欒卓然，呂鳳軍，趙志遠(yuǎn)，王夢(mèng)然

(1.河北地質(zhì)大學(xué)河北省戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050031；2.河北地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，石家莊 050031；3.河北水文工程地質(zhì)勘察院，石家莊 050021；4.河北省水文工程地質(zhì)勘查院，石家莊 050021)

0 引言

近年高光譜分辨率、高空間分辨率、中等空間分辨率等多源遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)成為資源勘查的有效信息源[1-7]，與之配套的提取遙感地質(zhì)信息的技術(shù)方法研究不僅成為學(xué)科前沿[8-11]，而且成為了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查的主要技術(shù)支撐和有效手段[1,4-6,12-14]。高質(zhì)量的遙感數(shù)據(jù)是獲取準(zhǔn)確地質(zhì)信息的前提[15]。目前，在時(shí)相選擇上更多考慮避開云、雨、霧霾、雪天等自然條件因素。但是，利用多時(shí)期特別是不同季節(jié)，不同氣象條件的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)遙感解譯、提取地質(zhì)信息研究成果較為罕見，特別是在干旱、半干旱地區(qū)進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)和時(shí)相的選擇時(shí)，很少考慮降雨前后對(duì)各種地質(zhì)信息提取的影響。隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，可以用于遙感地質(zhì)信息提取的數(shù)據(jù)日益豐富，已經(jīng)能夠達(dá)到3～7天內(nèi)獲取相應(yīng)遙感數(shù)據(jù)的要求，為研究利用不同氣象條件下的遙感數(shù)據(jù)提取地質(zhì)找礦信息奠定了基礎(chǔ)。本文以河北省圍場(chǎng)地區(qū)為研究區(qū)，對(duì)比分析降雨對(duì)遙感成礦地質(zhì)信息提取結(jié)果的影響，以期為未來遙感地質(zhì)工作優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)源篩選提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省北部，承德市圍場(chǎng)滿族蒙古族自治縣。屬燕山山脈東段北麓的中低山—中山區(qū)，海拔標(biāo)高一般為800～1400 m，相對(duì)高差一般為200～400 m，地勢(shì)起伏較大。春季多風(fēng)沙，干旱無雨，雨季多集中在7—8月份，年平均降水量400 mm左右。

研究區(qū)地處華北陸塊(Ⅱ3)北緣[16-17]，屬華北陸塊北緣中段成礦帶[18-21]。斷裂構(gòu)造以NE向?yàn)橹?，其次為NNE向和EW向。區(qū)內(nèi)出露地層主要有侏羅系張家口組，巖性以酸性、偏堿性火山熔巖及火山碎屑巖為主，底部為雜色砂礫巖；其次為白堊系義縣組，下部巖性為灰褐色輝石安山巖夾灰褐色安山質(zhì)角礫巖、集塊巖，上部為綠色氣孔-杏仁狀安山巖；少量九佛堂組出露在中西部，巖性為一套湖相正常碎屑沉積巖，夾有安山巖層；新生界主要分布于河谷兩岸、山麓及溝谷地帶。中深成酸性、中酸性侵入巖在區(qū)內(nèi)分布最廣，其次為淺成—超淺成酸性、亞堿性侵入巖；潛火山巖在區(qū)內(nèi)也較發(fā)育，主要為晚侏羅世和白堊世潛火山巖(圖1)。

圖1 工作區(qū)區(qū)域礦產(chǎn)圖Fig.1 Map showing regional mineral resources distribution

2 數(shù)據(jù)源與遙感地質(zhì)信息提取方法

2.1 數(shù)據(jù)源

由于本項(xiàng)目主要研究降雨對(duì)遙感地質(zhì)信息提取的影響，因此需要根據(jù)工作區(qū)氣象資料、結(jié)合工作區(qū)各種遙感衛(wèi)星過境時(shí)間及遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量，分別利用降雨前、隆雨后的遙感影像，提取工作區(qū)遙感地質(zhì)信息。依據(jù)天氣網(wǎng)的歷史天氣查詢功能和地理空間數(shù)據(jù)云OLI、SPOT、Pleiades-1A、Pleiades-1B遙感數(shù)據(jù)查詢結(jié)果，查詢了每景數(shù)據(jù)獲取前9天降雨信息，在此基礎(chǔ)上選擇表1中衛(wèi)星數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)源。

