其他专项遥感地质解释
5.7.1土地荒漠化遥感解译
5.7.1.1土地荒漠化的解释和分类及其含义
《防治荒漠化国际公约》根据造成土地荒漠化的力量分为风作用下的土地荒漠化(简称土地荒漠化)、流水作用下的土地荒漠化(简称石质荒漠化)和物理化学作用下的土地荒漠化。风力作用下的土地荒漠化表现为风蚀、地表变粗糙、流动沙丘；水蚀作用下的土地荒漠化表现为劣质地和石质坡地的出现；在物理作用下，土地荒漠化主要表现为土壤物理性质的变化，如土壤板结、细颗粒减少、土壤水分减少引起的干燥、土壤有机质显著下降等。化学作用主要表现为土壤化学性质的改变，最典型的是次生盐渍化。根据荒漠化地区的综合景观特征和遥感解译调查的可行性指标特征，将三种作用力下的土地荒漠化程度划分为轻度、中度和重度类型。
图5.44显示地表的喀斯特地貌图像。
5.7.1.2土地荒漠化遥感解译标志的建立
土地荒漠化的遥感解译主要包括直接解译和间接解译。这里以TM741彩色合成图像为例来描述。
(1)土地荒漠化的解译标志
1)沙化严重的土地。主要为流沙(丘)型，颜色浅黄，亮度高，颜色均匀，质地细腻，边界清晰，解释标志明显[图5.45 (a)]。严重沙化土地的空间分布特征主要是湖滨平原、冲洪积平原、河谷、风口山、海滩、阶地、洪积扇前缘和谷坡。
图5.45土地荒漠化图像
2)中度荒漠化土地。主要为半固定砂(丘)型，图像呈褐色，颜色不纯，质地粗糙，有斑点-斑点[图5.45 (b)]。半固定沙(丘)地主要分布在宽阔的河谷、湖滨平原、谷坡洪积扇前缘和水条件较好的地貌部位。在山地盆地、河谷和湖泊洼地，地表常有平坦的沙地，下部有砾石，地表植被稀少，呈浅黄-绿-灰色，颜色均匀，质地细腻，呈斑块状。这类土地也可归为中度荒漠化类型。
3)轻度沙化土地。主要为固定砂(丘)型，图像中黄绿色、棕绿色，纹理粗糙[图5.45 (c)]。固定沙(丘)地主要出现在河湖岸边、低阶地、冲积扇边缘等水分条件较好的地貌部位。轻度荒漠化抑制植被生长的农田和草地也被列为轻度荒漠化。
(2)土地盐碱化的解译标志
1)重度盐渍化土地以纯白色影像为特征，阴影线均匀，主要分布在干旱半干旱山前冲洪积扇前缘外侧及干涸或萎缩的湖泊周围[图5.46 (a)]。
2)中度盐渍化土地具有灰白色影像特征，甚至有阴影线[图5.46 (b)]，主要分布在干涸或萎缩的湖泊外围，在宽阔的河流中也很常见。
3)轻度盐碱化土地呈浅灰色、灰绿色，影线不均匀，常与沼泽、草地共生，主要分布在平原大河两岸、湖泊最外侧及泛滥平原[图5.46 (c)]。
(3)土地石漠化的解译标志
1)严重石漠化主要发生在河谷短而密、水系呈线状或蛇形的山区，植被破坏严重，以荒山或低覆盖度草地为主，影像上出现大面积的黄褐色、黄色、淡红色区域、条状和不规则斑点，影像结构破碎[图5.47 (a)]。
图5.46土地盐碱化图像
2)中度石漠化主要发生在树状、羽毛状水系的山区，植被覆盖度低，影像上出现红褐色、灰黄色、黄色、棕褐色的斑块，影像结构纹理粗糙不平[图5.47 (b)]。
3)轻度石漠化主要发生在线状、树枝状水系发育良好的山区，植被覆盖度低，影像上呈灰红色、浅紫色、浅黄色斑块，影像结构纹理粗糙不平[图5.47 (c)]。
图5.47石漠化图像
5.7.1.3遥感解译工作方法
(1)遥感解译工作范围的确定
土地荒漠化是在风、流水和物理化学作用下形成的。因此，各种荒漠化现象的分布具有一定的地理局限性，其分布具有以下特点。
