14第十四章 新技术方法在本文地质工作中的应用2

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1、第十四章新技术方法在水文地质工作中的应用第一节遥感技术在地下水研究中的应用遥感技术之所以能被应用于地下水研究，是因为该技术能够显示地表特征，同时航空地球物理学还能够提供地面以下的信息。遥感技术在地下水研究中的应用主要有以下几个方面：第一，遥感图像显示地表特征。到目前为止，遥感获取的地下水信息大多是通过定性推理和半定量的方法获取的，并与水文地质数据相结合，使其具有实际意义。一般来说，遥感中应用的电磁波来源于地表或地表以下较浅土层（少于1m）的辐射或反射，因此，利用遥感不能直接探测深层含水层。但是，遥感技术为水文地质工作者提供了常规地球物理方法以外

2、的一种有效方法，即可以通过航空和卫星像片解译得到的地表特征来推测含水层的位置。从卫星图像中还可以获取地面调查甚至低空航空像片所无法得到的地面信息。在植被或灌木层覆盖稠密的地区，雷达能穿透地表覆盖物，显示地表特征，因此雷达图像在揭示地形起伏和地表粗糙度方面很有价值。第二，航空地球物理学（如航空磁测调查）能提供地面以下的信息，但其分析结果不唯一，因此，必须对所获得的数据进行合理解释。非地面的微波传感器具有一定的穿透能力，但仅能获取一定条件下的信息，如粗粒物质、地质条件简单和水位较浅的地区的信息。在一些特殊情况下，微波图像能呈现沙漠中部分被掩埋的古河

3、网，从热红外图像上能直接识别裂隙带。航空像片初步用于地下水的探测已经有多年的历史，近年来逐渐被卫星图像数据取代，特别是陆地卫星Landsat系列。卫星图像可以提供区域的概略特征、大尺度区域的地表特征，这些信息在航空图像和地面调查中往往不易获取。通过卫星图像可以推断出地层结构及地层中岩石成分等。在野外调查的基础上，可根据卫星图像上的地面采样点进行插值，再与单独进行野外调查的方法相比，就能更准确地确定地表结构，同时更加经济。总体来说，对航空像片或卫星图像的分析应该在实地调查之前进行，这样可以排除贫水地层，确定需进一步调查的区域。通过遥感数据能够提取

4、的地下水信息量的多少，取决于区域地质、气候条件和地表覆盖类型等因素。在干旱和半干旱区，地表覆盖物较少，很容易从遥感图像上解译地质特征；在有植被覆盖的地方，由于地表覆盖物和下伏地层之间联系紧密，因此航空和卫星图像的解译结果需要结合实地调查来验证。断层、断裂带和其他线性构造的存在表明可能含有地下水。同样，沉积地层或特定地层的露头，表明可能存在隐伏型的含水层。由于遥感方法主要限于地表特征的研究，因此利用遥感技术研究地下水的第一步主要是对地表特征和地貌形态进行描述。浅层地下水可以通过土壤含水量、植被类型变化和模式来推定。在一个流域盆地中，地下水的补给区

5、和排泄区可以通过土壤、植被和浅层含水层或上层滞水的特征来推测。遥感监测地表温度变化的技术已经用于推断和确定浅层地下水和泉水。这些温度的变化主要是由地下水的高热容量在夏季产生热沉，在冬季产生热源所导致的。近地表的土壤、土壤水分和植被温度快速响应气象条件，而地下水的温度变化则以日和季节为周期而衰减。合成孔径雷达数据（SAR）在地下水监测中也有很大的应用潜力，特别是在干旱和极干旱地区，长波雷达的穿透能力和雷达探测土壤含水量的能力，使得SAR在干旱区地下水探测中成为一个很有价值的工具。机载侧视雷达（SLAR）已经成功地用于编制全球范围的构造特征图，而在

6、此之前由于永久云层的覆盖或厚植被的影响，全球范围的构造特征图一直没有编制成功。与此同时，构造特征图还可以用陆地卫星来辅助解译。一、卫星图像在地下水研究中的意义卫星图像包含了许多地质和水文信息，但这些信息必须通过对图像进行分析和解译才能获得。解译的参数包括地貌类型、排水模式、植被特性、土地利用方式、线性和弯曲的构造特征以及图像色调和纹理等。在干旱区，植被特性可能反映地下水的深度和水质状况。卫星数据是全球范围制图和地质调查的唯一数据源，其他信息源或不存在或不精确。分析卫星图像是区域研究中最有效的方法，也是快速、经济地获取地下水信息的方法。区域范围大

7、、分辨率低的图像，比单点的测试并更适合获取总体含水层信息。对陆地卫星或SPOT图像解译的意义在于：1）可减少不必要的实地勘探；2）更详细地确定需研究和实地调查的区域；3）获取新的、更好的地质和水文信息；4）具有其他勘探方法所不能实现的大区域视野。然而，需要强调的是，遥感仅仅是一种提供信息源的手段，它不能取代地下水调查常用的传统技术方法，如地面的地质及水文地质调查、地面物探等，但由于卫星图像某些独特的特性，使它在地下水勘察方面具有特殊的价值。二、遥感图像分析原理卫星图像是地表特征的本质反映，由反映景观的自然、生物结构和人文特征要素组成。这些要素是

8、图像分析的线索。相似要素的组合能反映相似的水文地质状况。水文地质工作者的任务是对具有地质和水文意义的各种要素的组合进行判断、描绘、确定和分类，这必须遵