表1 遙感數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)質(zhì)量Table 1 Schedule of remote sensing data types and quality

2.2 數(shù)據(jù)處理

高分辨率遙感數(shù)據(jù)處理以SPOT-6為例。首先對(duì)SPOT-6的全色和多光譜遙感圖像分別進(jìn)行正射校正。檢查正射校正后的遙感圖像校正精度是否滿足項(xiàng)目要求；同時(shí)檢查正射校正后全色和多光譜圖像重疊度是否良好。將符合要求的校正后全色和多光譜結(jié)果進(jìn)行Pansharp方式融合，融合后即得到遙感圖像處理結(jié)果。

中分辨率LandSat-8遙感數(shù)據(jù)處理方式，首先對(duì)多光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正，再對(duì)輻射校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，大氣校正采用ENVI軟件FLAASH模塊進(jìn)行處理。將處理后的多光譜數(shù)據(jù)和全色數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到15 m空間分辨率的融合后遙感數(shù)據(jù)。將融合后的Landsat-8數(shù)據(jù)進(jìn)行正射校正得出中分辨率遙感數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

2.3 遙感地質(zhì)信息與蝕變異常信息提取方法

常規(guī)的遙感地質(zhì)信息提取包括巖性、地層、線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造等地質(zhì)信息的遙感解譯，文中以目視解譯的方法來對(duì)比研究降雨前后典型遙感地質(zhì)信息解譯標(biāo)志的差異。

本文采用“改進(jìn)去干擾主分量門限法”[22-23]流程提取工作區(qū)蝕變遙感異常。該方法包括大氣校正、去壞像元、去干擾因素、選擇主成分分析、異常切割、去孤立點(diǎn)、自動(dòng)矢量化等過程。影像中的植被信息是影響蝕變遙感異常提取的主要因素，其次工作區(qū)居民地、耕地信息也將影響蝕變遙感異常提取的結(jié)果。因此利用遙感數(shù)據(jù)提取蝕變遙感異常前，需抑制影像中上述干擾因素。不同時(shí)相獲取的遙感數(shù)據(jù)，去除影響因素所用波段或增強(qiáng)方案、切割閥值略有差異(表2)。

表2 雨前、雨后遙感數(shù)據(jù)蝕變遙感異常掩膜方法和切割閾值Table 2 Statistics of remote sensing anomaly mask results and cutting threshold of remote sensing data from images taken before and after rainfall

2.4 巖礦石雨前雨后實(shí)測(cè)波譜方法

為驗(yàn)證巖礦石雨前、雨后波譜特征的變化，本次研究應(yīng)用FieldSpec 3便攜式光譜輻射計(jì)進(jìn)行野外和室內(nèi)測(cè)量。室外測(cè)量選擇可能存在礦化蝕變處的蝕變遙感異常點(diǎn)和8處已知的礦點(diǎn)進(jìn)行野外檢查，對(duì)金礦點(diǎn)、螢石礦點(diǎn)、灰?guī)r礦點(diǎn)處的鐵染異常進(jìn)行了野外波譜測(cè)量，同時(shí)采集了相關(guān)的典型巖石樣品。野外對(duì)同一波譜測(cè)試點(diǎn)分別測(cè)試了雨前和雨后巖礦波譜數(shù)據(jù)，并且在每一測(cè)試點(diǎn)分別采取多距離多次波譜測(cè)試，盡可能選取測(cè)試點(diǎn)圍巖或周邊巖性差別明顯的測(cè)試點(diǎn)測(cè)試波譜數(shù)據(jù)。

(1)模擬雨前巖礦石波譜測(cè)量

把野外采回的巖礦石樣品曬干，在巖礦鑒定切片處利用ASD波譜儀的接觸式探頭進(jìn)行巖礦石波譜測(cè)量。該波譜測(cè)量結(jié)果可以代表雨前實(shí)測(cè)波譜數(shù)據(jù)。

