[發(fā)明專利]一種基于遙感影像快速識別鹽湖水域隱伏斷裂構(gòu)造的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210526181.2
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103512661A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊虎;趙英俊;王志明;張杰林
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 程旭輝;盧慧

1.一種基于遙感影像快速識別鹽湖水域隱伏斷裂構(gòu)造的方法，其特征包括如下步驟：

步驟1，多源、多時相遙感數(shù)據(jù)源的獲取；選定所用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源，選取研究區(qū)正午時分的中等分辨率多光譜陸地衛(wèi)星影像ETM、空間分辨率15米，中等分辨率多光譜衛(wèi)星影像ASTER、空間分辨率15米，高分辨率衛(wèi)星影像SPOT5、空間分辨率2.5米的遙感數(shù)據(jù)；

步驟2，ETM、ASTER和SPOT5遙感影像的預(yù)處理；完成ETM、ASTER和SPOT5遙感影像的輻射校正、幾何校正和噪聲去除；

步驟3，基于ETM、ASTER和SPOT5遙感影像完成鹽湖區(qū)湖水水際線提取；ETM數(shù)據(jù)采用ETM第5波段、ASTER數(shù)據(jù)采用ASTER第5波段、SPOT5數(shù)據(jù)采用第4波段，然后采用非監(jiān)督分類方法，即ISODATA法，實現(xiàn)鹽湖水廓線的精確提取；

步驟4，鹽湖ETM和SPOT5遙感影像中不同點位湖水波譜信息提取；

步驟4.1，依據(jù)鹽湖ETM遙感影像的亮度值大小，選取一條亮度值由高到低的剖面，在剖面上均勻選取代表遙感影像不同亮度值的多個點，分析每個點的波譜曲線特征；從ETM遙感影像各個點的光譜曲線中，在可見光波段選擇影像亮度值最大、譜形變化最大的波段m，在中紅外波段選擇影像亮度值最小、譜形變化最小的波段n，并選出影像亮度值由高到低的過渡波段i；其中，m，n，i=1，2，3，4，5，6，7；

步驟4.2，依據(jù)鹽湖SPOT5遙感影像的亮度值大小，選取一條亮度值由高到低的剖面，在剖面上均勻選取代表SPOT5遙感影像不同亮度值的多個點,分析每個點的波譜曲線特征；從SPOT5遙感影像各個點的光譜曲線中，在可見光波段選擇影像亮度值最大、譜形變化最大的波段x，在中紅外波段選擇影像亮度值最小、譜形變化最小的波段y，并選出影像亮度值由高到低的過渡波段z；其中，x，y，z=1，2，3，4；

步驟5，構(gòu)建鹽湖湖水礦化度ETM和SPOT5遙感指數(shù)：

步驟5.1構(gòu)建湖水礦化度的ETM遙感指數(shù)SIETM；將上述步驟獲取的鹽湖ETM遙感影像亮度值最大、譜形變化最大的波段m，與亮度值最小、譜形變化最小的波段n的比值作為反演湖水礦化度信息的指數(shù)，來反映湖水中礦化度信息的變化，即湖水礦化度的ETM指數(shù)SIETM，其表達(dá)式為：

SIETM=ETM（m）/ETM（n）（1）

式中：SIETM為湖水礦化度ETM指數(shù)；ETM（m）、ETM（n）為ETM影像第m和第n波段的亮度值；

在湖水礦化度ETM遙感指數(shù)提取的基礎(chǔ)上，依據(jù)礦化度指數(shù)的定義，將礦化度ETM指數(shù)推廣，得到了鹽湖的三維礦化度ETM的遙感指數(shù)—ETM（m）/ETM（n）、ETM（m1）/ETM（n1）、ETM（m2）/ETM（n2）；其中，m，n，m1，n1，m2，n2=1，2，3，4，5，6，7；

步驟5.2構(gòu)建湖水礦化度的SPOT5遙感指數(shù)SISPOT；比照步驟5.1，將上述步驟獲取的鹽湖SPOT遙感影像亮度值最大、譜形變化最大的波段x，與亮度值最小、譜形變化最小的波段y的比值作為反演湖水礦化度信息的指數(shù)，其表達(dá)式為：