1)风作用下的沙质荒漠化土地主要分布在我国北方干旱半干旱地区的沙质冲积、冲积湖泊或冲积洪泛平原。在湿润的半湿润区，只要有干旱和大风同步的成分，在沙质平原上也可以看到它的分布。
2)水蚀作用下的石漠化土地主要分布在南方的红壤丘陵区和石质山区，以及西北的半干旱半湿润地区和华北的黄土高原。北方的石质山区和东北的黑土丘陵区也有局部发生。
3)化学作用下的次生盐碱沙化土地分布广泛，一般小面积分布在农业区，主要是由于灌溉不当。如河西走廊的黄淮海平原、河套平原、银川平原及石羊河、黑河、疏勒河下游，在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地的部分扇缘及内陆河下游垦区也很发育。
(2)土地荒漠化动态研究。
土地荒漠化动态研究的实质是在分别提取不同时期、不同程度荒漠化土地分布的基础上，通过叠加和对比分析，求解一段时间内土地荒漠化的变化。目前，土地荒漠化变化的遥感调查通常采用单因子变化和多因子变化两种方法。本文以两次遥感数据提取的土地荒漠化分布为例，介绍以下土地荒漠化变化图的编制方法。
1)单因子土地荒漠化变化调查。首先，提取两个时间段遥感数据的单因子分布信息。其次，嵌套前两次的单因子分布信息，生成叠加图；然后在叠加图上圈出第一、二期土地退化的区域，根据退化程度分为退化、稳定、发展三个变化区。最后，上述圈定的变化区域经计算机趋势化后，分别着色，显示单因子变化的遥感调查结果。
2)多因素土地荒漠化变化调查。多因子一般指同一类型的多个因子，如土地荒漠化和土地盐渍化中的重度、中度和轻度。地图上反映的元素越多，制作起来就越复杂。下面是用轻重二元元素制作荒漠化程度和荒漠化范围图的例子。
A.将第一次和第二次的轻、重土地沙化点赋予不同的颜色后，在电脑上叠加，叠加图上产生9种新的颜色(表5.2)。
B.定义荒漠化程度的变化水平。以前期未荒漠化区、轻度荒漠化区、重度荒漠化区三个土地荒漠化程度区的背景要素为基础，结合后期三个土地荒漠化程度区的变化。从表5.3可以看出，变化水平有五种组合:
a)如果荒漠化程度没有变化，变化水平定为0。包括前期的非沙化土地、轻度沙化土地、重度沙化土地，后期的沙化程度还是和上面一样，没有变化。
b)荒漠化程度每加重一级，定义变为+1级。包括前期未荒漠化的土地和后期轻度荒漠化的土地；前期为轻度沙地，后期变为重度沙地。
c)荒漠化程度加重二级的，定义改为+2级。它是指前期没有沙化土地，后期变为严重沙化土地的变化情况。
d)荒漠化程度每降低一级，变化等级定义为-1级。包括前期轻度沙化的土地和后期未沙化的土地；前期为严重沙化土地，后期变为轻度沙化土地。
e)荒漠化程度降低二级的，变化等级定义为二级，即前期荒漠化严重的土地变为后期未荒漠化的土地。
C.绘制土地荒漠化程度变化等级图。选取五种颜色分别代表以上五个等级(0，+1，+2，-1，-2)的土地荒漠化程度变化，编制反映土地荒漠化程度变化的专题图。
d、将荒漠化程度变化等级图与之前的土地荒漠化程度图叠加，制作土地荒漠化程度和范围演变图。
5.7.2崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的遥感解译。
5.7.2.1分类