(2)模擬雨后巖礦石波譜測(cè)量

在整理箱中放入清水，把巖礦石樣品放入水中浸泡直至完全浸泡，浸泡時(shí)間約3天。再把浸泡后的巖石取出來，放到陰涼通風(fēng)處晾曬1～3天，使得巖礦石表面干燥。在巖礦鑒定切片處利用ASD波譜儀的接觸式探頭分別測(cè)試了晾曬1天、3天的巖礦石的波譜數(shù)據(jù)。該波譜測(cè)量結(jié)果可以代表雨后1天、雨后3天巖礦石實(shí)測(cè)波譜數(shù)據(jù)。

3 遙感地質(zhì)信息提取結(jié)果與分析

3.1 蝕變遙感信息提取結(jié)果分析

3.1.1 主成分特征向量對(duì)比分析

利用“改進(jìn)去干擾主分量門限法”提取工作區(qū)蝕變遙感異常的關(guān)鍵是主成分變換的特征向量是否能夠反映出蝕變異常[23-24]。因此，對(duì)雨前雨后主成分變換的特征向量特征進(jìn)行對(duì)比，能夠定量說明降雨對(duì)蝕變異常提取的影響。

(1)鐵染異常主成分分析特征向量對(duì)比

利用遙感數(shù)據(jù)提取的鐵染異常主要是指含過渡性金屬離子有關(guān)異常，該類異常診斷性波譜位于400～1100 nm區(qū)間。根據(jù)現(xiàn)有鐵染異常提取理論，鐵染異常要利用含過渡性金屬陽離子在450 nm、550 nm、700 nm及870 nm波長(zhǎng)處的吸收峰，該吸收峰與OLI遙感數(shù)據(jù)2、3、5波段對(duì)應(yīng)。由于過渡性金屬陽離子在OLI遙感數(shù)據(jù)的2波段、3波段、5波段形成吸收峰，那么其在相鄰波段1、4、6波段形成反射峰，因此，利用差值方法增強(qiáng)與過渡性金屬元素陽離子有關(guān)的異常信息，即間接提取鐵染異常。利用2、4、5、6波段組合主成分分析提取鐵染異常主要考查2、4或2、6波段特征向量值的大小。該數(shù)值絕對(duì)值越大，說明2、4或2、6波段在對(duì)應(yīng)主分量信息貢獻(xiàn)越大，提取的鐵染異常可靠性越高[22-25]。

本次工作，分別選擇雨前雨后3景遙感數(shù)據(jù)提取了工作區(qū)鐵染異常。3景雨前遙感數(shù)據(jù)2、4、5、6波段組合的主成分特征向量見表3。3景雨后遙感數(shù)據(jù)的2、4、5、6波段組合的主成分特征向量見表4，所用的3景遙感數(shù)據(jù)均可以提取工作區(qū)的鐵染異常。

表3 雨前遙感數(shù)據(jù)2、4、5、6波段主成分分析特征向量Table 3 Eigenvector of principal component analysis of data of band 2, 4, 5, 6 of remote images taken before rainfal

表4 雨后遙感數(shù)據(jù)2、4、5、6波段主成分分析特征向量Table 4 Eigenvector of principal component analysis of band 2, 4, 5, 6 from remote sensing images taken after rainfall

