【摘 要】
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近些年来随着空间对地观测手段的发展,米级高分辨率卫星影像、厘米-毫米级机载Li Dar扫描数据、无人机影像数据的获取日益便捷,由此产生的DEM数据为活动构造研究提供了坚实可靠的数据支持。目前研究者通过将DEM生成可视化的晕渲图、坡度图等来进行人眼目视解译识别断层分布,由于不同的数据可视化方法具有不同的成像特点,目视解译工作量十分繁重,同时也对解译者的解译经验提出了很大要求。根据国内外相关研究,基于
【基金项目】
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国家重点研发计划项目—逆断层高精度高分辨率地表结构、活动参数和三维建模(2018YFC1504101B);
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近些年来随着空间对地观测手段的发展,米级高分辨率卫星影像、厘米-毫米级机载Li Dar扫描数据、无人机影像数据的获取日益便捷,由此产生的DEM数据为活动构造研究提供了坚实可靠的数据支持。目前研究者通过将DEM生成可视化的晕渲图、坡度图等来进行人眼目视解译识别断层分布,由于不同的数据可视化方法具有不同的成像特点,目视解译工作量十分繁重,同时也对解译者的解译经验提出了很大要求。根据国内外相关研究,基于地貌特征的智能化识别方法能够获得符合实际形态的地貌识别结果,这为活动构造解译的智能化研究指明了方向。本文尝试利用高分辨率、高精度空间对地观测技术获取的高精度DEM数据,基于与逆断裂活动相关的地貌形态特征建立了一种适用于逆断裂的地表结构定位技术和提取方法,实现逆断裂陡坎迹线的智能提取。本文选择天山北麓吐谷鲁逆断裂东端的呼图壁断裂段以及独山子逆断裂为研究对象。两个研究区中的逆断层地表迹线十分明显,而且断层陡坎多分布在山体前缘以及冲洪积扇面上。同时,前人在这两地已经完成了精细的野外活动断裂地质地貌填图,并发表了大量研究成果,这些为本次工作提供了重要的对比标尺。首先,本文综合分析了研究区内与逆断层相关的构造地貌类型、断错地貌形态及其地貌演化特征。逆断裂活动将断层上盘地层抬升并形成连续分布的陡坎状地貌,从地表高程上来看,原本连续的上、下两盘地貌面在断层陡坎处发生高程陡变;从地貌形态上逆断层陡坎具有区别于上、下两盘地貌面的大坡度地形;在空间来看,逆断层陡坎为具有一定宽度的陡坡,同一条逆断层陡坎坡面的朝向基本一致。然后,本文基于逆断裂陡坎地表形态特征,提出了智能提取逆断裂陡坎迹线的数据处理流程:(1)首先提取了数字地形数据中5°~35°坡度值的数据分布,限定了逆断裂陡坎可能分布的位置,这一数据区间统计自前人野外实测天山北麓多处逆断裂陡坎坡度值;(2)其次通过生成具有一定宽度的缓冲区去除区域内冲沟的干扰;(3)然后利用Natural Break(Jenks)分类方法确定了逆断裂陡坎上、下地貌面的高程突变值,圈定了以逆断层陡坎为界的两个相邻地貌面的平面分布范围,并分别生成合适宽度的缓冲区面计算二者缓冲区的交叉范围,限定了陡坎的空间分布位置;(4)利用玫瑰花图对上述提取结果中主要坡向进行统计,进一步提高了提取结果准确度;(5)最后通过数据密度分析完成了陡坎分布位置的提取。在Arc GIS程序中建立了以上处理流程的一键处理模型工具,提高了数据处理效率。最后,以利用无人机摄影测量、机载Li DAR扫描技术获取的两个研究区高精度DEM数据为基础,利用上述一键处理工具完成了研究区内陡坎迹线的提取,精确定位了研究区内活动逆断裂的位置。最终提取结果与已有的地质地貌填图结果、遥感数据解译结果对比,认为断层迹线的分布基本一致,表明该方法具有很好的适用性。本文利用地形起伏度参数提取了独山子研究区东侧戈壁面发育的反向断层陡坎,识别出了多条目视解译、野外地质地貌填图未能识别的断层迹线,野外踏勘验证了这些反向陡坎的存在,表明本文所用方法可以提取更加精细的微断错地貌。本文通过ArcGIS中建立的智能提取工具完成了研究区内逆断裂陡坎迹线的提取,提取结果除了能够定位活动逆断裂的地表迹线位置外,还能准确表示出断层陡坎带的宽度,这是本文工作的亮点之一。基于地形起伏度参数识别出目视解译方法未能识别的反向断层陡坎,表明本文所用方法能够完成更高精度的微地貌解译,这是本文的另一亮点。
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