GF-2数据是我国自主研发的首颗空间分辨率优于1 m的光学遥感卫星, 是我国目前空间分辨率最高的民用陆地观测卫星, 搭载有2台空间分辨率1 m全色、4 m多光谱相机, 星下点空间分辨率全色为0.81 m, 多光谱为3.24 m, 成像幅宽为45 km。其波段范围为: 全色波段0.45~0.90 μ m, 蓝光波段0.45~0.52 μ m, 绿光波段0.52~0.59 μ m, 红光波段0.63~0.69 μ m, 近红外波段0.77~0.89 μ m^[17]。

由于研究区内植被较为发育, 且冬季高海拔区域易积雪。本次使用3景GF-2卫星L1A数据, 获取时相分别为2015年12月29日、2016年3月12日和2017年2月10 日, 所获取的遥感数据虽为冬季影像, 但无云、雪覆盖或仅有少量覆盖, 能满足本次研究要求。

数据预处理流程为: ①正射校正, 使用有理多项式系数(rational polynomial coefficient, RPC)模型, 其中RPC文件为影像自带, 数字高程模型数据为ASTER GDEM V2, 空间分辨率为30 m; ②图像融合, 采用GS(Gram-Schmidt spectral sharpening)高保真融合算法, 信息失真小; ③波段组合, 采用最佳指数法(optimal index factor, OIF)结合目视解译效果, 最终采用B4(R)B3(G)B1(B)波段组合; ④几何纠正, 利用已获取的1:5万地形数据对影像进行平面几何纠正和坐标系转换。

研究区经历多期次构造活动, 除典中组外, 其他地层均发育不同程度的变质变形, 岩性以变质岩为主, 部分地层岩性组合为: 桑曲组(O₁s)主要为大理岩、变质粉砂岩、砂质板岩和千枚岩等; 蒙拉组(P₃m)主要为变质砂岩、变质粉砂岩夹大理岩和少量变质火山岩; 谢巴组(T₃xb)主要为中性变质火山岩夹大理岩、变质砂岩; 江雄组(T₃jx)主要为变质砂岩、板岩和千枚岩; 叶巴组(J₁y)主要为变质粉砂岩、岩屑砂岩和大理岩夹中基性变质火山岩; 典中组(E_1-2d)主要为中酸性火山岩; 第四系(Q)主要为冰碛物、风积物和冲洪积物。

通常情况下大理岩抗风化能力强, 以正地形产出, 在B4(R)B3(G)B1(B)假彩色合成影像上色调以白色、浅灰白色和黄白色等浅色调为主。研究区内含大理岩的地层有桑曲组、谢巴组和叶巴组, 不同组内不同的大理岩结构和构造形成不同的遥感解译标志。桑曲组与谢巴组内大理岩均为纯净的大理岩, 影像上色调较浅, 呈白色、灰白色。桑曲组内有大片厚层状大理岩出露, 色调浅且均匀, 影纹结构粗糙, 冲沟少, 植被稀疏, 层理微弱发育, 形成带状影纹, 受后期构造影响局部影纹杂乱, 以正地形产出, 形成陡峻的山峰(图2(a)); 谢巴组大理岩多以夹层状产出, 呈白色、亮白色, 近平行排列, 具有明显的带状影纹, 延伸较远(图2(b)); 叶巴组含大量中薄层状燧石条带大理岩, 影像上呈肉红色、灰粉色和棕色, 层理明显, 具有显著的线性影纹, 与两侧岩层差异风化形成条带状突起, 影纹结构中等, 冲沟、植被均不发育(图2(c))。

图2

Fig.2

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	图2 大理岩GF-2 B4(R)B3(G)B1(B)影像特征Fig.2 GF-2 B4(R)B3(G)B1(B) image features of marble

浅变质碎屑岩由于其变质程度不深, 原岩组构造特征明显, 因此其影像特征与原岩几乎一致。砂岩由于碎屑成分、胶结程度和胶结方式的差异, 形成了不同的地貌特征。一般硅质胶结比钙质胶结抗风化能力强, 钙质胶结比黏土质胶结抗风化能力强, 在不同类型砂岩集中发育区域容易形成“ 抗风化脊” 。蒙拉组(P₃m)主要岩性为变质砂岩和变质粉砂岩, 岩石中石英含量较高, 抗风化能力较强, 野外产状较陡, 从而形成陡崖等地貌(图3(a))。在假彩色合成影像上, 基岩呈灰色、蓝灰色, 强硬层形成平直的山脊或垄岗状地形, 软弱层形成平直的槽沟洼地, 两者相间产出, 形成“ 肋状” 地形, 局部可见岩层三角面发育。影纹结构粗糙, 冲沟稀疏(图3(b))。

图3

Fig.3

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	图3 蒙拉组变质砂岩特征Fig.3 Characteristics of metamorphosed sandstone in Mengla Formation

江雄组(T₃jx)岩性为变质砂岩、板岩和千枚岩的韵律组合, 基岩风化破碎严重。砂岩多为杂砂岩和岩屑砂岩, 抗风化能力一般, 形成微弱突起; 板岩、千枚岩由于板理、千枚理发育, 基岩易碎和风化, 形成槽沟地形, 地表岩石碎块较多(图4(a))。在假彩色合成影像上可见千枚岩与板岩呈现均匀的色调和纹理, 变质砂岩表现为相对平缓地势上的条带状突起, 形成单面山等地貌(图4(b))。

图4

Fig.4

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	图4 江雄组变质砂岩特征Fig.4 Characteristics of metamorphosed sandstone in Jiangxiong Formation

