遥感技术在黄土干旱区地下水预测中的应用 ——以宝鸡市北部地区为例

论文摘要

众所周知,遥感技术方法因其宏观性强、时效性强、获取信息受限条件少等诸多优势,被众多国内外学者和地质工作者广泛应用于地质勘探、水文地质调查、地下水预测等工作中。我国西北地区多处于环境恶劣的干旱半干旱区域,通过遥感手段探寻地下水,不仅能够减轻地质工作者的外业工作负担,提升地质填图的工作效率,而且能够解决当地饮水困难的问题,服务于有关部门防汛抗旱政策的研究与制定。构造条件是地下水形成的关键因素,有利的蓄水构造,作为地下水形成、运动和储存的场所,其特征和性质控制着地下水水量的多少。而地表水体补给地下水,地下水也可排泄到黄土沟谷区,形成细小的径流或泉。因此,构造条件、地表水体、含水岩层作为水文地质要素法的关键要素对预测地下水至关重要。然而,前人对于该方法的应用研究大多停留在基岩出露较好的地区,很少涉及到黄土覆盖区。对于构造解译更注重通过影像本身在地质体上直接建立解译标志,而对于黄土覆盖区光谱、纹理、色调等方面差异性较弱,直接解译标志建立困难等问题未能有效解决;对于地表水体信息提取,未能够充分利用高分辨率影像精细化解译出地表泉眼、湿地等小规模水体,以及忽略与水体信息同谱异物的假异常信息的剔除,致使水体解译准度和精度不够,严重影响对于地下水赋存信息的判断。本文以陕西省宝鸡市北部的黄土覆盖区为研究区,以Landsat 8 OLI、资源三号、SPOT-6等遥感卫星影像、DEM高程数据、实测水体的光谱反射率数据等为数据源,通过辐射定标、大气校正、几何校正、影像裁剪等影像预处理,影像增强、信息提取以及空间分析等方法,解译出黄土覆盖区断裂构造、地表水系空间分布、地表小规模水体等信息,并借助于前人对于本区岩性的解译成果,完成了地下水富集区域的预测,拓宽了遥感技术在地下水预测中的应用范围,为黄土覆盖区的水文地质调查工作提供了新的思路和方法。本文的研究内容和研究成果具体有以下几点:1、充分收集了研究区内不同空间分辨率的遥感影像、DEM高程数据、地质图、地形图、实测水体的光谱反射率数据等资料,并针对黄土覆盖这一特殊情况,对影像进行预处理、影像增强等操作,突出地物特征,方便对地物进行解译。2、为了解决研究区内构造解译标志建立相对困难的问题,我们对影像进行主成分分析,增强影像的色调和饱和度,突出构造纹理特征,从正面建立解译标志。并提取研究区内沟谷水系,分析其与构造分布的关系,从侧面建立解译标志。研究表明Landsat OLI影像PC1、PC3、PC4主成分的假彩色合成影像色调丰富有层次,能够很好地突出地质信息和环境信息,并且地质构造决定沟谷水系的空间分布,沟谷水系的分布也在一定程度上反映断裂构造的存在。3、在地表水体信息提取过程中,先对影像进行波段比值,突出水体特征,然后采用分形模型的方式提取地表水体信息,并针对提取出的假异常信息运用空间分析的方法进行剔除。研究表明,Landsat OLI影像的B4/B7波段比值影像能够有效增强水体信息,其效果可媲美NDVI等水体指数法,且分形模型能够精确给出不同水质水体的分类阈值,并加以区分。以剔除冲沟后的研究区水系解译结果作为基础,能够有效的剔除掉与水体“同谱异物”的假异常信息,从而增强黄土覆盖区水体解译的准度和精度。4、综合分析区内控水构造、含水岩层和地表水体的分布情况,完成了研究区地下水的遥感预测,并对部分预测区进行了实地验证,表明了在黄土覆盖区内用水文地质信息预测地下水的有效性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 背景和意义
•   1.2 研究现状及存在问题
•     1.2.1 国内研究现状
•     1.2.2 国外研究现状
•     1.2.3 存在的问题
•   1.3 研究内容与技术方法
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 研究区概况与遥感水文地质解译基础
•   2.1 研究区自然地理概况
•   2.2 研究区地质背景
•     2.2.1 地质构造
•     2.2.2 地层岩性
•     2.2.3 地貌概况
•   2.3 水文地质解译基础
•   本章小结
• 第三章 构造解译
•   3.1 构造解译基础
•   3.2 数据选择与预处理
•     3.2.1 数据选择
•     3.2.2 影像预处理
•   3.3 主成分分析
•     3.3.1 主成分分析原理
•     3.3.2 影像的主成分分析
•   3.4 沟谷水系解译
•     3.4.1 沟谷水系解译方法
•     3.4.2 沟谷水系与构造的关系
•   3.5 构造总体分析
•   本章小结
• 第四章 地表水文信息提取
•   4.1 数据选择与预处理
•   4.2 地表水体信息宏观提取
•     4.2.1 分形模型简介
•     4.2.2 波段比值
•     4.2.3 分形水体信息提取
•   4.3 地表水体的精细化提取
•     4.3.1 空间分析
•     4.3.2 假异常剔除
•   本章小结
• 第五章 地下水预测
•   5.1 地下水预测模型的建立
•   5.2 结果分析与实地验证
•   本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王源源

导师: 韩玲

关键词: 遥感技术,黄土覆盖区,水文地质要素,分形,空间分析,地下水

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学,地质学,地球物理学

单位: 长安大学

分类号: P237;P641.7

总页数: 63

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