参照2006年3月中国地质环境监测研究所5438+0编制的《县(市)地质灾害调查与区划基本要求实施细则》和《环境地质调查基本要求》(地矿部环境司)，本着适用性和可操作性的原则，根据1∶25万遥感地质灾害调查的特点，结合遥感调查数据的精度，本文以崩塌、滑坡、泥石流灾害调查为目标，
5.7.2.2崩滑流灾害体的遥感解译
滑坡、崩塌和泥石流灾害的信息提取主要基于它们的直接解译标志。但根据遥感影像的波段组合不同，滑坡、塌方、现灾的影像特征也不同。现以Landsat TM1、2、3的彩色合成影像为例进行描述。
(1)折叠
崩塌又称岩石崩塌或悬崖崩塌，是一种分布广泛、危害严重的地质灾害，给人类的生存环境带来极大的破坏。塌陷主要发生在地层陡峭、岩性坚硬、节理发育的地区。在近期的崩塌中，崩塌面呈青黑色或棕黄色，崩塌墙下的崩塌堆积物呈青蓝色或浅棕色锥体。塌壁的图像特征与岩性有关，即坚硬岩层凹凸不平，斜坡地貌上的陡崖呈条带状，平面呈锯齿状，其下有杂乱的松散堆积物，其结构粗糙，呈点状，外围植被稀少，厚堆积物上基本无植被生长(图5.48)；坍塌发生在软岩中，坍塌物的粒径小于前者，结构松散。年代较久的崩塌体植被茂盛，阴影结构光滑细腻，呈浅色，可以清楚地看到地貌由陡壁向倒堆石边坡突变。崩塌堆积体内水系复杂，包括放射状水系、半中心水系和钳形水系，与周围水系完全不同。
图5.48崩塌灾害体遥感图像
(2)滑坡
滑坡是在重力作用下形成的地质地貌变形现象，具有明显的地貌特征，图像特征与其类型密切相关。具体表现为:土质滑坡多呈不规则状，纵向阴影粗糙，其滑体和残留物多为青黄色调，一般分布在河流两岸陡坡处(图5.49)；岩质滑坡多形成青灰色或浅色的“簸箕”形沟谷，滑动范围较长，部分可冲向对面岸坡，形成具有特殊颜色的孤立残积物。滑壁后缘沿滑坡壁上端可见明显的影线，一般为滑坡后缘的拉伸裂纹。大多数滑坡在发生、发展、稳定或复活过程中具有明显的变形和形态特征，因此可以解释滑坡边界、滑坡体和滑坡舌。如土质滑坡周边一般为光滑的凸弧形、马蹄形、倒梨形，后壁光滑，大曲率弧形侧壁；岩滑边界不光滑，后壁平直或褶皱。滑坡往往处于相对稳定的自然斜坡地形，后墙与滑坡交界处多形成洼地，中间有多级垂直滑脊。由于滑坡比较低洼，且含有水分，所以多为深色，尤其是土质滑坡。老滑坡上的植被长势良好，呈深绿色，而新滑坡上的植被稀少，呈灰色。滑坡一般有强烈的挤压、松动等现象，图像呈现明显的“舌头”状。有些滑坡往往在舌头上形成局部的沼泽和植被，所以是深绿色或深绿色的斑点。
图5.49滑坡灾害体遥感图像(龚毅)
(3)泥石流
泥石流是由严重洪水引发的地质灾害。在石质、泥质物质丰富的情况下，可以顺着山谷缓缓流下，也可以在暴雨季节几秒钟内倾泻而下，是一种能量大、破坏性强的地质灾害。泥石流形成区通常是崩塌和滑坡发生的区域。沟谷中的泥石流常呈不规则的条状、勺状、蝌蚪状，边界不光滑呈锯齿状，前缘呈舌状，后端呈瓢状。在一个喇叭形冲沟的口部，一段较宽的河床呈扇形冲出锥形影像。至于扇体的具体形状，与泥石流沟的出口形状密切相关。比如喇叭形出风口在形象上往往表现为条状的扇体，扇翼角度较小；如果出口是瓶颈，往往形成翼角较大的短轴扇体，图像中可以看到半圆形的特征。泥石流沟无沟无植被，边界清晰。堆积面积不均匀，不均匀程度与泥石流堆积厚度有关。