上述分析表明，利用雨后或雨后3天遙感數(shù)據(jù)提取鐵染異常結(jié)果較為合理。

(2)羥基異常主成分分析特征向量對(duì)比

利用遙感數(shù)據(jù)提取的羥基異常主要是指含羥基基團(tuán)、碳酸根基團(tuán)蝕變礦物，如高嶺石、絹云母、綠泥石等。該類異常診斷性波譜位于2000～2400 nm波長(zhǎng)區(qū)間。根據(jù)現(xiàn)有羥基異常提取理論，羥基異常要利用羥基(或金屬+羥基)、碳酸根離子團(tuán)在2200 nm、2350 nm波長(zhǎng)處的吸收峰，該吸收峰與OLI遙感數(shù)據(jù)7波段相對(duì)應(yīng)[22-25]。由于羥基(或金屬+羥基)、碳酸根離子團(tuán)在OLI遙感數(shù)據(jù)的7波段為吸收峰，在相鄰6波段形成反射峰。因此，利用差值方法增強(qiáng)含羥基(或金屬+羥基)、碳酸根離子團(tuán)異常信息，間接提取羥基異常。利用2、5、6、7波段進(jìn)行主成分分析提取羥基異常，主要考查6、7波段特征向量值的大小。該數(shù)值絕對(duì)值越大，說明6、7波段在對(duì)應(yīng)主分量信息貢獻(xiàn)越大，提取的羥基異常可靠性越高。

本次工作，分別選擇雨前雨后3景遙感數(shù)據(jù)提取了工作區(qū)羥基異常?？偨Y(jié)分析雨前3景遙感數(shù)據(jù)和雨后3景遙感數(shù)據(jù)的2、5、6、7波段主成分分析特征向量數(shù)值(表5、表6)，提取羥基異?？尚哦容^低。

表5 雨前遙感數(shù)據(jù)2、5、6、7波段主成分分析特征向量Table 5 Eigenvector of principal component analysis of band 2, 5, 6, 7 of remote sensing images taken before rainfall

表6 雨后遙感數(shù)據(jù)2、5、6、7波段主成分分析特征向量Table 6 Eigenvector of principal component analysis of band 2, 5, 6, 7 of remote sensing images taken after rainfall

上述分析表明，利用雨前或雨后的遙感數(shù)據(jù)對(duì)提取羥基異常結(jié)果沒有影響。

3.1.2 蝕變遙感異常的野外驗(yàn)證對(duì)比結(jié)果

本項(xiàng)研究室內(nèi)提取蝕變異常信息大部分與已知礦點(diǎn)重疊，重合率達(dá)90%以上(圖2)。所提取異常處大部分能夠見到較好的褐鐵礦化現(xiàn)象(圖3a, 圖3b)和絹英巖化現(xiàn)象(圖3c)。重點(diǎn)選擇莊頭營(yíng)村西北金礦點(diǎn)及龐家窩鋪東側(cè)螢石礦區(qū)內(nèi)的異常點(diǎn)進(jìn)行野外驗(yàn)證。野外檢查結(jié)果表明，雨前和雨后提取的鐵染異常的數(shù)量和準(zhǔn)確率有區(qū)別。每景雨后遙感數(shù)據(jù)提取的鐵染蝕變遙感異常圖斑平均為17處，準(zhǔn)確率約76%；每景雨前遙感數(shù)據(jù)提取鐵染異常圖斑平均為1.5處，雖然雨前提取的幾處異常與野外現(xiàn)象吻合，但有許多異常未能提取。野外實(shí)際有19處褐鐵礦化異常，雨前蝕變異常信息損失率最低達(dá)89.4%。從信息損失率角度考慮，利用雨后遙感數(shù)據(jù)提取的鐵染異常損失率要遠(yuǎn)低于利用雨前遙感數(shù)據(jù)提取鐵染異常損失率。對(duì)龐家窩鋪東側(cè)螢石礦點(diǎn)的鐵染異常進(jìn)行了野外查證也得出相同的結(jié)論。

圖2 蝕變遙感異常信息及礦權(quán)分布圖Fig.2 Map showing distribution of the remote sensing alteration anomalies and mineral properties

對(duì)龐家窩鋪東側(cè)螢石礦點(diǎn)的羥基異常進(jìn)行了查證，在羥基異常處，大部分都能見到大量含螢石的絹云母化和綠泥石化巖石(圖3c-圖3e)。通過對(duì)比雨前、雨后遙感數(shù)據(jù)所提取的羥基蝕變異常信息，發(fā)現(xiàn)不同降雨條件下遙感數(shù)據(jù)提取的羥基異常信息基本一致。

