遥感技术在境外电力勘测工程的应用

遥感技术在境外电力勘测工程的应用

1 研究背景及现状

遥感影像具有现势性、历史性和宏观性等特点。运用卫星遥感数据进行地质遥感解译，在辅助输电线路路径优化、大型建设项目勘察选址、线状工程地质调查、环境地质调查等方面取得了显著的效果。关于遥感技术在电力工程中的应用，已有很多学者做过相关的研究。《卫星遥感技术在电力工程前期勘测中的应用分析》一文中，笔者介绍了遥感影像的数据情况以及在电力行业的主要应用领域；杨洪志，万爱华等分析了遥感影像地图在境外电力工程中的应用，以某一项目为例，介绍了遥感影像地图的制作流程。

上述学者的研究倾向于通过遥感影像地图的制作来改善电力工程勘测工作，但没有对地层以及线性构造的解译，没有考虑岩性、断层等因素。本文提出了采用遥感技术辅助境外电力工程勘测工作的方法，通过对遥感影像的校正、增强等处理，制作正射影像图，并以小比例尺的地质图为基础，对影像进行监督分类并对地层及构造信息进行目视解译，制作较大比例尺的地质图。本文还对解译出的地质图结合DEM进行了三维地表展示，使工程人员在工作的前期不需要到达研究区，仅通过遥感影像就对工作区的地形、地貌、地层以及构造等情况有所了解，大大便利了勘测工作的进展。 2 本研究使用的遥感数据

目前在国内电力领域多用SPOT全色（10m、5m）、TM彩色（30m）或ETM（15m）影像融合而成的影像。其中，美国陆地卫星7号（*****-7）ETM+增加了分辨率为15m的全色波段；法国SPOT全色分辨率为10m、5m，多光谱影像地面分辨率为10m。多光谱图像含有丰富的光谱信息，而全色图像有很高的空间分辨率。通过将多光谱图像和全色图像进行像素级的融合，可以提高图像可视效果，扩大应用范围和效果。根据工程情况和需要，可采用不同分辨率的卫星影像数据。

使用的数据主要有：Landsat 5 TM数据以及Landsat 7 ETM+ 数据，另外还有覆盖研究区的正式出版的（1995年）1：*****地质图以及数字地形图。 3 研究区概况

研究区位于南非Griqualand West盆地西南部，面积约180km2。在研究区内最古老的花岗岩基底上不整合覆盖着Ventersdorp超组的玄武岩和安山岩。Transvaal超组整合于Ventersdorp超组之上，主要是晚太古代到早元古代的石英岩、页岩、碳酸岩和两个系列的条带状铁矿（Kuruman BIF和 Griquatown BIF）。地层中夹杂着元古代侵入的辉绿岩岩床。中元古代和晚元古代并没有在研究区留下任何痕迹。 4 研究方法

本研究主要是使用遥感影像和DEM生成正射影像，同时对遥感影像增强处理后进行计算机自动分类（监督分类）和解译，得到研究区的岩性图及地质构造图。研究流程如图1所示。 4.1 遥感影像的处理 4.1.1 影像预处理

遥感影像的预处理主要是影像几何校正。ETM+数据虽然质量不好，但具有空间参考（WGS84），以此影像为基准，在影像上选取均匀分布的14个同名点对TM影像进行几何校正，校正结果保证RMS误差在一个像元以内。 4.1.2 影像增强

影像增强通常选择线性、非线性拉伸，直方图均衡化等；在地质领域多采用比值分析、主成分分析。 4.1.3 遥感影像图的制作

遥感影像图是遥感地质填图的基础图件。TM影像有6个波段，要制作影像地图，需要选择3个波段。研究区属于干旱裸露地区，选择波段7、4、1组合；这是因为这三个波段之间相关性最小，能够拥有最大的信息量，对解译大的构造信息有利。将波段7、4、1分别赋予红色、绿色、蓝色，然后对影像图进行整饰，增加图廓、注记等。

4.2 遥感影像信息提取

影像信息提取主要包括三个方面：一是对预处理后影像进行监督分类，形成分类后的岩性图；二是对影像进行滤波处理后，提取线性构造；三是对增强后的图像进行解译，以已有的1：*****地质图为参照，解译1：*****的地质图，包含构造信息。 4.2.1 监督分类

基于光谱的影像分类分为监督与非监督分类，监督分类方法适合于中低分辨率的数据，例如本次研究使用的TM以及ETM+数据。根据已有地质图，在影像上选择57个训练样本区（包括1542个像元），使用最大似然分类器将影像上的地物分成14类。 4.2.2 线性构造提取

通过主成分变换，滤波等手段提取影像上的线性构造，步骤如下：将TM影像的6个波段（1-5，7）作为输入分量坐主成分变换，在6个输出分量中，第一主分量（PC1）亮度最大，第三主分量（PC3）主要反映了线性构造信息；对上一步中得到的第三主分量作5*5的高通滤波，来增强小规模的线性构造，然后再进行3*3的低通滤波，来增强大规模的线性构造；将上述得到的PC3、PC1以及TM的第5波段分别赋予红、绿、蓝色，得到的彩色影像能突出现实线性构造信息。 值得注意的是，有些线性影像并不具有地质含义，它们可能是地貌、植物分布或地下水位变化在图像上的直观表现，要注意将这些线性体和线性构造区分开。 4.2.3 影像解译

以遥感影像图为依据，参照小比例尺地质图，进行地质解译，进一步勾画出地层以及构造。

本研究区的影像上，呈西北-东南走向的大块岩石为Kuruman条带状铁矿（K-BIF），其纹理较光滑且均匀，受到其中磁铁矿、燧石以及SiO2的影响，K-BIF颜色以棕色为主，某些区域显示为黄色、黄绿色或者淡蓝色。影像上呈红色显示且分布较为破碎的为Griquatown条带状铁矿（G-BIF）。与K-BIF相比，G-BIF较年轻，硬度小且颗粒