泥石流的颜色与基岩区和风化沉积物的颜色密切相关。因此，图像的色调与基岩或风化物几乎相同，但二者的饱和度和亮度差异较大，具体表现为:新生的泥石流体或沟谷上部富水的泥石流体，由于内部水分充足，往往比背景饱和度大、亮度低(图5.50)；干泥石流则相反。植被茂盛，两者颜色反差大，从图像上也很容易解读。如植被发育的区域为亮绿色、黄绿色或浅绿色，而泥石流多为灰色、灰黑色、淡紫色、品红色、灰红色。大多数泥石流颜色不均，斑驳斑驳，图案结构粗糙。
5.7.3水文地质要素的遥感解译
水文地质遥感解译的主要目的是通过遥感影像解译，提取岩性、构造、地形地貌等各种水文地质要素的信息。通过综合分析研究，基本摸清了水文地质要素的控水、含水规律，从而实现富水区的预测，为人类生存和社会生产服务。
水文地质要素包括构造、岩性、地形、地下水溢出点和天然露头。根据解译要求，可以选择不同类型的遥感数据和波段组合类型。本书描述的解说牌以TM741彩色合成影像为例。
图5.50泥石流灾害体遥感图像
5.7.3.1岩性解释
岩性是重要的水文地质条件之一，其岩性、结构构造、破碎程度和岩石组合特征是含水和含水分析评价的重要指标。因此，不同岩性在遥感影像上有不同的深浅，可以结合构造特征(层状、块状)、地貌特征(正地形、负地形、圆山形、尖山形、岩溶地貌)和土壤、植被、水系发育特征综合判断。关于碳酸盐岩、碎屑岩、变质岩、火山岩和侵入岩的解释，详见第四章。但应注意岩石组合和构造特征，尤其是产状和遮挡的组合。第四系松散堆积物对预测浅水富水区非常重要，因此是水文地质和岩性解释的重点。规定了以下解释要求:
1)洪积主要分布在山前地区，山前平原呈斜坡状，水系呈扇形。图像颜色与当地砂石的矿物成分有关，一般为灰黑色，也有蓝灰色、灰棕色、灰黄色等颜色。从剖面上看，其岩性为砾石平原区夹砂砾石透镜体；在细土平原区，它与粘质粉土或亚粘土和砂或砾石和砂互层。
2)冲积洪积物一般分布在冲积平原的内侧，由平坦的冲积平原组成，具有明显的辫状水系特征。在植被茂密的地区，图像为浅绿-灰绿色，在西北干旱地区，多为白-浅灰色。岩性为粘质粉土，夹有壤土和砾石。
3)冲积层分布在常年流动的河流河床两侧，为带状地貌的冲积平原。河床中的流水呈蓝黑色，图像中有植被生长的区域呈绿色，低洼处常形成涝洼地。岩性以砂和卵石为主，地表有时有不同厚度的砂土或粘质粉土。
4)风成沉积主要发生在干旱地区，也可形成于沿海地区、湖岸滩和古河道的风口。风成沉积可以形成各种微地貌，如平坦沙地和沙丘地。在图像上，平坦沙地的阴影图案细腻、平滑、均匀。根据当地沙子的矿物成分，呈灰色、褐色、红色、黄色，沙丘地可见链状、脊状、网格状等微地貌。
5.7.3.2含水断裂构造解释
含水断层，包括破碎带及其节理、裂隙，既是统一的储水空间，又为地下水运移提供了良好的网络通道，特别是在断层构造的组合、交汇、转换等有利部位，储存在基岩裂隙中的地下水通过这些通道逐渐运移至地表或近地表。地下水上升到地表形成泉水，水量大时形成小溪或河流(图5.51)；水量少的时候，溢出地表后会形成一定范围的湿地。裂隙水不到达地表，而是在地表附近5米的埋深中，为植物的生长提供了充足的水分。因此，地下水沿断裂构造的有利部位或靠近地表的浅埋区溢出地表，大多有一定规模的植被生长。根据图像上这些植被的特征绿色调，可以追踪断层带上泉水的露点。根据不同生长趋势的植被所反映的不同色调图像特征的组合线，可以解译出包括隐伏断层在内的含水断层构造。
图5.51含水断层遥感图像
解读5.7.3.3古河道
