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多源遥感信息在活动断裂提取中的应用研究-以库鲁克塔格地区为例

作　者: 郑杨琳
导　师: 程新文
学　校: 中国地质大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 多源遥感活动断裂 SPOT5 DEM 库鲁克塔格
分类号: P627
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

活动断裂与浅源构造地震密切相关,活动断裂研究是进行地震构造环境研究和工程地质评价的基础性工作。在现代工程的建设中,大型工程所在地段必须彻底排除较大活动断裂的严重不利影响。新疆库鲁克塔格地区涉及多条活动断裂,目前,对这些活动断裂的延伸状况、具体定位、低序次断裂构造与区域内深大断裂之间的关系尚未得以明确。上世纪六十年代起兴起的遥感技术具有同步观测面积大、时效性强、信息量大等特点,相比单一遥感数据源,多源遥感影像可提供更加丰富、互补的信息,本文运用多源遥感数据进行了活动断裂提取的应用研究,并以库鲁克塔格地区主要活动断裂为例对断裂带的展布及活动性进行了详细的分析。库鲁克塔格地区的地质研究工作主要集中在地质构造特征和构造演化等方面,而对该地区活动断裂鲜有专题论述,利用遥感手段进行区域活动断裂研究的成果更是极为有限。目前,对区内上要活动断裂的延伸状况尚看法不一,断裂带对两侧地质体的改造尤其是断裂的位移量尚无系统论述。通过对活动断裂提取常用的信息源及数据处理方法的总结,认为在断裂构造提取方面以TM、ETM+, SPOT5和ASTER GDEM的应用最为广泛深入。活动断裂提取中有效的图像处理方法与数据源本身的特点密切相关,根据各类遥感影像在活动断裂提取中发挥的作用,采取不同的图像增强和变换的方法以突出优势、互补优势。本文以库鲁克塔格地区活动断裂为主要研究对象,着重研究了本区域活动断裂的提取、解译标志的建立和区域活动断裂的发育特征。选取中等分辨率光学影像TM、ETM+、高分辨率SPOT5影像及ASTER GDEM数据作为遥感信息源,在图像几何纠正、配准融合、镶嵌裁切等预处理过程减小或消除原始影像误差之后,为突出活动断裂遥感解泽标志,同时保留和增强各类型遥感影像的优势,着重进行了图像增强和变换的方法性研究。结果表明TM、ETM+影像光谱分辨率较高,适合进行假彩色合成、波段比值、主成分分析、缨帽变换等光谱增强处理操作,以突出活动断裂构造的光谱特征,用于提取活动断裂的线性色调异常。SPOT5影像具有较高的空间分辨率,适用卷积滤波、数学形态学滤波、纹理分析等空间域增强处理方法,以增强断裂的空间线性形态特征。DEM数据的垂直精度较高,采用高程伪彩色密度分割法、坡度分析法及地势分析等处理方法可以突出断裂构造的地形、地貌特征,与多光谱影像结合可更直观地提取断裂的地貌信息。根据活动断裂在遥感影像上表现出的影像特征,对库鲁克塔格地区两条主要活动断裂进行了整体影像特征提取和典型地段活动构造地貌特征分析,结合野外验证初步确定了辛格尔断裂和兴地断裂的空间展布情况、断裂性质及活动性。从断裂的整体影像特征及局部详细解译认为辛格尔断裂为逆断层,断裂具有压性性质,同时具有扭性特征,可能兼有短时张性活动。从错动震旦系地层分析断裂具有左行走滑特征,而一系列跨断裂水系的系统右错显示新生代以来断裂的右行走滑性质突出,表明辛格尔断裂既有沿着老构造界线的继承性活动也表现出了新生性。断裂两盘的垂直差异错动情况在西段和东段表现相反,断裂西段北盘上升南盘断陷,东段相反。与辛格尔断裂类似,兴地断裂也为逆断层,且具有左行走滑性质,但新生代以来断裂表现为右行走滑性质,右行错动了一系列跨断裂的水系和冲洪积扇。两盘的垂直错动关系在断层东段和西段表现相反,断层西段北盘上升南盘断陷,东段相反,错动关系发生转换的地点大致位于阿斯旦和兴地之间。利用多源遥感手段较系统地分析区域主要活动断裂的空间展布及活动特征,确定断裂在多个位置活动造成的位移量,对库鲁克塔格地区而言尚属首次。多种图像增强处理方法在本区域活动断裂提取中的成功应用,以及通过室内判读、野外反复验证建立的区域活动断裂解译标志,为该地区及类似区域活动构造研究提供了参考依据；对辛格尔断裂及兴地断裂的几何展布、断裂性质等的初步分析成果,为其他活动断裂研究方法的开展提供了技术支撑。

全文目录

作者简介  7-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-15
第一章绪论  15-22
  §1.1 选题背景及意义  15
  §1.2 研究现状  15-20
    1.2.1 基于遥感的活动断裂提取方法研究现状  16-17
    1.2.2 库鲁克塔格地区活动断裂研究现状  17-20
  §1.3 研究内容及方法  20-22
    1.3.1 研究内容  20
    1.3.2 研究方法  20-22
第二章区域地质环境概况及活动断裂遥感解译标志  22-27
  §2.1 自然地理环境  22-23
    2.1.1 地形  22
    2.1.2 水系  22-23
    2.1.3 气候  23
  §2.2 区域地质环境  23-24
    2.2.1 地层系统  23
    2.2.2 区域构造  23-24
  §2.3 活动断裂遥感解译标志  24-26
    2.3.1 活动断裂水平错动标志  24-25
    2.3.2 活动断裂垂直错动标志  25-26
  §2.4 小结  26-27
第三章遥感图像处理  27-44
  §3.1 数据源  27-30
    3.1.1 TM、ETM+影像  28-29
    3.1.2 SPOT5影像  29
    3.1.3 ASTER GDEM V2数据  29-30
  §3.2 影像预处理  30-33
    3.2.1 几何校正  30-31
    3.2.2 影像配准  31
    3.3.3 图像融合  31-32
    3.3.4 镶嵌裁切  32-33
  §3.3 图像增强和变换  33-43
    3.3.1 TM、ETM+影像光谱增强  33-37
    3.3.2 SPOT5影像空间增强  37-40
    3.3.3 DEM增强  40-43
  §3.4 小结  43-44
第四章辛格尔断裂提取及影像特征分析  44-65
  §4.1 辛格尔断裂概况  44
  §4.2 辛格尔断裂总体影像特征提取  44-46
  §4.3 典型地段影像特征分析及野外验证  46-64
    4.3.1 库尔勒段  46-47
    4.3.2 克根库都克段  47-50
    4.3.3 泉沟段  50-56
    4.3.4 断裂大沟沟口段  56-59
    4.3.5 隐伏段  59-61
    4.3.6 辛格尔段  61-64
  §4.4 小结  64-65
第五章兴地断裂提取及影像特征分析  65-83
  §5.1 兴地断裂概况  65
  §5.2 兴地断裂总体影像特征提取  65-67
  §5.3 典型地段影像特征分析及野外验证  67-81
    5.3.1 阿斯旦段  67-70
    5.3.2 兴地村段  70-75
    5.3.3 阔克苏塔格段  75-80
    5.3.4 赛马山段  80-81
  §5.4 小结  81-83
第六章结论与展望  83-85
  §6.1 结论  83-84
  §6.2 不足与展望  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-88

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