A. DTM數據採集方法
DTM數據採集方法是獲取地形表面三維信息的關鍵技術,主要分為地面測量、現有地圖數字化、空間感測器和數字攝影測量方法四大類。在這些方法中,數字攝影測量方法是空間數據採集最有效且高效的方法,通常用於生產DEM(數字高程模型)。
地面測量是指利用自動記錄的測距經緯儀在野外實測,通常包括電子速測經緯儀或全站經緯儀。這類設備配備有微處理器,可以自動記錄和顯示有關數據,並進行多種測站上的計算工作。記錄的數據可以通過串列通訊輸入計算機進行處理。
現有地圖數字化則是通過數字化儀對已有地圖上的信息進行數字化,常用的數字化儀有手扶跟蹤數字化儀和掃描數字化儀。這種方法能夠將地圖上的等高線、道路、河流等信息轉化為數字格式,便於後續的分析與應用。
空間感測器利用全球定位系統(GPS)、雷達和激光測高儀等進行數據採集,實現對地形的精確測量。
數字攝影測量方法在DEM數據採集中占據重要地位。它通過立體測圖儀、立體坐標儀或數字攝影測量系統進行人工、半自動或全自動的量測,獲取數據。半自動方法可以輔助操作人員加快速度和改善精度,而全自動方法則利用計算機視覺代替人眼的立體觀測,提高了效率,但精度可能較低。
在數字攝影測量中,數據采樣方法根據產品要求不同而異。沿等高線、斷面線、地性線進行采樣是常見的有目的采樣方法,而基於規則格網或不規則格網點的面采樣則適用於要求高程矩陣形式的產品。規則格網采樣通過解析測圖儀在立體模型中按規則矩形格網進行采樣,直接構成規則格網DEM,具有方法簡單、精度高、作業效率高的優點。然而,它對地表變化的尺度靈活度較差,可能導致特徵點丟失。
為提高數據分布的合理性,漸進采樣方法被採用,旨在在平坦地區樣點少、地形復雜區樣點多。這種方法首先進行較稀疏的間隔采樣,然後根據高程變化的二階差分或相鄰三點擬合二次曲線計算的內插值差異判斷是否需要加密格網。選擇采樣則根據地形特徵進行,如沿山脊線、山谷線、斷裂線採集,以及離散碎部點(如山頂)的採集,適用於不規則三角網DEM的建立。
混合採樣結合規則采樣(包括漸進采樣)與選擇性采樣,旨在平衡采樣的效率與合理性。在規則采樣的基礎上,沿特徵線、點進行采樣,並通過給不同點分配不同特徵碼的方式,處理時能按不同方式進行。這種方法能夠建立附加地形特徵的規則格網DEM或附加特徵的不規則三角網DEM。
自動化DEM數據採集則是基於解析測圖儀或機助制圖系統利用半自動的方法進行,現已發展到利用自動化測圖系統進行完全自動化的DEM數據採集。這種方式通過像片上的規則格網進行數字影像匹配進行數據採集。
最後,獲取的DEM數據點需要通過一定插值方法轉換為規則格網DEM或規則三角網DEM格式數據,以便後續的分析和應用。通過採用不同的數據採集方法,我們可以准確、高效地獲取地形信息,為地理信息系統、城市規劃、環境監測等領域提供強有力的支持。
DTM(Digital Terrain Model)——數字地面模型是利用一個任意坐標系中大量選擇的已知x、y、z的坐標點對連續地面的一個簡單的統計表示,或者說,DTM就是地形表面形態屬性信息的數字表達,是帶有空間位置特徵和地形屬性特徵的數字描述。地形表面形態的屬性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
B. 斷裂解譯標志、級別及其活動性質劃分
根據衛星遙感數據具有在可見光—近紅外光范圍內獲取較高解析度的多光譜圖像的豐富、客觀、真實影像信息(如圖7.1~圖7.11所示),可以對斷裂構造進行解譯分析。同時,結合野外實地調查、斷裂熱釋光測年數據和淺層人工地震探測等資料分析,釐定遙感解譯斷裂的性質和活動時間,將全省范圍內發育的斷裂劃分為三個等級:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級,並將斷裂構造劃分為活動斷裂(晚更新世斷裂,熱釋光年齡≤120ka)、第四紀斷裂(熱釋光年齡>120ka)和前第四紀斷裂。
圖7.1山脊錯動線遙感影像特徵(a)麗水南部地區;(b)寧波天童山
圖7.2松陽北串列的埡口
圖7.3餘姚東對口河水系遙感影像特徵
圖7.4富春江局部蛇狀水曲遙感影像
圖7.5四明山皎口水庫西活動斷裂影像特徵
圖7.6慶元正北活動斷裂影像特徵
圖7.7祝村-永嘉斷裂與田市-橋頭斷裂組成的X型共軛斷裂衛星遙感影像
圖7.8松陽斷陷盆地(a)長潭水庫北斷塹盆地;(b)影像特徵
圖7.9金華盆地隱伏斷裂遙感影像(a)及其構造解譯結果(b)
圖7.10斷裂構造對舟山群島東北中街山列島的控制
圖7.11斷裂構造對舟山群島東南列島岸線的控制
7.3.1.1斷裂構造的遙感解譯標志
I級斷裂(切穿上地殼的斷裂)
(1)線性影像呈帶狀出現,總體延伸長度一般大於50km;