SISPOT=SPOT5（x）/SPOT5（y）（2）

式中：SISPOT為礦化度指數(shù)；SPOT5（x）、SPOT5（y）為SPOT5遙感影像第x、第y波段的亮度值；該礦化度指數(shù)SISPOT是用SPOT5（x）與SPOT5（y）波段比值來定義，其取值范圍大于零；為了充分反映SPOT5不同波段對湖水礦化度的反應(yīng)，依據(jù)礦化度指數(shù)的定義，將礦化度指數(shù)推廣，可得到該湖的SPOT5多維礦化度指數(shù)，即SPOT5（x）/SPOT5（y）、SPOT5（x1）/SPOT5（y1）、SPOT5（x2）/SPOT5（y2）；其中，x，y，x1，y1，x2，y2=1，2，3，4；

步驟6，鹽湖ETM和SPOT5遙感影像湖水礦化度遙感信息分離；采用主成分分析PCA方法對步驟5構(gòu)建的湖水礦化度ETM遙感指數(shù)和SPOT5遙感指數(shù)進(jìn)行信息分離，得到ETM--PC1、PC2、PC3和SPOT5--PC1、PC2、PC3，各3個組分的遙感影像；為了進(jìn)一步排除PC1影像亮度值為湖水深度信息的可能性，引入該湖歷史水深實測等深線圖進(jìn)行比較分析，排除PC1影像亮度值為湖水深度信息的可能性，得出PC1亮度值的高低定性的反映了湖水礦化度含量的高低信息，而不是湖水的深度信息的結(jié)論；

步驟7，鹽湖ETM和SPOT5遙感影像湖水礦化度異常信息分析和隱伏斷裂構(gòu)造定位；對ETM-PC1和SPOT5-PC1遙感影像按亮度值大小進(jìn)行彩色密度分割，得到從低到高不同級別的礦化度定性估測圖；如果在經(jīng)上述步驟構(gòu)建的鹽湖礦化度ETM遙感定性估測圖和SPOT5定性估測圖上，均出現(xiàn)礦化度最高處不在緊靠干鹽灘的某側(cè)湖岸，而是位于距離干鹽灘湖岸某一距離處，而且距干鹽灘湖岸的相對位置一致，且礦化度也能呈現(xiàn)出由高到低逐級遞變的環(huán)形異常，說明這種礦化度環(huán)形異常長期真實存在，環(huán)形異常最高值長軸方位便是湖底隱伏斷裂構(gòu)造的存在位置；反之，如果在鹽湖礦化度ETM遙感定性估測圖和SPOT5遙感定性估測圖上，沒有出現(xiàn)礦化度距干鹽灘湖岸一定距離處由高到低的環(huán)形異常，則說明該鹽湖底部沒有隱伏的斷裂構(gòu)造；

步驟8，鹽湖ETM和ASTER遙感影像溫度信息反演；借助裝載ETM和ASTER傳感器的陸地衛(wèi)星過境當(dāng)天的氣象資料，計算出大氣透過率、等效大氣平均溫度，利用ETM和ASTER可見、近紅外波段計算出植被覆蓋區(qū)和裸土區(qū)的植被指數(shù)，基于線性經(jīng)驗方法計算出地表輻射率，將上述各參數(shù)代入普朗克方程和大氣輻射傳輸方程對ETM和ASTER熱紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行地表溫度信息反演；

步驟9，鹽湖ETM和ASTER遙感影像溫度異常信息分析和隱伏斷裂構(gòu)造位置驗證；如果在經(jīng)步驟8得到的ETM溫度反演圖和ASTER溫度反演圖上，呈現(xiàn)出緊鄰干鹽灘一側(cè)的湖岸水體溫度不是最高級別，而是溫度由低到高的環(huán)狀異常，則說明此異常長期真實存在；如果低溫異常中心帶長軸方向的絕對位置與高礦化度異常解譯斷裂構(gòu)造的位置一致，則驗證了鹽湖水域隱伏斷裂構(gòu)造存在的真實性和位置的準(zhǔn)確性；如果在ETM溫度反演圖和ASTER溫度反演圖上沒有出現(xiàn)這種低溫環(huán)狀異常，則表明該水域沒有隱伏斷裂構(gòu)造存在。