遙感信息與地球物理信息相關性初步探討.pdf

收稿日期 2005 02 24 遙感信息與地球物理信息相關性初步探討 鈾資源勘查后遙感應用技術理念信息相關性研究內(nèi)容初步探討 葉發(fā)旺 劉德長 核工業(yè)北京地質研究院 北京 100029 摘要 本文從鈾資源勘查后遙感應用技術的研究內(nèi)容出發(fā) 著重從物理意義相關性 反映地質規(guī)律深度相 關性 時態(tài)相關性 平面賦存規(guī)律相關性以及信息相關性的作用機理五個方面對遙感信息與重力 航磁 航放等地球物理信息之間的相關性進行了初步的探討 為今后從定性和定量角度深入研究后遙感應用技術 中遙感信息與其他地學信息之間的相關性開創(chuàng)了一個良好的開端 并將為它們之間的集成技術研究與知識 發(fā)現(xiàn)提供重要的理論支持 關鍵詞 后遙感應用技術 遙感和地球物理信息 相關性 1 后遙感應用技術的提出與研究內(nèi)容 劉德長研究員等從遙感技術的特點 廣泛的應用現(xiàn)狀 快速的發(fā)展速度以及其他現(xiàn)代信 息技術的快速發(fā)展等方面出發(fā) 分析出遙感技術存在應用優(yōu)勢與應用局限性 遙感信息獲取 技術與信息提取 應用技術發(fā)展之間不平衡性等矛盾 并結合遙感技術在鈾資源勘查領域多 年實踐的基礎上 提出了后遙感應用技術的新理念 1 2 理念的內(nèi)涵是指把遙感技術與傳統(tǒng) 地學信息相結合 把遙感技術與其他現(xiàn)代信息技術相結合 對遙感信息進行深入挖掘和知識 發(fā)現(xiàn) 并通過虛擬 仿真技術進行成礦過程和地質環(huán)境的再現(xiàn) 提高對發(fā)現(xiàn)的規(guī)律的認知深度 和廣度 在此基礎上 優(yōu)選決策方案 并進行實踐 該理念的提出概括和拓展了遙感技術現(xiàn) 有的應用方法和與其他現(xiàn)代信息技術及與其他地學信息之間的關系 強調了遙感技術應用不 僅限于遙感技術的本身應用 還應該考慮遙感技術的延伸應用 它提出的遙感信息深化應用 的技術思路和研究方向 進一步加深了遙感技術與各應用行業(yè)的聯(lián)系 有利于促進遙感技術 產(chǎn)業(yè)化的步伐 后遙感應用技術理念的技術內(nèi)涵非常豐富 不同的學科應用領域 具有更加明確和更具 特色的后遙感應用理念的技術內(nèi)涵 其研究內(nèi)容也不盡相同 針對鈾資源勘查領域來說 后 遙感應用技術理念的研究內(nèi)容主要有以下五個方面 1 遙感信息與其他地學信息集成技術 研究 包括遙感信息與其他多源地學信息之間的相關性探討和遙感信息與其他地學信息之間 的集成技術研究 2 鈾資源勘查后遙感應用信息綜合管理與分析評價 3 地學信息的三 維可視化 4 鈾成礦過程和環(huán)境的虛擬 仿真技術 5 虛擬找礦與虛擬勘探技術等 遙感信息與其他多源地學信息之間相關性研究是后遙感應用技術理念的重要研究內(nèi)容 之一 由于地球科學的復雜性 當前人們對遙感信息以及其他地學信息的成因機理研究還不 是很深入 目前 對遙感信息與其他地學信息的集成研究大多是側重數(shù)據(jù)的算法研究 而不 是從信息之間的內(nèi)在聯(lián)系進行研究 因此 對集成之后的綜合信息所代表的含義理解不深 不明確 對遙感信息與其他多源地學信息之間的互補程度及互補方式等也知之較少 這一方 面限制了研究人員對遙感信息本身的解譯程度和理解深度 另一方面也限制了遙感信息與其 他地學信息的集成 從而影響遙感信息的應用深度和廣度 后遙感應用技術理念強調遙感信 息的深入理解與應用 因此 研究和探討遙感信息與其他地學信息之間的相關性無疑是十分 2 重要和不可缺少的 在鈾資源勘查領域 主要是對與鈾資源勘查密切相關的遙感信息 航空 放射性伽瑪能譜信息 重 磁信息 化探信息等之間的相關性進行研究和探討 尤其是遙感 