资源一号zy-102c卫星图像在区域地质调查中的应用前景

第３０卷第３期２０１５年６月
遥感信息
ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＶｏｌ．３０，Ｎｏ．３Ｊｕｎ．，２０１５　
收稿日期：２０１４－０５－１９ 修订日期：２０１４－０６－２７基金项目：国土资源部地质大调查项目（１２１２０１１３０４５３００）。

作者简介：张微（１９８０—），男，高级工程师，博士，主要从事遥感技术在矿产资源勘查和新构造运动方面的研究。

E -mail ：ｚｈａｎｇｗｅｉ＠ａｇｒｓ．ｃｎ
资源一号ZY -１0２C 卫星图像在区域
地质调查中的应用前景
张微１，３
，陈玲１，佟晶１，王雪２，杨金中１
（１．中国国土资源航空物探遥感中心，北京１０００８３；２．
中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京１０００８３；３．
北斗航天卫星应用科技集团，北京１０００７０）摘要：资源一号０２Ｃ卫星已于２０１１年年底成功发射，该星搭载有全色多光谱相机和全色高分辨率相机，可同时获取全色和多光谱图像数据，
在区域地质调查方面具有很大的应用空间。

该文以新疆哈密地区为例，采用资源一号０２Ｃ卫星数据开展遥感地质解译应用示范研究，从数据处理、构造信息提取、岩性识别等方面进行研究，并将结果与ＥＴＭ＋数据进行对比，
对存在的问题进行了初步分析。

结果表明，资源一号０２Ｃ卫星在我国尤其是西部干旱-半干旱地区开展区域地质调查和资源勘查方面具有很大的应用前景。

关键词：资源一号０２Ｃ卫星；遥感地质解译；区域地质调查；资源勘查；构造信息提取；岩性识别doi ：１０．３９６９／ｊ．
ｉｓｓｎ．１０００－３１７７．２０１５．０３．０１７中图分类号：ＴＰ７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３１７７（２０１５）１３９－００９３－０６
Pros p ect Anal y sis of Re g ional Geolo g ical Surve y with
Use of ZY -１0２C Satellite Ima g er y
ＺＨＡＮＧＷｅｉ１，
３，ＣＨＥＮＬｉｎｇ１，ＴＯＮＧＪｉｎｇ１，ＷＡＮＧＸｕｅ２，ＹＡＮＧＪｉｎ-ｚｈｏｎｇ１
（１．China Aero Geo p h y sical Ｓurve y ﹠Remote Ｓensin g Center f or Land and Resources ，Ｂei j in g １０００８３；
２．Ｓchool o f Ｅarth Ｓciences and Resources ，China Universit y o f Geosciences ，Ｂei j in g １０００８３；
３．The Ｂeidou Aeros p ace Ｓcience and Technolo gy Grou p ，Ｂei j in g １０００７０）
Abstract ：ＺＹ-１０２ＣＳａｔｅｌｌｉｔｅｗｉｔｈｔｈｅｃａｍｅｒａｏｆｆｕｌｌｃｏｌｏｒｍｕｌｔｉ-ｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅａｎｄｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｌａｕｎｃｈｅｄｉｎ２００１，ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｂｏｔｈｆｕｌｌｃｏｌｏｒｄａｔａａｎｄｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌｄａｔａａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｗｈｉｃｈｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙ．
ＴｈｅｐａｐｅｒｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｓｔｈｅｔｒｉａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆＨａｍｉ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎａｎｄｌｉｔｈｏｌｏｇｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｐｅｒｆｏｒｍｓａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎＺＹ-１０２ＣｄａｔａｔｈｅＥＴＭｄａｔａ．ＴｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅＺＹ-１０２ＣｈａｓｇｒｅａｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｒｅｇｉｏｎａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ，
ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎｄｒｏｕｇｈｔａｒｅａ．Ke y words ：ＺＹ-１０２Ｃ；ｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ；ｒｅｇｉｏｎａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ；ｌｉｔｈｏｌｏｇｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
0　引　言
随着我国国民经济的快速发展和西部大开发的日益推进，加快了我国艰险地区的区域地质调查和资源评价进程，深入开展该地区的找矿规律和找矿方向的研究，阐明其成矿前景，对于加快我国经济发
展、
探明我国资源储量、改善人民生活水平等方面均具有十分重大的意义［
１］。