圖3 金礦和螢石礦點(diǎn)野外照片F(xiàn)ig.3 Photos of Au and flurite ore occurrences taken in fielda.金礦附近褐鐵礦化；b.金礦附近硅化探槽；c.螢石礦點(diǎn)絹英巖化石英閃長(zhǎng)巖風(fēng)化露頭；d.大型螢石粉加工開采基地野外照片，螢石礦堆浸池；e.螢石礦礦石堆

該瑩石礦點(diǎn)勘查區(qū)內(nèi)，每景雨后遙感數(shù)據(jù)提取的羥基遙感異常圖斑平均為6.5處，準(zhǔn)確率約93%；每景雨前遙感數(shù)據(jù)提取的羥基異常圖斑平均為5.5處，準(zhǔn)確率約100%。但是，野外檢查過程中，該勘查區(qū)內(nèi)至少有7處與羥基異常有關(guān)的蝕變，雨前遙感數(shù)據(jù)最多提取6處蝕變異常，蝕變異常損失率最低為14.2%；而雨后遙感數(shù)據(jù)提取的羥基蝕變遙感異常最少為6處,蝕變遙感異常損失率最高為14.2%。利用雨后遙感數(shù)據(jù)提取異常損失率與利用雨前遙感數(shù)據(jù)提取異常的損失率大致相當(dāng)，表明降雨對(duì)提取羥基蝕變遙感異常結(jié)果基本沒有影響。

對(duì)比利用不同氣象條件的遙感數(shù)據(jù)所提取的羥基蝕變遙感異常，認(rèn)為利用雨前、雨后不同氣象條件獲取的遙感數(shù)據(jù)所提取羥基蝕變異常信息基本一致，表明降雨對(duì)羥基蝕變遙感異常提取結(jié)果沒有影響。

3.2 雨前雨后遙感地質(zhì)解譯信息的對(duì)比分析

本文主要對(duì)工作區(qū)張家口組火山巖、義縣組及晚侏羅世中酸性侵入巖在雨前雨后ETM+、OLI遙感影像中的差異進(jìn)行對(duì)比分析。由水的反射波譜可知，水的反射率隨波長(zhǎng)變長(zhǎng)而小，至900 nm處時(shí)，水的反射率基本為0，即水在ETM+7、ETM+5波段及OLI 7、OLI6、OLI5波段上的反射率為0或極低。同時(shí)，地物反射率與地物含水量成反比，即同一地物含水量越高其反射率越低[26]。因此，本次主要對(duì)比工作區(qū)各種地質(zhì)體在雨前、雨后ETM+ 741(RGB)、OLI 752(RGB)合成影像圖的差異。

在工作區(qū)雨前、雨后2期處理方式相同的ETM+741(RGB)彩色合成影像圖中，雨前ETM+741(RGB)合成影像圖亮度總體上高于雨后ETM+752(RGB)合成影像圖的亮度，如工作區(qū)西部下白堊統(tǒng)義縣組火山巖在雨前ETM+彩色合成影像中呈淺粉色色調(diào)夾雜相對(duì)少量的灰黑色色調(diào)，而在雨后ETM+彩色合成影像圖中該地層呈深粉色色調(diào)夾雜相對(duì)多的灰黑色色調(diào)(圖4)；工作區(qū)東北部中侏羅世堿房單元中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖在雨前ETM+遙感影像中呈淺灰綠色色調(diào)、相對(duì)稀疏的樹枝狀水系(部分水系不清晰)，巖體內(nèi)部影像對(duì)比度相對(duì)較小，而在雨后ETM+遙感影像中該巖體呈深亮綠色色調(diào)，水系相對(duì)密集，巖體內(nèi)部影像對(duì)比度相對(duì)較大(圖5)；工作區(qū)東北部張家口組火山巖在雨前ETM+遙感影像中呈較淺的深粉色色調(diào)，影紋相對(duì)模糊，而在雨后ETM+遙感影像中呈相對(duì)較深的深粉色色調(diào)，影紋相對(duì)清晰(圖6)。