信息與航放信息 重 磁信息之間的相關程度 相關的表現(xiàn)形式以及這些信息可能與深部鈾 礦體之間關系的研究 這些研究不僅可以為遙感信息的深入理解和解譯提供更多的知識 而 且可以為遙感信息與其他多源地學信息的集成技術提供理論依據(jù) 為各信息在三維空間進行 統(tǒng)一表達和分析提供知識支持 本文將從實踐應用出發(fā) 以遙感信息與地球物理信息 航放信息之間的相關性為例 著 重對遙感信息與其他地學信息集成技術研究中遙感信息與其他地學信息之間的相關性作初 步探討 2 遙感信息與地球物理相關性初步探討 遙感信息與地球物理等其他地學信息之間的相關性探討是后遙感應用技術理念的重要 研究內(nèi)容 也是對遙感信息深入理解 全面挖掘和深化分析具有重要意義的研究難點之一 研究表明 遙感信息與重力信息 航磁信息 航放信息的相關性主要有如下幾方面表現(xiàn) 2 1 物理意義相關性 遙感信息反映的是地物對可見光到微波段 0 38um 100cm 電磁波譜的反射或輻射特 性 而航放信息反映是地物放射性 場的輻射率 其波長為 10 6 m 遠小于可見光 紅外 和微波 重力信息反映的是地物的密度差異 航磁信息反映的是物質的磁性強度差異 它們 均是物理屬性 因此 從信息的物理意義角度來說 上述四種信息不相關 不同信息之間也 不可替代 而且它們的接收方式 記錄方式以及地面分辨率等方面均不相同 這一方面為不 同信息之間的相互集成 發(fā)揮信息互補效應提供了依據(jù) 另一方面也決定了上述四種信息在 多數(shù)情況下應用時的相關性只能是宏觀的 間接的和定性的關系 2 2 反映地質規(guī)律深度的相關性 遙感信息主要反映的是地表地物 現(xiàn)象的屬性和運動狀態(tài) 只有一部分信息可以反映地 下深處的一些屬性 因此 遙感信息揭示的規(guī)律通常在地表淺處 地下深處的信息通常是從 地表淺處的信息來推斷的 航放信息反映的是地表地物的放射性 場的輻射率 并在一定程 度上可以反映地下的鈾礦化信息 因此 遙感信息與航放信息在揭示地質規(guī)律的空間深度上 是相關的 這為兩種信息相互補充來推斷共同影響或制約它們變化的地下因素時具有合理 性 重力信息通常反映的是某一點從地表到地球中心總體地物的密度大小信息 如 利用重 力信息既可研究地下相對淺處的地質規(guī)律 又可反演莫霍面的深度變化 對沉積盆地來說 結晶基底的密度通常明顯比蓋層大 且各個蓋層之間的密度差通常較小 或即使蓋層密度有 差異 也通常在地表以下 因此 重力信息反映的主要是地下一定深度的地質現(xiàn)象和規(guī)律 同樣 航磁信息反映也是地下深處的地質現(xiàn)象和規(guī)律 對沉積盆地來說 結晶基底磁性通常 遠大于蓋層 且各個蓋層之間的磁性差異通常很小 所以 重力信息和航磁信息在反映地質 現(xiàn)象和規(guī)律的深度上具有較好的相關性 如果這種相關性被破壞 則可能隱含著其他重要的 地質因素 應該加以分析 從上述分析來看 遙感信息 航放信息與重力信息 航磁信息在 反映地質現(xiàn)象和規(guī)律賦存的空間深度上是不相關的 這就為這兩類信息的集成應用和深淺信 息的綜合分析提供了依據(jù) 2 3 時態(tài)相關性 3 遙感信息主要反映的是賦存在地表或地表淺處新生代以來仍在不斷運動的現(xiàn)象和狀態(tài) 因此 其揭示的地物或現(xiàn)象的運動規(guī)律反映的地質時間較短 就揭示構造運動規(guī)律來說 它 主要反映是新構造運動的規(guī)律 而重力異常信息 航磁異常信息卻分別反映的是整個地質歷 史時期各個構造運動對研究區(qū)密度差異地層 磁性差異地層的分布及相互關系的規(guī)律 由于 受放射性衰變周期的影響 航放信息反映規(guī)律的賦存時間則更短了 上述分析表明 這些信 息揭示的地質規(guī)律均不是某次單一構造運動的規(guī)律 