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遥感地质应用

/remote sensing geological application/
条目作者童立强

童立强

最后更新 2022-01-20
浏览 157
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综合利用遥感技术获取的数据与信息,为各类地质调查工作和地质科学研究提供多方面服务的过程。

英文名称
remote sensing geological application
所属学科
地质学/地质资源与地质工程

遥感地质的任务是通过遥感影像的解译,确定一个地区的岩石性质和地质构造,分析构造运动的状况,其应用的内容涉及军事、测绘、气象、农业、林业、水利、环境保护、土地管理和地质找矿等所有与地学有关的领域。

遥感地质应用是伴随着遥感技术的快速发展和地质工作对高新技术需求的日益增长应运而生和不断深入的。从1839年第一张黑白航片问世到20世纪30年代,航空摄影技术主要应用于军事侦察领域。1941年出版的《航空照片应用与判读》,为遥感地质应用提供了理论基础。50年代,美国、苏联等国在地质调查中已广泛使用黑白和彩色航空照片。1972年,美国发射了第一颗地球资源技术卫星(ERTS-1),获取了空间分辨率为80米的航天遥感图像,其后陆续发射“陆地”系列卫星,推动了遥感地质应用的快速发展。中国于50~60年代开始在区域地质测量、石油地质普查中应用航空照片;70年代初开始持续引进美国“陆地”系列卫星遥感数据,扩展了中国遥感地质应用的数据源;进入21世纪后,系列国产卫星成功发射,遥感应用技术加速发展,大大推动了遥感技术在地质科学领域的深层次应用和普及,遥感技术已成为区域地质调查、矿产地质勘查和水工环地质调查工作中必不可少的重要手段,并形成了较为完整的遥感地质应用系统。

遥感是利用物体具有反射或发射电磁波的特性,从远距离获得目标地物的电磁辐射信息的技术。因此,研究地质体和地质现象的电磁波谱特征、分析各类地质体和地质现象在遥感图像上的影像特征,并针对这些特征进行遥感图像的数字处理和分析,提取所需的地质信息,为地质工作的顺利开展提供技术支持,就是遥感地质应用的基本内容。

遥感地质应用的数据来源具有多平台、多波段、多时相、多尺度、多极化、多视场等特征,通常利用空间分辨率(形态)、光谱分辨率(色调)、时间分辨率(动态变化)、辐射分辨率(灵敏度)等参数度量和描述。例如,按照空间分辨率,遥感地质应用数据分为低分辨率遥感数据(空间分辨率≤250米)、中低分辨率遥感数据(空间分辨率在30~250米)、中高分辨率遥感数据(空间分辨率在1~30米)和高分辨率遥感数据(空间分辨率优于1米)。按照数据的波谱范围、波谱分辨率,遥感地质应用数据分为微波遥感数据(1~1000毫米)、热红外遥感数据(近红外和短波红外0.76~3.0微米、热红外3.0~14微米)、可见光遥感数据(0.38~0.76微米)等。地质工作要求的调查比例尺和遥感数据源的空间分辨率决定了遥感地质应用的详细程度,大致可分为3类:①1:50万~1:100万的小比例尺调查,可采用空间分辨率30~250米的遥感数据源;②1:10万~1:25万的中比例尺调查,需采用空间分辨率2.5~30米的遥感数据源;③1:1万~1:5万的大比例尺调查,则需采用空间分辨率0.5~2.5米的遥感数据源。

遥感地质应用的方法最初以目视解译为主,根据个人的专业经验和知识,识别地质体和地质现象,提取和绘制调查图件。

随着计算机图像处理技术的发展,遥感地质应用的方法已由过去单纯的目视解译发展到了能充分利用遥感图像的空间分辨率、光谱特征和动态特性的人机交互解译,在经过精确几何校正的数字图像上识别地物种类、判别特性时,可以方便地放大或缩小,增强或改善图像的视觉效果,量测各部位的光谱特性及几何参数。人机交互解译从地质研究程度高、地质资料丰富的地区开始,逐步向地质工作程度低、资料相对匮乏的地区过渡;由区域性的宏观解译开始,逐渐向局部性的微观问题研究过渡,循序渐进、反复解译、逐步深化对整体区域地质规律的认识。除此之外,地表覆盖类型、土地利用等方面的调查和蚀变异常信息可以利用计算机进行自动提取。

为满足科学技术快速发展的需要,需要将遥感技术与地质学及其他现代技术的发展紧密结合起来,遥感地质应用应在现有基础上进一步扩展其应用的广度和深度,提高应用成果的准确性和可靠性,提升产业化应用的整体水平。随着遥感传感器波谱范围的不断拓宽,更多新型传感器、遥感平台的相继推出,遥感数据分辨率(空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率、辐射分辨率)的持续提高,遥感地质应用的观测尺度、精细识别程度将得到大幅提升,遥感数据处理、信息提取等技术将发生质的飞跃,高度自动化和高精度地探测地质体及地质现象的几何特征、物质组成和动态演化等特征将成为可能。随着人工智能、云计算等新技术的发展,遥感图像上的复杂地质体、构造及地面沉降、滑坡等地质灾害的自动识别方法有了长足进步,但识别精度和实用化程度有待进一步提高。

  • 许宝文.遥感地质应用进展与发展方向.国土资源遥感,1994,2:1-4.
  • 王润生.遥感地质技术发展的战略思考.国土资源遥感,2008,1:1-12,42.

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