RS(遙感)與GIS的結(jié)合在資源環(huán)境方面的應(yīng)用是很多的。他們主要是結(jié)合起來集成一種監(jiān)測(cè)或者應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)(這種結(jié)合方式比較普遍)。以下給你列舉了他們的一些具體應(yīng)用。
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1、土地利用變化監(jiān)測(cè),通過對(duì)遙感圖像的處理得到土地利用信息。
2、河流湖泊污染情況調(diào)研,實(shí)時(shí)查看污染程度同時(shí)制定方案。
3、海岸線變化情況監(jiān)測(cè),一般監(jiān)測(cè)海岸線向大海的推進(jìn)情況。
4、礦產(chǎn)資源調(diào)查,主要通過遙感的手段尋找分析礦物資源分布情況。
5、地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)估,對(duì)災(zāi)害情況的總體把握為拯救方案和重建方針提供科學(xué)依據(jù)。
目前的應(yīng)用主要是以上幾點(diǎn),其中土地利用是最廣泛的了。
石油和礦產(chǎn)勘查要求多種數(shù)據(jù)集進(jìn)行綜合分析。過去對(duì)數(shù)據(jù)存檔、檢索及迭加分析通常使用圖件或表格數(shù)據(jù),對(duì)比與綜合要花費(fèi)大量時(shí)間,遙感與GIS技術(shù)則為這些多源勘探數(shù)據(jù)綜合處理提供了現(xiàn)代化手段。
在石油等礦產(chǎn)勘查時(shí),地質(zhì)學(xué)家首先要對(duì)各種地質(zhì)圖件、地球物理和地球化學(xué)數(shù)據(jù)、地震剖面以及遙感圖像等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,以便能清楚地了解各種不同數(shù)據(jù)集之間的關(guān)系。
地質(zhì)數(shù)據(jù)通常也是由點(diǎn)、線、多邊形三種形態(tài)構(gòu)成的。點(diǎn)數(shù)據(jù)以地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)最典型,它與某一特定的取樣點(diǎn)有關(guān);線數(shù)據(jù)可以是一條巖性分界線或一條斷裂;多邊形數(shù)據(jù)如某種巖類的出露范圍。這些數(shù)據(jù),有的采用圖件形式,用顏色表示巖石類型(專題圖),符號(hào)表示地球化學(xué)取樣點(diǎn)位置,用等值線表示磁場(chǎng)測(cè)量值。許多地質(zhì)數(shù)據(jù)還以報(bào)告、圖形或?qū)嶒?yàn)室結(jié)果表格等形式提供。在GIS中,這些不同的數(shù)據(jù)集(如地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)、航磁調(diào)查數(shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖和地形圖以及遙感數(shù)據(jù))經(jīng)過數(shù)字化、編碼、矢量到網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生連續(xù)或離散的數(shù)據(jù)集,存入建立起目標(biāo)區(qū)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,圖13-1給出了地質(zhì)地表數(shù)據(jù)的輸入,分析和建庫的過程。
在地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中,地質(zhì)數(shù)據(jù)按專題內(nèi)容分層存貯,幾何特征以圖形圖像表達(dá),屬性數(shù)據(jù)則記錄在二維關(guān)系表中,兩者為一對(duì)一或一對(duì)多的關(guān)系。于是,在這個(gè)數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上,勘探工作區(qū)的所有地球物理、地球化學(xué)、巖石學(xué)及輻射場(chǎng)的數(shù)據(jù)都可以納入數(shù)據(jù)庫。一旦工作區(qū)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫被建立,地質(zhì)學(xué)家便可以利用已有的專家(概念)模型來指導(dǎo)數(shù)據(jù)分析。例如,在石油勘探中,首先利用石油存貯條件與變量之間已知的物理、化學(xué)和地質(zhì)聯(lián)系來分析數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù),對(duì)直接或間接與這些聯(lián)系有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、生成各種派生數(shù)據(jù)。表13-1顯示某工作區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)和派生數(shù)據(jù)集。用這些數(shù)據(jù)所提供的信息來選定油氣儲(chǔ)藏有利地區(qū)。