而都是綜合產(chǎn)物 因此 從信息包含的 內(nèi)容來講 它們具有相關性 因為它們反映的地物和現(xiàn)象都無不在經(jīng)歷著最近地質時期構造 運動的影響 然而一旦考慮了時間尺度后 上述各種信息反映出來的規(guī)律可能就不一定相關 了 如早期形成的深大斷裂如果在近代沒有明顯活動 則在遙感影像上可能反映不明顯 但 在航磁信息上可能有較好的反映 這時 這兩種信息的相關性就不大了 同樣 若晚期新構 造運動沒有影響到基底 沒有造成基底磁性分布 磁性強度的變化 則也不會在航磁信息上 反映出新構造運動時期的斷裂 但在遙感影像上這些斷裂可能很明顯 從而也顯示它們的不 相關 但如果早期的大斷裂在晚期也仍有活動 并在遙感影像上有明顯的跡象 則這時遙感 信息與航磁信息解譯出來的斷裂構造或其他地質規(guī)律具有較好的相關性 總之 在進行多種信息綜合分析時 要注意不同信息反映地質規(guī)律的時間相關性 這 有助于研究者對不同信息進行分析時 賦予動態(tài)性的眼光 從單一信息和綜合信息中得到更 加符合地質規(guī)律的認識 另外 信息的時態(tài)相關性還表現(xiàn)在遙感圖像上有的信息變化頻率較 快 而重力 航磁信息則相對不會變 只是隨著采集手段的進步 精度不斷提高 這時它 們的信息也就不相關 所以 不是識別和研究遙感圖像上的任何目標均需與重力 航磁信息 相結合 只有研究那些變化小 動態(tài)性小 與深部地質有較大聯(lián)系的目標時 上述各信息的 時態(tài)相關性才有助于對目標的識別 2 4 平面賦存規(guī)律的相關性 以研究斷裂構造為例 遙感 航磁 重力三種信息都是研究斷裂構造的有效方法和手段 在遙感圖像上 色調 形態(tài) 影紋信息均可能是斷裂構造的識別標志 如山體走向 色調 影紋結構明顯差異帶 線狀特殊影紋帶 河流走向突變帶 河流的匯合點 湖泊的串珠狀排 列 直線型水體邊界等 密度不同 磁性強度不同的物質可能具有不同的光譜性質 從而可 能造成遙感色 形 影的分界信息與不同物質的密度 磁性強度分界線的重合 使遙感信息 反映出來的斷裂構造與重力信息 航磁信息反映出來的斷裂構造一致 也就是它們在揭示地 質現(xiàn)象和規(guī)律的賦存空間上具有很大相關性 同時 區(qū)域性深大斷裂對沉積盆地的沉積格局 對巖漿的侵入等均有重要的控制作用 因此 區(qū)域性深大斷裂常常是沉積盆地中不同沉積相 的分界或火成巖與沉積巖的分界 從而造成斷裂構造兩側巖石密度 磁性強度的不同 這就 是不同重力界面 不同磁場強度界面反映大斷裂存在的原因 當大斷裂在后期的構造運動中 有不同程度的活動時 勢必會影響其上覆蓋層的空間分布和形變特征 進而影響地表物質的 屬性和運動狀態(tài) 并在遙感信息上反映出來 這時 遙感信息反映的一些斷裂構造現(xiàn)象與重 力信息反映的斷裂構造現(xiàn)象在平面分布上具有一致性 當然 如果重力信息揭示的深部斷裂 在后期的構造運動 尤其是新生代以來的構造運動中沒有明顯地活動 以致在地表沒有表現(xiàn) 出某種跡象 則這種深部斷裂就不會在遙感信息上反映出來 遙感信息與重力信息在反映這 種斷裂時也就不一致了 前蘇聯(lián)的一種理論認為 最新的構造運動和與之相關聯(lián)的地表浸濕 4 過程對遙感圖像色調和輪廓的形成起主導作用 遙感圖像所反映的不是景觀中表現(xiàn)出來的地 殼靜力構造 而是構造運動在最新的和現(xiàn)代地殼中的表現(xiàn) 它特別強調拉張的現(xiàn)代運動環(huán)境 和濕度對解譯效果的影響 這些影響是重 磁資料通常無法發(fā)現(xiàn)的 3 這就是說 遙感圖像 上的有些信息根本無法從重 磁信息上得到 即它們在平面分布規(guī)律上有時就根本不相關 2 5 信息相關性的作用機理 遙感信息與重力 航磁 