研究区内谢巴组、叶巴组和典中组含大量火山岩, 由于岩石类型和岩性复杂多变, 又经历后期多期次构造运动, 可解译程度不高, 解译效果一般。玄武岩与安山岩具有一定的成层性特征, 玄武岩色调均匀, 呈灰色、深灰色, 色调偏暗, 层理不发育; 安山岩呈灰色、灰绿色, 与大理岩互层, 安山岩风化破碎严重, 影纹相对细腻(图5(a))。粒度较细的凝灰岩成层性良好, 与砂岩具有相似的影像特征, 凝灰岩呈灰色、深灰色, 地形稍微和缓, 层理明显, 植被、冲沟几乎不发育(图5(b))。

图5

Fig.5

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	图5 玄武岩、安山岩和凝灰岩影像特征Fig.5 Image features of basalt, andesite and tuff

研究区北侧侵入活动频繁, 出露大面积的中酸性侵入岩, 岩体大多呈近EW向带状展布, 与围岩接触界线明显, 以晚白垩世和始新世侵入岩分布最为广泛。侵入岩后期均受风化破碎和构造运动改造的影响。同种类型侵入岩的影像特征相似, 不易区分; 而不同类型侵入岩的差异较大, 解译标志明显(图6)^[18]。

图6

Fig.6

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	图6 侵入岩影像特征Fig.6 Image features of intrusive rocks

闪长岩内发育不同程度的韧性变形, 沿面理可见白色酸性细脉侵入。在假彩色合成影像上闪长岩呈灰色、青灰色, 粗斑状影纹, 同时具有线性影纹特征; 石英二长闪长岩呈灰色、蓝灰色, 发育典型的树枝状水系, 密集的斑点状影纹, 影纹结构中等(图6(a)、(b)); 二长花岗岩呈黄白色、亮黄色, 色调偏亮, 形成姜块状等粗糙影纹结构, 节理发育, 可见NW— SE向线性影纹(图6(c))。

靠近雅鲁藏布江北岸的叶巴组内可见大量酸性岩脉发育, 影像上呈NW— SE向的条带状展布, 平行排列, 抗风化能力强与围岩差异风化, 形成线性垄岗和陡壁等地貌(图7)。

图7

Fig.7

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	图7 酸性岩脉影像特征Fig.7 Image features of acidic dikes

研究区内第四系十分发育, 其中以发育在冲沟内的冲洪积物、高海拔地区的冰碛物以及雅鲁藏布江北岸的风积物为主, 不同成因类型的第四系松散堆积物在GF-2影像上解译标志明显。其中第四系冰碛物为本次遥感解译新解译填图单位, 前人将其划分为正常基岩。遥感影像上显示其与正常基岩相比具有截然不同的影像特征, 经验证本次研究将其定为冰碛物(图8)。

冰碛物发育在高海拔地区, 形成近EW向的终碛垄, 其主体由冰川漂砾混杂堆积而成, 在假彩色合成影像上色调均匀, 呈灰色、蓝灰色, 具有密集的斑点状影纹结构, 其上植被不发育, 未形成尖棱状山脊和陡坎等地貌, 图8(a)中A处海拔5 472 m; 风积物主要集中在雅鲁藏布江河岸及其附近的山坡上, 大多由粉细砂组成, 形成新月型沙丘, 影像上呈黄色、淡黄色, 发育链状影纹结构, 其上植被不发育(图8(b)); 冲洪积物多分布在河床、河漫滩及干谷内, 河流上游呈较窄的条带状展布, 河流下游地形开阔, 影像上可见后期人为改造作用强烈, 现大多已被改造成了农田, 并可见村落、道路和蓄水池等地物, 植被不均衡发育(图8(c))。

图8

Fig.8

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	图8 第四系松散堆积物影像特征Fig.8 Image features of loose accumulation of Quaternary

研究区长期处于SN向的挤压构造环境, 主构造线方向为近EW向, 构造形迹主要为断裂和褶皱。EW向、NW向和NE向断裂均有发育, 局部可见SN向断裂和环形构造发育; EW向褶皱多为紧闭的同斜褶皱, SN向褶皱多为宽缓褶皱。GF-2数据空间分辨率较高, 各种构造形迹在影像上形成特殊的色调、地貌和纹理等特征。

高角度逆断层在影像上呈现微弯的弧线状延伸, 地貌上表现为线状分布的垄岗地形, 断裂两侧的影纹差异反映了2种不同的地貌特征。断层上盘影纹粗糙, 断层三角面发育; 下盘影纹相对光滑(图9(a))。正断层在影像上具有笔直的线性形迹, 断裂面为2种微地貌的分界面, 断裂两侧色调存在明显异常, 断层上盘呈灰色, 影纹相对光滑; 下盘呈白色、灰白色, 影纹粗糙, 并发育NE向的线性影纹, 沿断面发育线性延伸的陡崖与陡坎(图9(b))。平移断层在影像上具有良好的解译标志(图9(c)), 桑曲组厚层状大理岩呈近EW向延伸, 被NW向断层明显错开, 断距在350 m左右, 该断层属于左旋平移断层。同时在研究区内可见环形构造发育, 影像上具有明显的环形形迹, 呈负地形产出(图9(d))。

图9

Fig.9

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	图9 研究区断裂构造影像特征Fig.9 Image features of the faults in the study area

研究区内褶皱构造的影像特征如图10所示。其中, 图10(a)为发育在蒙拉组变质砂岩的紧闭同斜背斜, 北翼产状倾向NE, 南翼产状倾向N, 转折端破碎; 图10(b)为桑曲组厚层状大理岩内发育的宽缓背斜, 反映研究区早期处于EW向挤压应力场。

图10

Fig.10

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	图10 研究区褶皱构造影像特征Fig.10 Image features of the folds in the study area