如將重力和航磁數(shù)據(jù)疊合,有助于對(duì)基底形態(tài)的分析。又由于基底形態(tài)對(duì)沉積蓋層構(gòu)造發(fā)育有影響,因而據(jù)重力和航磁的一階、二階導(dǎo)數(shù)可推斷出構(gòu)造的總體特征。又如,基底隆起地區(qū)可能影響蓋層構(gòu)造特征,基底凹陷的地區(qū)沉積厚度較大,可能成為盆地的沉積中心。
圖13-1 地質(zhì)地表數(shù)據(jù)處理、分析及建庫流程圖
背斜構(gòu)造是重要儲(chǔ)油構(gòu)造。是油氣勘探數(shù)據(jù)庫的重要內(nèi)容。構(gòu)造的向下延伸范圍是一個(gè)最有價(jià)值的參數(shù),目前的技術(shù)水平還難以確定。在數(shù)據(jù)庫中,背斜用多邊形表示,并以背斜軸為中心向下延展來定性表達(dá)背斜的地下影響范圍。
斷層對(duì)油氣的生、儲(chǔ)、蓋都很重要。斷層等密度圖與線性體等密度圖是用任一網(wǎng)格單元范圍內(nèi)斷層/線性體出現(xiàn)的頻數(shù)來定義的。用鄰域分析法計(jì)的研究區(qū)內(nèi)圍繞每一象元的5×5象元陣列中斷層出現(xiàn)的次數(shù)。結(jié)果圖顯示出斷層/線性體密度。將斷層等密度和線性體等密度圖進(jìn)行疊加,合成出一幅描述斷裂密度的新圖。對(duì)蓋層斷裂密度高值地區(qū)進(jìn)行分析,判明它對(duì)區(qū)域油氣運(yùn)移和儲(chǔ)集的具體作用。
表13-2給出某研究區(qū)域模型及其對(duì)應(yīng)的權(quán)重,系統(tǒng)據(jù)此運(yùn)行后生成一個(gè)新圖像。圖像的像元值等于各輸入的權(quán)值求和,將它們進(jìn)一步分段,便可以表達(dá)工作區(qū)中油氣產(chǎn)出有利性的不同級(jí)別,最后圈出高概率產(chǎn)油區(qū)。
這種技術(shù)方法同樣適用于其它礦產(chǎn)勘查、區(qū)域成礦預(yù)測(cè),工程地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估與預(yù)測(cè)等。
GIS技術(shù)的引入可能極大改變地質(zhì)學(xué)家的工作模式,使地學(xué)工作者面臨的對(duì)多源地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集、配準(zhǔn)、存儲(chǔ)、分析、綜合與檢索工作,變得形象直觀、靈活多樣、快速準(zhǔn)確,使各種地學(xué)模型的生成和發(fā)展,在技術(shù)上有了主要的支撐系統(tǒng)。
表13-1 原始和派生地質(zhì)數(shù)據(jù)
表13-2 模型的輸入與數(shù)字加權(quán)
GIS技術(shù)可以為多種來源的空間信息數(shù)據(jù)采集提供地學(xué)知識(shí)與處理??臻g數(shù)據(jù)是指描述“空間實(shí)體”的空間位置特征與專題屬性的數(shù)據(jù),通常包括不同來源和形式的遙感數(shù)據(jù)、地形圖數(shù)據(jù)、專題圖數(shù)據(jù)、野外采樣數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)等。
廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等是在掌握全自治區(qū)農(nóng)用地?cái)?shù)量與分布的基礎(chǔ)上,借助于地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)農(nóng)用地的質(zhì)量進(jìn)行全面、科學(xué)、綜合的評(píng)價(jià),為提高農(nóng)用地管理提供依據(jù)。工作中主要利用MapGIS軟件強(qiáng)大的圖形編輯功能、數(shù)據(jù)庫管理功能和空間分析功能,科學(xué)量化農(nóng)用地?cái)?shù)量、質(zhì)量和分布,形成數(shù)字化的各類農(nóng)用地分等工作底圖,對(duì)全自治區(qū)農(nóng)用地進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià),提高了分等結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等采用的信息系統(tǒng)是以MapGIS軟件為基礎(chǔ)平臺(tái),結(jié)合Excel電子表格和Access數(shù)據(jù)庫等軟件,根據(jù)該自治區(qū)農(nóng)用地分等的技術(shù)路線,對(duì)MapGIS軟件進(jìn)行局部的二級(jí)開發(fā),保證了廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整和功能齊全,建庫方便、快捷。