圖4 下白堊統(tǒng)義縣組ETM+ 741(RGB)合成影像圖Fig.4 Composite image of EMT+741 (RGB)of Lower Cretaceous Yixian formationa.雨前；b.雨后

圖5 中侏羅世堿房單元中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖ETM+ 741(RGB)合成影像圖Fig.5 Composite image of ETM+741 (RGB) of the fine-grained monzogranite of Jianfang unit of Middle Jurassic Epocha.雨前；b.雨后

圖6 上侏羅統(tǒng)張家口組ETM+ 741(RGB)合成影像圖Fig.6 Composite image of ETM+741 (RGB) of Upper Jurassic Zhangjiakou formationa.雨前；b.雨后

在工作區(qū)OLI 752(RGB)遙感影像中，雨前OLI遙感影像亮度較雨后高、粉色色調(diào)相對(duì)較多。如工作區(qū)東部中侏羅世堿房單元中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖在雨后OLI遙感影像中的紋理比雨前OLI遙感影像中該巖體內(nèi)部的紋理清晰(圖7)。

圖7 中侏羅世堿房單元中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖OLI 741(RGB)合成影像圖Fig.7 Composite image of OLI 741 (RGB) of Middle Jurassic Jianfang unit fine-grained monzogranitea.雨前；b.雨后

上述特征表明，由于雨后地物含水量要大于雨前地物的含水量，導(dǎo)致ETM+遙感數(shù)據(jù)或OLI遙感數(shù)據(jù)的7波段反射率較低，導(dǎo)致工作區(qū)雨后遙感影像中粉色色調(diào)要少于雨前遙感影像中的粉色色調(diào)。同時(shí)，由于降雨使得影像中線性影紋的含水量比其周圍地物含水量增多，使得線性影紋與其周圍影像對(duì)比度變大，因此雨后遙感中紋理信息較雨前紋理信息更為豐富。

對(duì)比分析張家口組火山巖、義縣組火山巖及侏羅紀(jì)中酸性侵入巖的遙感影像特征發(fā)現(xiàn)，雨前雨后影像特征主要表現(xiàn)在色調(diào)、色彩和影像紋理的清晰度上的差異。差異大小取決于巖石的裂隙發(fā)育程度和風(fēng)化程度的高低。張家口組和義縣組的火山巖的構(gòu)造裂隙不發(fā)育，雨前雨后遙感影像特征的差異不顯著。早侏羅世以石英二長(zhǎng)巖為主的蛇盤兔單元在ETM+741(RGB)彩色合成影像中呈綠色色調(diào)夾雜少量的粉色色調(diào)，較為密集的樹枝狀水系，地形起伏較大。其在雨前ETM+遙感影像中呈灰綠色色調(diào)夾雜相對(duì)少量的淡粉色色調(diào)，紋理相對(duì)稀疏，與周圍巖石單元色調(diào)差異較小(圖8a)。在雨后ETM+遙感影像中，該巖性單元為亮綠色色調(diào)中夾雜較多的粉色色調(diào)，紋理相對(duì)密集，與相鄰巖石單元色調(diào)、紋理特征差異較大(圖8b)。這是由于冀北及燕山地區(qū)巖漿巖的風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙帶發(fā)育，導(dǎo)致侏羅紀(jì)中酸性侵入巖在雨后遙感影像中影像特征與周圍巖石影像特征差異較大。

圖8 下白堊統(tǒng)義縣組OLI 752(RGB)合成影像圖Fig.8 Composite image of OLI 752 (RGB) of Lower Cretaceous Yixian formationa.雨前；b.雨后

