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基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究

刘志恒

刘志恒. 基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
引用本文: 刘志恒. 基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
LIU Zhiheng. Study on Lineaments Extraction and Active Tectonic Geomorphology in the Qianhe Basin Based on Multiple Remote Sensing Data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
Citation: LIU Zhiheng. Study on Lineaments Extraction and Active Tectonic Geomorphology in the Qianhe Basin Based on Multiple Remote Sensing Data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160

基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究

doi: 10.13203/j.whugis20220160
详细信息
    作者简介:

    刘志恒,2021年6月毕业于长安大学,获工学博士学位(指导教师:韩玲教授),研究方向为地貌遥感。liuzhiheng@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: P237

Study on Lineaments Extraction and Active Tectonic Geomorphology in the Qianhe Basin Based on Multiple Remote Sensing Data

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出版历程
  • 刊出日期:  2022-07-05

基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究

doi: 10.13203/j.whugis20220160
    作者简介:

    刘志恒,2021年6月毕业于长安大学,获工学博士学位(指导教师:韩玲教授),研究方向为地貌遥感。liuzhiheng@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: P237

English Abstract

刘志恒. 基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
引用本文: 刘志恒. 基于多源遥感数据的千河流域线性体提取与活动构造地貌研究[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
LIU Zhiheng. Study on Lineaments Extraction and Active Tectonic Geomorphology in the Qianhe Basin Based on Multiple Remote Sensing Data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
Citation: LIU Zhiheng. Study on Lineaments Extraction and Active Tectonic Geomorphology in the Qianhe Basin Based on Multiple Remote Sensing Data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2022, 47(7): 1154-1154. doi: 10.13203/j.whugis20220160
  • 中国内蒙古鄂尔多斯西南缘与青藏高原东北缘的连接处活动构造及地貌演化都是区域滑坡和地震灾害研究的重点,然而传统野外地质测量无法量化其活动性程度。近年来,遥感技术由于全天时、全天候、易获取、高分辨率等优点,逐渐突破了传统野外地质调查的不足,用遥感的手段分析浅表地质现象并揭示深度地球物理构造已成为地球科学的主要趋势。因此,本研究针对黄土覆盖区地质构造被大面积掩盖、区域构造地貌演化无法量化等难题,考虑多源遥感数据的特性,结合遥感、地质、流体力学等,实现了基于多源遥感数据的线性体和河宽提取算法,并分析了河流纵剖面和横截面响应区域构造差异性隆升的过程,主要内容和成果如下:

    1)基于遥感数据的黄土覆盖区地质线性体提取研究。根据地质线性体在多源遥感影像上的线性特征,结合遥感图像信息提取技术,提出了一种基于张量投票耦合霍夫变换的地质线性体提取算法,与分段跟踪算法、遥感图像处理软件PCI等进行对比,结果验证了所提算法的正确性,其结果具有空间连续性强、与断裂构造空间上更吻合的特点。千河流域的线性体主要表现出短而密、集中分布在大断裂周围等特点;其主要方向为北西-南东,次要方向为北东-南西;其分维值和分维谱间接证实该区断裂为中等规模的断裂,结构复杂,发育不稳定,活动性虽强但不频繁。

    2)基于多源遥感数据的千河流域纵剖面特征提取研究。探讨了多源遥感数据(航天飞机雷达地形任务(shuttle radar topography mission,SRTM)-1数据、先进星载热发射和反射辐射计全球数字高程模型(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model,ASTER-GDEM)数据以及资源三号立体像对提取的数字高程模型)的垂直精度对瞬时河道地貌参数提取的影响,验证了资源三号卫星立体像对提取的数字高程模型应用于构造地貌的可行性。提取了该区河流纵剖面上的裂点、空间分布及归一化陡度指数ksn,揭示了该区是区域构造差异性隆升的结果,对活动构造存在瞬时响应,即隆升速率从西北向东南逐渐降低,南岸隆升大于北岸隆升;量化了坡断型裂点的水平回退速率,且断层活动引起的基准面下降的裂点回退速率更慢;结合断层连接模式和位移-长度模型,分析了研究区南岸桃园-龟川寺断层(Taoyuan‐Guichuansi fault,TGF)的断层演化趋势,并预测了研究区断层连接前后的潜在地震震级分别为Mw 6.3~6.7和Mw 6.8~7.0。

    3)基于多源遥感数据的千河流域横截面特征提取研究。提出了一种基于遥感影像和数字高程模型数据的河宽提取算法,该算法与野外实测结果更接近(相关系数R2=0.92),减少了人为因素的干预;利用河道宽度W、流域面积-河道宽度指数b′和归一化河道宽度指数kwn探索了河道宽度对千河流域构造差异性隆升的响应:千河流域南岸构造隆升速率的升高致使其Wb′kwn低于隆升速率更低的北岸。分析了河道宽度和陡度的调整对单位河道功率ω和河道边界剪切应力τb沿程分布的影响,揭示了二者呈现出先增后减趋势的原因,得出TGF的垂直活动速率是岐山-马召断层(Qishan-Mazhao fault,QMF)的1.3~1.4倍,即为0.033~0.059 mm/a。

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