(一)資料整理與圖件準(zhǔn)備
將資料整理錄入計(jì)算機(jī),對(duì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合核實(shí),剔除不符合實(shí)際的特殊的極值,為入庫做好準(zhǔn)備。圖件的準(zhǔn)備工作包括工作底圖的準(zhǔn)備和其他專業(yè)要素圖件的準(zhǔn)備。圖件比例尺要滿足農(nóng)用地分等精度要求,圖上內(nèi)容要素齊全、圖面清晰,滿足掃描矢量化要求。
(二)工作底圖的入庫(數(shù)字化)
具體工作過程中,采用各縣(市、區(qū))1∶5萬~1∶10萬的土地利用現(xiàn)狀圖作為工作底圖,用掃描儀將工作底圖資料進(jìn)行灰度掃描,以柵格形式存貯于圖像文件中(例如TIFF格式),在MapGIS軟件編輯功能下,經(jīng)過圖像黑白轉(zhuǎn)換,進(jìn)行矢量化,轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù),把點(diǎn)、線分層存入,成為線文件或點(diǎn)文件,再進(jìn)行點(diǎn)、線、面的編輯,然后把編輯好的圖形文件進(jìn)行光柵處理,輸出圖件校對(duì)。其中,圖形編輯包括對(duì)點(diǎn)、線、面3種圖元的空間數(shù)據(jù)和圖形屬性進(jìn)行編輯。首先,對(duì)已經(jīng)矢量化好的圖形文件(線文件或點(diǎn)文件)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置(即分層設(shè)置、線形設(shè)置、符號(hào)設(shè)置、區(qū)顏色設(shè)置),編輯點(diǎn)、線屬性結(jié)構(gòu);然后,對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)拓?fù)涮幚?,?jīng)過建立拓?fù)潢P(guān)系的圖形,每個(gè)區(qū)域賦予屬性并自動(dòng)控制為區(qū)域填色。根據(jù)圖件的用途,可以更改區(qū)域參數(shù)及屬性。
(三)分等單元圖的編制
根據(jù)分等評(píng)價(jià)單元的基本要求和單元?jiǎng)澐謺r(shí)應(yīng)遵循的原則,結(jié)合廣西壯族自治區(qū)區(qū)域內(nèi)地貌類型多樣、地形復(fù)雜、土壤類型異常明顯,呈垂直分帶性、農(nóng)用地分布零碎等特點(diǎn),采用疊置法將同比例尺的土地利用現(xiàn)狀圖(工作底圖)與地形圖、土壤圖疊加,手工劃分分等評(píng)價(jià)單元,并按行政區(qū)劃編號(hào)。
在已經(jīng)編制好的各縣(市、區(qū))分等評(píng)價(jià)單元圖上,進(jìn)行農(nóng)用地分等單元圖數(shù)字化,即將劃分好的分等評(píng)價(jià)單元的手工圖作為作者原圖,在已經(jīng)數(shù)字化的同比例尺土地利用現(xiàn)狀圖上,采用MapGIS在圖上進(jìn)行點(diǎn)圖元編輯。然后,在圖形編輯菜單中打開區(qū)屬性編輯欄,根據(jù)單元編號(hào)所在的區(qū)域(即面域),輸入單元編號(hào),編輯單元區(qū)屬性(即分等單元屬性編輯),使單元編號(hào)成為圖、表鏈接的關(guān)鍵字段,完成分等單元圖件數(shù)字化。
(四)編制單元因素分值
以手工劃分的分等評(píng)價(jià)單元圖為工作底圖,按照廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等所確定的分等因素圖逐一套合分等評(píng)價(jià)單元,讀出該評(píng)價(jià)單元所應(yīng)有的因素分值,即計(jì)算單元因素分值,對(duì)照“指定作物-分等因素-自然質(zhì)量分”關(guān)系表,將分等因素分值轉(zhuǎn)換成分等因素自然質(zhì)量分,再把各分等評(píng)價(jià)單元的自然質(zhì)量分錄入計(jì)算機(jī),編制分等單元分等因素自然質(zhì)量分值表。
(五)分等評(píng)價(jià)單元的自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性入庫
將分等評(píng)價(jià)單元自然質(zhì)量分值表以Excel格式錄入計(jì)算機(jī),成為電子表格文件,即分等評(píng)價(jià)單元的自然屬性入庫。分等評(píng)價(jià)單元的經(jīng)濟(jì)屬性指單元的土地利用系數(shù)和土地經(jīng)濟(jì)系數(shù),是將有關(guān)資料在電子表格上按指標(biāo)區(qū)進(jìn)行匯總計(jì)算得出,根據(jù)規(guī)程要求劃分土地利用等值區(qū)和土地經(jīng)濟(jì)等值區(qū),將各分等評(píng)價(jià)單元所處的土地利用等值區(qū)的值與土地經(jīng)濟(jì)等值區(qū)的值讀出并錄入分等評(píng)價(jià)單元自然屬性表,再在計(jì)算機(jī)上對(duì)電子表格進(jìn)行分析,計(jì)算出各類等指數(shù),完成分等評(píng)價(jià)單元的自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性入庫,把Excel電子表轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)庫存為DBASE格式文件。