航放信息及其他各種信息反映出來的現(xiàn)象和規(guī)律既具有一定的 相關性 又具有不相關性 其中 信息的相關性是礦產(chǎn)勘查時應用多種信息進行綜合分析的 主要依據(jù)之一 那么 地表遙感信息與深部信息的相關性作用機理是什么呢 深部信息的地 表傳遞機理可以認為是地球化學 地球物理和地質構造等幾大作用的綜合作用 3 深部地質 客體物理化學性質的差異 通過地球化學作用和地球物理作用 長期影響其上覆地層和地表 的物質和能量分配 并反映在自然地域綜合體之中 而地質構造作用的影響尤大 謝青云等 研究認為 繼承性地質作用和現(xiàn)代地殼運動是深部隱伏信息得以在遙感圖像上揭示的主要原 因 4 構造運動往往具有明顯的繼承性 這是一種普遍的地質現(xiàn)象 基底的起伏影響上覆蓋 層的空間賦存狀態(tài) 基底的形態(tài)也影響上覆沉積蓋層的厚度 進而導致壓實褶皺和同生斷層 的產(chǎn)生 現(xiàn)代地殼運動使基底隆起和斷裂構造在地殼應力的驅動之下重新活動 并使上覆地 層發(fā)生相應的變動 進而影響近地表和地表的水文 植被 微地貌等 同時 現(xiàn)代地殼運動 不僅激活老的地質體 而且產(chǎn)生新的構造 各種級別的斷裂 褶皺 巖漿侵入及噴發(fā)形成的 構造等 這些新的構造格局一方面受老格局的影響和制約 另一方面對地表物質 能量的 遷移和重新分配產(chǎn)生一定的影響 從而形成特定的遙感色 形 影信息 所以構造運動是遙 感信息與重力 航磁信息的紐帶 是它們相關性存在的機理 這也決定了它們在研究構造時 才具有最好的相關性 才能達到最佳的信息匹配 3 討論 事物總是普遍存在聯(lián)系的 遙感信息與重力 航磁 航放等地學信息之間雖然物理含義 不同 表現(xiàn)形式各異 但它們通常是地質體或地質現(xiàn)象的客觀反映 其之間的某種聯(lián)系也是 必然存在的 挖掘和研究這種聯(lián)系不僅可以為各單信息的理解 解譯提供更多的確定性 而 且為不同信息之間的集成和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)提供重要理論支持 從而使礦產(chǎn)資源勘查 包括鈾資 源勘查在內(nèi)的等各應用領域的信息研究更加深入 并促進礦產(chǎn)勘查的不斷突破 所以 遙感 信息與其他地學信息之間相關性研究是遙感信息得以深入應用的重要途徑和思路 是后遙感 應用技術的重要研究內(nèi)容之一 是值得深入探討和研究的 參考文獻 1 劉德長 葉發(fā)旺 張杰林 等 后遙感應用技術的提出與實踐 J 2003 遙感論壇 M 北京 宇航出版社 2003 2 劉德長 葉發(fā)旺 張杰林 等 后遙感應用技術的提出與地質應用 以鄂爾多斯盆地東勝 神木地區(qū)鈾資源勘查 為例 J 國土資源遙感 2004 59 1 11 14 3 劉燕君 金麗芳 礦產(chǎn)信息的遙感地面模式 M 北京 地質出版社 1993 4 謝青云等 郭德方 包紹華 等 油氣田遙感影像模型及油氣綜合遠景預測研究 J 國土資源遙 感 1994 22 4 30 37 5 Primary discussion on relativity between RS information and geophysical information Primary study on information relativity research content of concept of Post remote sensing application technology in Uranium exploration domain YE Fa wang LIU De chang Beijing Research Institute of Uranium Geology Beijing 100029 AbstractAbstract Based