目前我国的航天技术正飞速发展，卫星遥感技术在各领域尤其是区域地质调查
中的应用越来越广泛［２］
，其具有大面积、高精度、低成
本、快速客观和便于数据综合分析地质体信息等优
势［３］，在自然条件相对较差的地区具有非常广阔的应
—
３９—
遥感信息２０１５年３期
用前景，是开展大面积区域地质调查、实现大型矿集区快速预选、圈定成矿有利地段的最有效方法［４］。

资源一号０２Ｃ（ＺＹ-１０２Ｃ）卫星于２０１１年１２月２２日成功发射。

该卫星重约２１００ｋｇ，设计寿命３年，搭载有全色多光谱相机和全色高分辨率相机，主要任务是获取全色和多光谱图像数据，可广泛应用于国土资源调查与监测、生态环境、防灾减灾、农林水利、国家重大工程等领域。

它具有两个显著特点：一是配置的１０ｍ分辨率Ｐ／ＭＳ多光谱相机是我国民用遥感卫星中最高分辨率的多光谱相机之一；二是配置的两台２．３６ｍ分辨率ＨＲ相机使数据的幅宽达到５４ｋｍ，从而使数据覆盖能力大幅增加，使重访周期大大缩短［５］。

基于此，本研究采用ＺＹ-１０２Ｃ卫星数据开展遥感地质解译应用示范研究。

所获取的数据时相为２０１２年３月４日，轨道号为２０５３８６。

其中，ＨＲ、全色数据为单波段数据，多光谱为假彩色合成的三波段数据。

试验区的坐标为４０°２０′Ｎ～４１°５０′Ｎ，９３°４５′Ｅ～９４°２０′Ｅ，行政区位于新疆区的哈密、若羌以及甘肃省的敦煌地区。

１　数据处理与影像图制作
１．１　卫星数据纠正和配准
收集的０２Ｃ数据经过了系统校正，通过ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｉｃ．ｃｎ／ｚｃｆｗ／ｓｊｆｗ／ｇｊｋｘｓｊｊｘ／下载了分辨率为３０ｍ的数字高程模型（ＤＥＭ）。

本研究对遥感影像进行了正射校正，减小像点位移的误差，但仍存在着点面的平面位移，采用控制点-多项式拟合校正方法加以纠正。

本次工作以收集到的尖兵系列卫星数据（分辨率为５ｍ）为基准，分别对ＺＹ-１０２Ｃ卫星的ＨＲ数据、全色数据和多光谱数据进行了几何纠正。

控制点选择按均匀分布为原则，即像元的中心和８个象限上均有控制点，并有一定数量的多余控制点，控制点的选取分布均匀、合理。

图像纠正函数采用一次多项式，重采样方法采用三次方卷积［６］。

通过精度分析可知，影像图精度符合工作要求。

１．２　数据融合
为了增强影像信息的清晰度，提高解译精度、可靠性和使用率，工作中对较常用的融合方法进行了试验和研究。

本研究主要采用ＩＨＳ（色度、亮度、饱和度）变换法对图像进行处理［７］，分别将ＨＲ数据与多光谱数据、全色数据与多光谱数据进行融合，用多光谱波段突出地物边缘轮廓，用ＨＲ波段和全色波段使地物纹理信息更加清晰，从而增强了岩体、构造的可解性。