(六)建立農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫
將編輯好的分等單元圖形屬性的數(shù)據(jù)文件與數(shù)據(jù)庫中的分等單元自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性質(zhì)量分值電子表(DBASE格式)數(shù)據(jù)文件,根據(jù)關(guān)鍵屬性字段(分等單元編號(hào))掛接,即把已經(jīng)存在的圖形屬性信息和空間數(shù)據(jù)庫中的自然屬性和經(jīng)濟(jì)屬性信息用關(guān)鍵字段鏈接起來,使圖、表合一,成為統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫。這樣建立起來的農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫,可以把圖形屬性數(shù)據(jù)和空間屬性數(shù)據(jù)庫的采集并行,便于圖、表的修改,即對(duì)表格進(jìn)行修改,就能使圖形自動(dòng)完成更改,提高成圖的工作效率和精度。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件屬性管理菜單中,根據(jù)屬性賦參數(shù)欄,對(duì)各種農(nóng)用地分等因素值、分等指數(shù)參數(shù)值規(guī)定一定范圍域,給范圍域設(shè)置顏色參數(shù),完成顏色參數(shù)設(shè)置后,農(nóng)用地分等信息系統(tǒng)自動(dòng)給數(shù)據(jù)圖形的值域賦予顏色,進(jìn)行農(nóng)用地的各種因素圖件和等別圖件的制作,并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的條件生成點(diǎn)文件,把區(qū)域?qū)傩赞D(zhuǎn)換成等別號(hào),圖形上注解等級(jí)信息,由此完成廣西壯族自治區(qū)農(nóng)用地分等數(shù)據(jù)庫的建立。
(七)農(nóng)用地等別面積的匯總統(tǒng)計(jì)
根據(jù)等別圖圖形屬性數(shù)據(jù)文件,在MapGIS軟件實(shí)用服務(wù)功能上,打開投影變換菜單,點(diǎn)擊工具欄,在屬性生成文件文本目錄下,打開圖元文件,由圖形屬性庫(各單元圖形屬性)生成文件,存為TXT格式的報(bào)表文件,再由TXT文件轉(zhuǎn)為Excel電子表格,進(jìn)行分等面積匯總。由圖形屬性文件轉(zhuǎn)換成的Excel電子表格文件,保留了農(nóng)用地各單元的屬性,例如,鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村、地類號(hào)、單元號(hào)、等別、面積等。在此基礎(chǔ)上分村匯總等別面積,并結(jié)合各縣(市、區(qū))土地利用現(xiàn)狀變更臺(tái)賬數(shù)據(jù),進(jìn)行單元面積平差。經(jīng)過平差的農(nóng)用地單元面積,分村、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、縣(市、區(qū))、全自治區(qū)4級(jí),在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行等別面積匯總統(tǒng)計(jì)。
砂巖型鈾礦的形成受控于古氣候、古水文地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)、巖石地球化學(xué)類型、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、層間氧化帶(或古河道)、鈾源條件等諸多因素。因此,應(yīng)以地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)異常為突破口,選擇行之有效的現(xiàn)代勘查技術(shù)方法進(jìn)行小比例尺到大比例尺的選區(qū)勘查。對(duì)于砂巖鈾礦現(xiàn)代的勘查技術(shù)方法,韓紹陽等(2004)進(jìn)行了較好的綜述,現(xiàn)概括如下。
一、高分辨率遙感技術(shù)
利用高分辨率遙感技術(shù)可獲得產(chǎn)鈾盆地地下水補(bǔ)、徑、排體系,蝕源區(qū)、斷裂帶及斜坡帶等影像特征;可建立大型鈾成礦區(qū)域的大地構(gòu)造環(huán)境、背景遙感影像特征。