線性構(gòu)造信息提取是遙感地質(zhì)工作的重要內(nèi)容[27-30]，由于線性紋理發(fā)育，降水導(dǎo)致地物含水性提高，致使影像對(duì)比度提高，使得線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造在雨后遙感影像中識(shí)別程度較其在雨前遙感影像中識(shí)別程度有所提高。在工作區(qū)東部ETM+741(RGB)彩色合成影像中，雨后遙感影像對(duì)比度好于雨前遙感影像的對(duì)比度，線性影紋更為發(fā)育(圖9)。工作區(qū)中西部燕山期火山巖廣泛分布，與火山機(jī)構(gòu)有關(guān)的環(huán)形構(gòu)造也較發(fā)育，在遙感影像中主要通過地貌環(huán)、色調(diào)環(huán)、影紋環(huán)等影像特征表現(xiàn)出來。在工作區(qū)中西部ETM+741(RGB)彩色合成影像中，雨后遙感影像對(duì)比度好于雨前遙感影像的對(duì)比度，紋理更為密集。在ETM+741(RGB)影像中部環(huán)形構(gòu)造內(nèi)部呈深粉色色調(diào)夾雜少量的淺綠色色調(diào)，旋轉(zhuǎn)放射狀水系是其解譯標(biāo)志。環(huán)形構(gòu)造的北部以弧形山脊為其邊界，南部以弧形溝谷為邊界，東西兩側(cè)以其色調(diào)為邊界(圖10)。在雨后遙感影像中該環(huán)形構(gòu)造北部邊界、西部邊界比雨前遙感影像中更清晰(圖10a、圖10b)。

圖9 線性構(gòu)造雨前雨后ETM+741(RGB)合成影像圖Fig.9 Composite image of ETM 741(RGB) of linear structure taken before and after rainfalla.雨前；b.雨后；c.雨前；d.雨后

圖10 環(huán)形構(gòu)造雨前雨后ETM+741(RGB)合成影像圖及解譯圖Fig.10 Composite image and interpretation map of ETM+741 (RGB) of ring structure before and after rainfalla.雨前；b.雨前；c.雨后；d.雨后

3.3 巖礦石雨前雨后實(shí)測(cè)波譜特征對(duì)比

為了驗(yàn)證降雨對(duì)巖石波譜特征的影響，本次工作在野外和室內(nèi)分別對(duì)工作區(qū)的主要巖石類型進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量。結(jié)果顯示：泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r及凝灰?guī)r雨前雨后波譜曲線譜形基本相同，3種巖石雨前雨后波譜曲線的反射率均隨波長(zhǎng)的變長(zhǎng)而變小，雨前波譜曲線反射率最高，雨后1天波譜曲線反射率最低。由于雨前雨后巖石波譜曲線譜形相同，而反射率降低，間接表明水沒有改變巖石的化學(xué)成分，僅降低了沉積巖的反射率。雨前、雨后1天、雨后3天的中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖的波譜曲線的反射率均隨著波長(zhǎng)的變長(zhǎng)而降低，3條曲線波譜譜形基本一致。3條波譜曲線反射率總體特征為：450～500 nm波長(zhǎng)區(qū)間雨后1天巖石樣品的反射率最高，雨前巖石樣品的反射率最低，但是雨前1天巖石樣品的反射率與雨后3天巖石樣品的反射率差異較小。700～2500 nm波長(zhǎng)區(qū)間雨后3天巖石樣品的反射率最高，雨前巖石樣品的反射率最低。雨前雨后實(shí)測(cè)中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖波譜曲線譜形相同，說明水沒有改變巖石的化學(xué)成分，只是改變了巖石的反射率。兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)間巖石樣品反射率變化差異可能與波譜測(cè)試面顏色有關(guān)。雨前雨后絹云母化石英閃長(zhǎng)巖的實(shí)測(cè)波譜曲線的反射率均隨著波長(zhǎng)的變長(zhǎng)而降低，3條曲線波譜譜形基本一致，且雨前雨后實(shí)測(cè)絹云母化巖反射率差異較小。3件樣品的反射率波譜曲線總體特征為：450～620 nm波長(zhǎng)區(qū)間雨前巖石樣品反射率最高，雨后3天巖石樣品反射率最低；620～1400 nm波長(zhǎng)區(qū)間雨后3天巖石樣品反射率最高，雨后1天巖石樣品反射率最低；1400～1950 nm波長(zhǎng)區(qū)間雨后3天和雨前巖石樣品反射率基本相同且大于雨后1天巖石樣品反射率；2000～2500 nm波長(zhǎng)區(qū)間雨前巖石樣品反射率最高，與雨后3天、雨后1天巖石樣品反射率差異較小。由于雨前雨后巖石波譜曲線譜形相同，沒有改變絹云母化巖的化學(xué)成分，僅降低了反射率大小(圖11)。

