遙感技術(shù)在獅泉河地區(qū)多門類自然資源調(diào)查中的應(yīng)用

張燦，李志軍，高一鳴，韓澤偉

(1.成都理工大學(xué)地球與科學(xué)學(xué)院， 四川成都610059； 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所， 北京100037)

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處西藏阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)的東北部，藏北高原腹地的南羌塘高原湖盆區(qū)，班公錯(cuò)-怒江結(jié)合帶與雅魯藏布江結(jié)合帶之間，海拔一般為4800m～5200m。工作區(qū)屬山地寬谷湖盆地貌，測(cè)區(qū)內(nèi)有岡底斯山脈呈北西-南東向展布。地形切割較強(qiáng)烈，相對(duì)高差大，雪線高度約6000m，沿這些山峰長(zhǎng)年積雪，發(fā)育典型的山岳冰川，具有各種類型的冰川地貌。區(qū)內(nèi)出露的地層主要有下二疊統(tǒng)昂杰組、中二疊統(tǒng)下拉組、侏羅統(tǒng)捷爾觸巖組、下侏羅統(tǒng)巴秋巖組、中-上侏羅統(tǒng)拉貢塘組、上侏羅統(tǒng)則弄群、多尼組、下白堊統(tǒng)郎山組、上白堊統(tǒng)競(jìng)柱山組和第四系。發(fā)育的構(gòu)造以北西-南東向的斷層為主，并發(fā)育有南北向的次級(jí)斷裂，局部小型的斷裂和褶皺發(fā)育［1］。在區(qū)域成礦背景上分屬岡底斯多金屬成礦帶和雅魯藏布江多金屬成礦帶，故區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富。區(qū)內(nèi)環(huán)境自然條件十分惡劣，借助遙感技術(shù)可大大提高工作效率。

2 研究區(qū)多門類資源概況

調(diào)查結(jié)果顯示獅泉河的上源為印度河，是阿里地區(qū)主要大河之一。發(fā)源于岡仁波齊峰以北的冰川湖，最終流入克什米爾地區(qū)。獅泉河流域地處荒漠和半荒漠地帶，常年干旱少雨，河水整體呈現(xiàn)出無(wú)污1染、清晰度高等特點(diǎn)，深水區(qū)能見(jiàn)度可達(dá)3m。研究區(qū)雨季主要集中在8月份，區(qū)內(nèi)水資源主要為獅泉河水系及其支流，河水除來(lái)自雨水和高山冰川融水以外，還來(lái)自地下水補(bǔ)給。其中獅泉河水庫(kù)為研究區(qū)內(nèi)主要的水資源蓄積點(diǎn)，儲(chǔ)蓄量大發(fā)電穩(wěn)定，獅泉河水電站為本鎮(zhèn)的主要電力來(lái)源。

由于近年來(lái)蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣降水、放牧活動(dòng)、等因子的影響，植被系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，主要表現(xiàn)為草場(chǎng)斑禿化、石漠化和沙漠化，出現(xiàn)大量裸地，導(dǎo)致草原植被質(zhì)量下降、草場(chǎng)負(fù)擔(dān)能力降低。盡管處于高原惡劣的生存環(huán)境中，野生動(dòng)物仍很多，其中不少為國(guó)家一、二級(jí)保護(hù)動(dòng)物，主要出現(xiàn)的動(dòng)物有藏羚羊、黃羊、野驢等。阿里地區(qū)的氣候條件特殊，日照時(shí)間較長(zhǎng)，太陽(yáng)能資源及其豐富，自1990年以來(lái)，阿里地區(qū)相繼建成多個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電站，曾成功實(shí)施了“科光工程”“阿里廣電工程”等系列太陽(yáng)能專項(xiàng)計(jì)劃［2］。本地區(qū)利用太陽(yáng)能資源的主要方式表現(xiàn)為：太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能灶、太陽(yáng)能暖房、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能建筑一體化、太陽(yáng)能輻射地板等。

3 多門類遙感信息提取

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

圖1 自然資源分布圖

數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)源是Landsat-8 OLI遙感數(shù)據(jù)、資源一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在選擇數(shù)據(jù)時(shí)優(yōu)先選用云量和積雪最少的影像，提高圖像處理的準(zhǔn)確度。在遙感圖像使用前先要進(jìn)行預(yù)處理工作，對(duì)圖像進(jìn)行定標(biāo)、輻射校正，消除由于傳感器飛行狀態(tài)所造成的影響，進(jìn)而進(jìn)行大氣校正，消除大氣氣分子和氣溶膠以及水蒸氣、氧氣、二氧化碳、甲烷和臭氧等對(duì)地物的散射和反射影響，還原地表實(shí)際亮度值。最后進(jìn)行幾何校正，確定影像實(shí)際位置，消除由于地形起伏所造成的像點(diǎn)位移。在波段選擇上用741波段進(jìn)行顯示，在不同波段對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)這種波段組合可減少各個(gè)地層間的相關(guān)性，進(jìn)而使得處理效果更加明顯。提取之前所進(jìn)行的預(yù)處理主要目的是提高結(jié)果的可靠度，文次處理工作在ENVI遙感圖像處理軟件上完成。