在影像图制作时，先将较低空间分辨率的多光谱彩色图像由ＲＧＢ彩色空间变换到ＩＨＳ空间，然后分别利用较高空间分辨率的ＨＲ数据和全色数据替换Ｉ分量，同时用立方卷积法将色度和饱和度分量的像元分别进行插值［８］，之后再反变换回ＲＧＢ空间，以获取分别率为２．３６ｍ和５ｍ的彩色图像（图１、图２）
，
图１　
全色波段与多光谱波段融合增强
图２　HR波段与多光谱波段融合增强
—
４９
—
引用格式：张微，陈玲，佟晶，王雪，杨金中．资源一号ＺＹ-１０２Ｃ卫星图像在区域地质调查中的应用前景［Ｊ］．遥感信息，２０１５，３０（３）：９３-９８
从而增加了图像的信息量，对识别岩性、构造信息更为有利，为遥感地质解译提供了质量更高的数据源。

融合后的图像基本上保持了图像原有的光谱特征，尽管在局部区域存在着色彩失真，但在几何精度的
保持上，效果较好，未发现明显的几何畸变现象［９］。

１．３　影像图制作
影像图制作参照遥感影像平面图制作规范
（ＧＢ１５９６８-１９９５）
执行［１０］。

根据各波段的特征、应用范围和研究区实际特点，
对生成的假彩色合成图像进行图像增强处理，以保证影像图上信息的丰富程度，便于后期进行处理与解译。

其中经过测试分析，多光谱图像（分辨率为１０ｍ）可以制作比例尺为１∶１０万遥感影像图，
全色波段图像（分辨率为５ｍ）可制作１∶５万遥感影像图，ＨＲ波段（
分辨率为２．３６ｍ）可制作１∶２．５万遥感影像图［１１-１３］。

２　遥感地质解译
２．１　构造信息的提取
根据影像特点和地质成矿理论，本研究提取的
构造信息主要以断裂构造和环形构造为主。

（１）
断裂构造解译在遥感图像上，
断裂构造具有平直或略有弯曲的线性影像特征，一般较易识别。

不同地貌单元直线型分界、直线型河流、颜色和色调直线型的分界、山脊和沟谷突然直线型拐弯、湖泊和地下水出露点呈线状排列等均是断裂构造的解译标志。

通过本次试验可以发现，ＺＹ-１０２Ｃ卫星在断裂信息的提取、
断裂空间位置的展布，以及隐伏断裂的推测上，取得了很好的效果，已接近和达到国际同类卫星数据的水平。

试验研究区内部分断裂构造解译情况如图３所示。

（２）
环形构造解译遥感影像上，环形构造主要表现为圆形、椭圆形、浑圆形、半圆形、弧形及多边形等，有的通过色调、地形、水系等形式反映出来。

环形构造的色调表现为色斑或套环，地貌则表现为放射状或环状水系，环形构造是寻找侵入岩体的最有效手段。

试验研究区内部分环形构造解译情况如图４所示。

图３　北东东向大型压性、
压扭性断裂
图4　实验区典型环形构造
２．
２　岩性信息的提取本次试验在初步建立解译标志基础上，以人机交互解译为主，
运用大比例尺影像图，开展遥感地质解译工作，重点对岩性和成矿／控矿要素进行解译。

在实际工作过程中，对不同岩体的侵入期次及其与
围岩的接触关系进行了较好地厘定。

以二叠纪花岗岩为例，该岩体在影像上呈现灰白色，影纹较为光滑，呈明显环状结构，从影像特征明显可以看出岩体较围岩年轻，
围岩可见明显的变形，热接触边可见。

此外，在二叠纪花岗岩内部，发现了侵入体内的捕掳体（
图５），主要呈较为明显的暗色调，影纹相对侵入体粗糙，且形态不规则，可能为围岩奥陶-志留纪地层的捕掳体。

与此同时，对侵入岩的侵入期次做了初步的区分，其中花岗闪长岩由于暗色矿物较多，呈暗色调，
影纹斑杂错乱；花岗岩侵入体整体呈椭圆形，色调相对花岗闪长岩较浅，影纹相对光滑；北部的黑云母斜长花岗岩呈褐色色调，岩体与围岩界线截然，影纹斑杂粗糙（图６）。