圖11 巖礦石雨前雨后波譜曲線對(duì)比圖Fig.11 Diagram showing spectral curves of rock and ore before and after rainfalla.泥質(zhì)粉砂巖；b.灰?guī)r；c.含角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r；d.含角礫巖屑熔結(jié)凝灰?guī)r；e.中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖；f.絹云母化巖

以上實(shí)測(cè)波譜特征結(jié)果表明：降雨對(duì)巖石的波譜強(qiáng)度有一定的影響，對(duì)波譜的整體形態(tài)沒有影響。不同類型的巖石風(fēng)化程度和裂隙發(fā)育程度不同，對(duì)于干旱和半干旱地區(qū)而言，降雨后其含水量出現(xiàn)顯著的差異，從而反映在巖石的波譜強(qiáng)度的差異，特別是線性構(gòu)造更突出，反映在遙感影像上的紋理、色調(diào)、色彩等特征有了顯著區(qū)別。這與前述對(duì)雨前、雨后遙感地質(zhì)信息影像特征的對(duì)比結(jié)果是一致的。

4 結(jié)語

通過對(duì)干旱半干旱地區(qū)降雨對(duì)遙感地質(zhì)信息提取影響研究，可以得出以下結(jié)論：

(1)應(yīng)用相同的異常提取方法、流程、異常分級(jí)方法提取蝕變遙感異常，表明利用雨后遙感數(shù)據(jù)提取的鐵染蝕變遙感異常結(jié)果優(yōu)于利用雨前遙感數(shù)據(jù)所提取的鐵染蝕變異常。野外檢查結(jié)果亦表明，利用雨后遙感數(shù)據(jù)提取鐵染蝕變遙感異常的損失率遠(yuǎn)低于利用雨前遙感數(shù)據(jù)提取的鐵染蝕變遙感異常的損失率。

(2)對(duì)比分析利用不同氣象條件的遙感數(shù)據(jù)所提取的羥基蝕變遙感異常，結(jié)果表明雨前、雨后不同氣象條件獲取的遙感數(shù)據(jù)所提取羥基蝕變遙感異常信息基本一致，降雨對(duì)羥基蝕變遙感異常提取結(jié)果沒有影響。

(3)張家口組、義縣組巖石裂隙不發(fā)育，在雨前雨后獲取的ETM+遙感影像圖中差異較小，與相鄰地質(zhì)體影像特征差異較大；二長(zhǎng)花崗巖裂隙發(fā)育，在雨后獲取的ETM+遙感影像中的特征與周圍巖石影像特征差異較大，而在雨前獲取的ETM+遙感影像與雨前雨后分別獲取的OLI遙感影像中的特征與周圍巖石影像特征差異較小。

(4)由于線性紋理發(fā)育，降水導(dǎo)致地物含水性提高，致使影像對(duì)比度提高，使得線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造及綠泥石化蝕變帶在雨后遙感影像中識(shí)別程度較其在雨前遙感影像中識(shí)別程度有所提高。

(5)雨前、雨后巖礦石的波譜特征有一定的區(qū)別，除中細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖外，大部分巖石雨后的反射率低于雨前巖石的反射率。雨前、雨后實(shí)測(cè)巖石波譜曲線特征差異，為利用遙感影像灰度值識(shí)別巖性提供了依據(jù)，為遙感影像彩色合成中波段選擇提供了借鑒。不同的巖石類型波譜特征有顯著的區(qū)別，與組成巖石的礦物成分有關(guān)。引起羥基異常的主要礦物是絹云母，綠泥石是次要礦物；絹云母化的吸收峰顯著程度與巖石中絹云母的含量有關(guān)，絹云母蝕變巖的特征最顯著；在不同巖石中方解石的含量多少在波譜特征上的差異也非常顯著，灰?guī)r的碳酸根吸收峰最顯著。