3.2 信息提取

在調(diào)查過(guò)程中分別提取出了研究區(qū)的植被、水體、和風(fēng)成沙，利用歸一化NDVI指數(shù)(B4-B3)/(B4+B3)，提取了植被覆蓋區(qū)域，NDVI的計(jì)算結(jié)果在(-1,1)之間，(-1,0)范圍內(nèi)表示地面物體對(duì)可見(jiàn)光具有高反射，主要有云、雪等。0值代表地面物體為巖石和裸露地，NDVI＞0表示為植被，此值越大表明植被覆蓋濃度越高。進(jìn)而使用中值濾波使提取結(jié)果更加準(zhǔn)確，最后增強(qiáng)顯示。植被在水體發(fā)育的區(qū)域植被覆蓋度高。利用Landsat8熱紅外波段數(shù)據(jù)，采用地表溫度反演的方法提取了研究區(qū)風(fēng)塵沙的分布范圍，在NDVI的計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了地表比輻射率計(jì)算，結(jié)合熱紅外波段輻射亮度圖像再進(jìn)行同溫度下黑體輻射亮度計(jì)算，最終提取出研究區(qū)出現(xiàn)的沙漠地。關(guān)于水體的提取，采用短波紅外波段B5代替近紅外波段B4，組成歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI)，公式為MNDWI=(B2-B5)/(B2+B5)最后結(jié)合密度分割的方法提取了研究區(qū)水體的分布范圍［3］，具體結(jié)果見(jiàn)圖1。

4 多門類資源分布特征

研究區(qū)內(nèi)的植被主要分布在研究區(qū)的北部，面積約152.2 km2。以低矮灌木為主，在水體發(fā)育的區(qū)域植被覆蓋度高，呈帶狀和團(tuán)塊狀區(qū)域分布，水庫(kù)下游部分區(qū)域出現(xiàn)少量喬木，水庫(kù)上游為大面積河灘地，雨水沖刷嚴(yán)重，大量碎石分布，磨圓度較高，推測(cè)經(jīng)歷了長(zhǎng)距離搬運(yùn)，植被分布情況從整體上看，存在退化趨勢(shì)，其主要原因?yàn)檫^(guò)度放牧和自然沙漠化。風(fēng)成沙主要分布在研究區(qū)的西南部圖幅的左下幅，主要集中在山坡下部以及河谷兩側(cè)，分布面積約為57.6km2。推斷出研究區(qū)的風(fēng)向主要為北西向，溝谷位置內(nèi)的風(fēng)成沙有逐年增厚的趨勢(shì)，沙漠化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的水體主要為獅泉河水庫(kù)，水體能見(jiàn)度較高，位于獅泉河鎮(zhèn)的北東向，水庫(kù)的終端建設(shè)有水電站，總庫(kù)容量為1.85億m3。整個(gè)研究區(qū)的資源環(huán)境承載能力存在退化趨勢(shì)，草地資源在區(qū)域荒漠化過(guò)程中逐漸減少，荒漠化和草資源的相互影響最終導(dǎo)致環(huán)境承載能力下降。本次野外驗(yàn)證路線總長(zhǎng)度為114km，覆蓋范圍較廣，基本覆蓋研究區(qū)大部分區(qū)域，途徑獅泉河水庫(kù)，和多個(gè)植被和風(fēng)成沙控制點(diǎn)，驗(yàn)證結(jié)果與提取結(jié)果一致。

5 結(jié)論

在本次多門類自然資源調(diào)查中，遙感技術(shù)發(fā)揮了很大作用，節(jié)省了大量人力物力，提高了地質(zhì)工作者的效率。區(qū)內(nèi)草資源退化和荒漠化加劇，二者相互影響，最終導(dǎo)致該地區(qū)的自然環(huán)境承載能力降低。遙感技術(shù)在多門類自然資源的調(diào)查中具有很大的優(yōu)勢(shì)，尤其是在西藏這種環(huán)境條件特殊的地方能很好的輔助進(jìn)行資源調(diào)查，可為多門類自然資源調(diào)查提供技術(shù)支撐。