二、GIS技術(shù)
GIS提供了在計(jì)算機(jī)輔助下對(duì)地理、地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感等多信息進(jìn)行集成管理、有效綜合與分析的能力。應(yīng)用GIS對(duì)鈾資源進(jìn)行評(píng)價(jià),具有如下優(yōu)點(diǎn):①合理、有效的空間數(shù)據(jù)庫管理大大提高了鈾資源評(píng)價(jià)效率;②實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)方法難以進(jìn)行的對(duì)各種地質(zhì)體的多種空間關(guān)系的定量分析;③系統(tǒng)軟件為物化探數(shù)據(jù)的空間可視化創(chuàng)造了條件,使評(píng)價(jià)更直觀;④空間分析方法使成礦信息的綜合更加合理;⑤系統(tǒng)軟件大大提高了生產(chǎn)單位的制圖效率;⑥所建的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫可反復(fù)使用。
三、水化學(xué)方法
利用水化學(xué)方法可獲得含礦層水中的溶解氧、硫化氫及pH、Eh值,可以尋找層間氧化帶、氧化-還原過渡帶及還原帶;測(cè)量含礦層水中的鈾、鐳、氡、氦及其他與鈾相關(guān)的伴生元素可以確定找礦目的層的含鈾性。
四、現(xiàn)代地球物理方法
隨著地球物理探測(cè)技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展,重磁法、航空(或車載)γ能譜測(cè)量法、電磁成像技術(shù)和地震勘探等現(xiàn)代地球物理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于砂巖鈾礦勘探中:①利用重磁法可分析蓋層結(jié)構(gòu),基巖的起伏形態(tài)、埋深及基底構(gòu)造。②利用航空γ能譜測(cè)量可在很短時(shí)間內(nèi)獲得大面積精度均一的測(cè)量資料;車載γ能譜測(cè)量方法同樣具有測(cè)量速度快、探測(cè)精度高等特點(diǎn),很適合在干旱、半干旱的中新生代產(chǎn)鈾盆地內(nèi)開展,又可在不宜進(jìn)行航測(cè)的邊境地區(qū)進(jìn)行工作。③利用電磁成像技術(shù)(TEM和EH4)可查明對(duì)鈾成礦有利的砂體規(guī)模及其空間展布;查明工作區(qū)的隔水層及其厚度;查明工作區(qū)斷裂構(gòu)造及其產(chǎn)狀特征;查明工作區(qū)基底的埋深及其起伏情況;根據(jù)電阻率測(cè)量剖面,結(jié)合地質(zhì)資料,可輔助分析盆地的沉積相。④地震探測(cè)技術(shù)可以確定產(chǎn)鈾盆地基底的埋深,提供構(gòu)造基礎(chǔ)圖件和更多的蓋層細(xì)節(jié)信息。
五、砂巖型鈾礦定位方法
目前,在進(jìn)行砂巖型鈾礦定位中卓有成效的方法是自然電位測(cè)量法、深穿透地球化學(xué)方法、氡氣測(cè)量、綜合測(cè)井和弱信息提取技術(shù)。
自然電位測(cè)量可以快速確定層間氧化帶砂巖型鈾礦的氧化-還原過渡帶。深穿透地球化學(xué)方法是通過測(cè)量地表疏松沉積物中金屬活動(dòng)態(tài)和地氣中超微量金屬元素的含量,進(jìn)而圈定異常,預(yù)測(cè)鈾礦床(王學(xué)求,1998)。氡氣測(cè)量技術(shù)主要是基于Rn的遷移和地氣理論來提取深部鈾礦化信息。綜合測(cè)井技術(shù)可獲取巖石的天然放射性、密度、電阻率等地球物理參數(shù)及確定巖石孔隙度、滲透率、泥質(zhì)含量等,為砂巖型鈾礦儲(chǔ)量計(jì)算和評(píng)價(jià)提供必要的參數(shù),也可對(duì)沉積構(gòu)造環(huán)境、層序地層及沉積相等進(jìn)行研究。通過實(shí)用的數(shù)據(jù)(如航磁、航放)綜合解釋方法和弱信息提取技術(shù),可直接定位砂巖型鈾礦床的空間位置。
總之,在中小比例尺鈾資源戰(zhàn)略選區(qū)階段,適宜采用效率高、費(fèi)用低的遙感技術(shù)、航空物探技術(shù),同時(shí)可開展重力測(cè)量和水化測(cè)量。盡量收集工作區(qū)的相關(guān)地質(zhì)資料,根據(jù)現(xiàn)代砂巖型鈾礦的成礦理論,基于GIS軟件平臺(tái)進(jìn)行多源信息的綜合分析,圈定有成礦遠(yuǎn)景的地段(韓紹陽等,2004)。在大比例尺預(yù)測(cè)階段,對(duì)所圈定的遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)可開展綜合物化探工作,如自然電場(chǎng)、電磁成像技術(shù)(TEM或EH4)、控源音頻大地電磁(CSAMT)、高分辨率淺層地震、氡氣測(cè)量及化探等,在完成物化探綜合解釋后,配合鉆探和綜合測(cè)井技術(shù)圈定礦體,并進(jìn)行資源量評(píng)價(jià)。