在地层的识别上，奥陶-志留系上岩组由于岩体的侵入使得地层的变形较为强烈，线性影像特征明显，呈灰黑色色调，影纹粗糙，其中发育树枝
—
５９—
遥感信息
２０１５年３
期
图５　
二叠纪花岗岩体及其捕掳体
图6　不同岩体的接触界线及关系
状水系（图７）。

志留纪芦草滩组变砂岩、粉砂质板
岩、
千枚岩及凝灰岩影像特征明显，颜色呈灰白色，
较为光滑的斑点状影纹，影纹光滑，树枝状水系较为发育（图８）。

图7　奥陶-
志留系二云石英片岩红柳河组第一亚组玄武岩、安山玄武岩、安山岩地层呈北东向展布，和岩体接触界线截然，但变形变质少见，呈灰黑色，影纹粗糙，树枝状-钳状水系发育（图９）。

图8　
志留纪芦草滩组
图9　红柳河组第一亚组
试验区的第四系分布广泛，以第四纪冲洪积物
为主，
其次为砂土和砾石，它们构成了三级河流阶地，
与周围地层影像差异较明显（图１０）。

图１0　试验区第四系冲洪积物影像特征
在以上工作的基础上，根据遥感地质解译相关的技术规程与要求，完成了研究区１∶５万遥感地质解
译和成矿预测工作（图１１），成果基本满足相关需求。

此外，受光谱波段分布范围和提供数据源的限
制，ＺＹ-１０２Ｃ星在光谱特征上存在一定的局限，与分辨率为１５ｍ的ＥＴＭ＋数据相比，存在着一定的差异。

具体表现为图像的色彩饱和度不足，地物的对比度不够强烈（图１２），当然这与高分数据光谱波段分布范围较窄有关，包括国外的高分数据均存在
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引用格式：张微，陈玲，佟晶，王雪，杨金中．资源一号ＺＹ-１０２Ｃ卫星图像在区域地质调查中的应用前景［Ｊ］．遥感信息，２０１５，３０（３）：９３-９８
类似的问题。

而在几何特征上，纹理更为清晰，在不同地质体的识别和区分上优势明显。

图１１　
工作区遥感找矿靶区分布图
图１２　0２-C 星与ETM＋数据对比图
３　结束语
试验区研究结果表明，ＺＹ-１０２Ｃ资源数据卫星
姿态较为稳定，未出现明显的几何畸变、色调过饱和、噪声等现象，与中巴资源卫星０２Ｂ星相比有了长足的进步。

而在几何纠正过程中，采用三次多项
式的纠正值与理论值的较差最小，
同时一般需要采集１６个以上纠正控制点才能达到最佳效果，
地形起伏较大的山区则需要２０个控制点。

本次试验工作表明，ＺＹ-１０２Ｃ星光谱特征较稳定，图像质量较好，能基本满足中—高比例尺（１∶５万～１∶１０万）
影像图制作和遥感地质解译底图的需要，
因此在地质找矿工作中具有较好的应用前景，在岩性识别、构造信息提取方面具有较好的效果。

图像整体质量较好，能根据影像的色调、纹理、形态等特征，通过人机交互解译获取相关地质信息，对于确定区域构造格架、赋矿地层的空间分布特征，以及与成矿有关的侵入岩体，导、控矿构造信息（如断裂、环形构造、构造变形形迹等特征）具有较好的应用效果。

由于受波段设置以及光谱波段分布范围的限制，
局部地物对比度以及图像的饱和度较ＥＴＭ＋差。

同时无法很好地进行矿化蚀变异常信息提取，
因而在资源勘查与找矿预测方面还有待于进一步深入研究。

由于本次研究仅从局部专题应用出发，同时受时间和精力所限，未能从大区域、规模化的角度进行深入评价。

因此，评价结果难以体现ＺＹ-１０２Ｃ星
数据的规模化应用情况，相关的技术方法还需在后续应用中不断补充和完善。

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