由于平原地区河流改道，形成了许多露出地表或埋藏的古河道带。古河道带的沉积物以沙土为主，含水量丰富，水质良好，是重要的供水场所。
1)裸露古河道是一种常见的古河道类型，由河道改道或断流后留下的废弃河道形成。在出露的古河道中，地表潮湿，植被生长茂密，往往发育沼泽和滞水池塘，在图像中表现为深色或绿色条带，条带呈蜿蜒状伸展[图5.52 (a)]。在种植农作物的裸露古河道带，一般山脊特征明显，山脊沿古河道弯道延伸，因此农作物长势良好，颜色和纹理结构特征与古河道外明显不同，易于判读。
2)埋藏古河道是由早期遗留的古河床被后期的冲积或风积物掩埋而形成的。由于古河道地下水径流条件较好，在古河道内形成了一个地下水淡化带，因此居民区往往沿古河道分布，这在图像中非常明显[图5.52(b)]；在埋藏古河道带栽培后，由于良好的地下水条件，在作物生长、地表湿度等方面仍能从两侧表现出差异；许多古河道带被风沙掩埋或剥蚀后，以沙山为特征，呈灰白色带状影像。
5.7.3.4地下水自然露头解释
各种形式的地下水溢出及其伴生的地质现象称为地下水自然露头，主要包括泉水、泉河、沼泽、盐沼等。
图5.52古河道遥感图像
(1)弹簧
弹簧有两种:上升弹簧和下降弹簧。上升泉是由浅层承压水溢出地表形成的。上升泉露点在图像中呈黑色蝌蚪形或碟形，上升泉水质总体较好，因此溢流口周围植被长势良好，在假彩色合成图像上呈现蓝色[图5.53(a)]；下降泉是由潜水溢出地表形成的。由于溢流口周围地势较低，地下水较浅，溢流口周围往往有湿地或沼泽，使溢流口位置不清，溢流区植被生长茂密，图像呈现醒目的绿色[图5.53 (b)]。
图5.53地下水天然露头图像
(2)泉基河
在地下水径流和排水条件好、水资源丰富的地区，地下水溢出量很大，地下水溢出地表立即形成溪流向下流，称为泉河。泉河水在流动的过程中，由于渗入地下和水面蒸发的消耗，在不远处消失，少量的泉河水流入大河。图像中，泉基河溢流口为黑色，形状近似圆形或球形。溢流后形成的水流近似黑色，类似于链状或辫状图像。受人类生产活动的影响，大部分泉水直接引入运河或水库，导致部分泉水河的形象特征不典型。
(3)沼泽
地下水生成的沼泽，多为低洼地形地下水片状溢出所致。沼泽地区常形成片状水，图像上显示灰褐色至灰黑色的不规则图像。沼泽地的分布范围与地下水溢出量和地形特征有关。芦苇等植物在淡水沼泽中茂盛生长，形成了草原和沼泽的特点。
在干旱气候区，强烈的水面蒸发使水中的盐分不断积累，形成盐沼和盐沼。由于水和土壤含盐量高，不适合盐沼分布区的植物生长。图像中盐沼分布区的咸、卤水水体为浅蓝色，结晶盐为白色-灰白色。
(4)地下水溢出带
各种类型的天然露头地下水的连续分布构成了一个宏观的地下水溢出带。在盆地边缘、砾质平原前缘和山前倾斜平原前缘，地下水溢出地表，形成大规模的地下水溢出带，呈环状分布(图5.54)。由于气候条件、水文地质条件和地下水溢出特征的差异，不同地方地下水溢出带的表现形式不同，在图像上表现出不同的图像特征。如地下水补给条件好的地区，地下水溢出量丰富，溢出带上形成许多泉河，泉群连片分布，并伴有沼泽。由于这些地方水质好，植物在溢流带及其浅层地下水储存区生长旺盛。因此，在这些地区的地下水溢出带两侧形成了连续的自然和人工绿洲，在图像上呈现出连续的弧形绿色。地下水补给差的地区，地下水溢出带不断分布着盐沼和盐碱滩，地下水含盐量很高，不适宜植被生长。因此，该地区经常形成盐漠景观。
图5.54地下水溢出区图像