期的遙感圖像,能夠發(fā)現(xiàn)河流演變的過(guò)程和地質(zhì)遺跡的狀況。黃河的地質(zhì)發(fā)育史長(zhǎng)達(dá)約170萬(wàn)年,歷經(jīng)黃河雛形期、河湖并存期、青藏高原隆起期、黃河黃沙期,歷史上黃河決口泛濫約1500次,較大的改道二、三十次,其中有六次重大改道,因此,黃河流域水系的變化反映了區(qū)域地貌、地質(zhì)變化的關(guān)聯(lián),同時(shí)也對(duì)中國(guó)歷史的發(fā)展產(chǎn)生了很大影響。因此黃河的地質(zhì)遺跡是非常獨(dú)特和典型的,并具有源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的文化內(nèi)涵。

        黃河中下游地質(zhì)遺跡資源豐富,但是還沒(méi)有得到系統(tǒng)性的挖掘和保護(hù),結(jié)合黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的國(guó)家重大需求,黃河流域的地質(zhì)遺跡在科學(xué)研究和科普上的價(jià)值將為鄉(xiāng)村振興和弘揚(yáng)黃河文化發(fā)揮重要作用。

        99精产国品一二三产品香蕉| av无码一区二区三| 亚洲欧美日韩中文v在线| 国产精品电影久久久久电影网| 日韩一级137片内射视频播放| 精品国产一区二区三区av免费| 国产一区二区三区视频网| 精品亚洲国产成人蜜臀av | 好吊妞无缓冲视频观看| 中文天堂在线www| 亚洲v日本v欧美v综合v| 丰满熟妇人妻av无码区| 日本一区二区免费看片| 超碰人人超碰人人| 国产午夜精品一区二区三区嫩草| 在线观看91精品国产免费免费| 911国产在线观看精品| av免费看网站在线观看| 一区二区三区四区在线观看日本| 国产成人a在线观看视频免费| 亚洲另类激情综合偷自拍图| 91久久精品国产性色tv| 一区二区三区中文字幕脱狱者| 中文字幕无线码一区二区| 人妻少妇不满足中文字幕| 91视频香蕉| 精品国产乱码一区二区三区| 日本本土精品午夜视频| 国产情侣一区二区| 一区二区三区国产亚洲网站| 中文字幕第一页亚洲| 国产精品久久夜伦鲁鲁| 婚外情长久的相处之道| 一本色道无码道dvd在线观看| 久久精品亚洲乱码伦伦中文| 亚洲欧美国产日产综合不卡| 不卡av一区二区在线| 国产放荡对白视频在线观看| 国产精品美女久久久久久久久| 99久久综合国产精品免费| 国产一区二区三区精品成人爱 |