(2)線性影像切割不同地貌單元
(3)大地構造單元的分界線,控制或影響它所分割的構造單元的發展,因而,也常常是大區域古地理、沉積岩相和地層厚度的分界線;
(4)深切至上地殼底部的斷裂帶常常控制盆地、岩漿岩和礦產的區域分布;
(5)地貌單元的分界線,地震帶、火山帶和地熱異常帶也常常與大斷裂帶一致;
(6)各種地球物理場的分界線
(7)各種蝕變岩、片理化帶形成的特殊連續、呈帶狀出現的溝壟狀地貌。
Ⅱ級斷裂(上地殼斷裂)
(1)Ⅱ、Ⅲ級斷裂多與I級斷裂有派生關系;
(2)切穿不同地貌的線性影像,其延伸長度在10~50km之間(少數可大於50km);
(3)不同地貌單元的分區界線
(4)線狀排列的斷層崖或岩層三角面
(5)橫穿山脊、溝谷呈直線延伸的線狀窪地;
(6)控制海島及列島分布的線性影像;
(7)平直或規則弧、折線的河、湖、海及島嶼岸線;
Ⅲ級斷裂(基底及蓋層斷裂)
(1)遙感影像上能夠識別的延伸長度為2~30km的線性影像;
(2)斷層崖或岩層三角面線狀排列;
(3)山脊和山谷在延伸方向上被明顯錯斷;
(4)小范圍內切割不同地貌單元的線性影像;
(5)呈線狀排列的水系拐點連線。
7.3.1.2活動斷裂的定義
「活動斷裂」是現今地殼運動的具體表現方式之一。與活動斷裂相關的地質災害包括活動斷裂兩盤塊體突發性錯動產生的地震災害和長期蠕滑錯動引起的地裂縫、滑坡災害等,往往對人民生命財產安全和經濟建設造成嚴重危害。因此有關活動斷裂的研究歷來是地質學的一個重要課題。
自從1977年Slemmons和Mckinney對活動斷層的定義作過較系統歸納以來,至今在學術界和工程技術界仍然沒有一個能被大家都接受的「活動斷層」和「非活動斷層」的定義,在寬廣的領域內,有各種各樣的定義(Yetton和McCahon,2003)。雖然,一般認為活動斷裂是在地質歷史時期形成的、在新的地質時期有過活動、將來仍有可能活動的斷裂,但是,對於「新的地質時期」的含義,即斷裂活動的年齡下限,仍眾說紛紜,有關的定義和分類多達數十種,表7.1僅給出了其中有代表性的部分定義。把已有的觀點歸納起來大致有以下幾種①稱新近紀以來有過活動的斷裂為活動斷裂(新構造運動);②將第四紀以來有過活動的斷裂定義為活動斷裂;③第四紀晚更新世(120ka)以來有過活動的斷裂為活動斷裂;④第四紀全新世(10ka)以來有過活動的斷裂為活動斷裂(工程地質界常用這一定義)。
表7.1關於活動斷裂年齡下限的幾種觀點
鑒於浙江第四紀以來的構造變動較為強烈,有過活動的斷裂眾多,同時考慮滿足工程安全性評價和地殼穩定性評價的需要,本文將「活動斷裂」定義為:第四紀晚更新世(Q3,≤120ka)以來有過活動、將來仍可能活動、有發生中等以上地震可能性的斷裂,包括出露於地表、被鬆散沉積物覆蓋或被水體覆蓋的斷裂。這里定義中的「將來」是指重要建築物如核電站、大壩等的使用年限(約100年)。
在上述定義基礎上,將活動斷裂進一步分為繼承性活動斷裂和新生性活動斷裂兩種類型。前者指區域性分布的基底(或切割更深)老斷裂在第四紀晚更新世的復活(或部分段的復活),這種斷裂一般規模較大,切割較深,走向變化不大,但分支斷裂活動較明顯,並且往往在此基礎上產生其他方向的活動斷層,並對先前的斷裂進行切割、分段。這類斷裂一般控制工作區一級或二級構造單元,控制盆地形成發育。而後者一般指局部性分布的新生活動斷層,規模較小,延伸短,但這種活動斷裂有可能成為發震斷裂,其危險性往往較繼承性斷裂更為嚴重。浙江省的活動斷裂主要屬於區域性老斷裂第四紀晚更新世以來復活的繼承性活動斷裂,並可進一步分為兩種類型:①山地裸露區活動斷層;②第四紀平原或盆地覆蓋區隱伏活動斷層。
7.3.1.3活動斷裂的衛星遙感影像特徵
根據遙感影像解譯分析和野外調查結果,浙江活動斷裂衛星遙感影像特徵概括如下:
(1)清晰連續的線狀遙感影像。
(2)截然不同的地貌分區界線。
(3)山體及山脊線的錯動或位移線。
(4)新生斷塹或斷陷盆地。
(5)串列的埡口、錯斷的河流或沖積扇。
(6)特殊水系類型:a.對口河,即兩條河口相對呈直線狀受斷裂控制的河道,支流與幹流成鈍角逆向相交;b.局部河段河道或峽谷受斷裂控制呈直線、折線急灣或呈線狀排列的水系拐點連線;c.局部明顯的河曲段(蛇曲)。通常,深切河曲現象為新構造隆起的一種典型標志,本區此特點極為顯著。
(7)分布在新生代盆地內的斷裂,主要表現為:a.斷裂兩側的地貌、地層截然不同;b.水系河流具有明顯的線性圖形;c.具有異常的影像色調、色線或光譜幾何特徵。
(8)斷續切穿不同地貌,規模較小的線性影像,其斷裂活動年代往往更新。
C. 如何快速看懂等高線地圖
看懂等高線的方法如下:
等高線的作用
1、了解地形特徵
通過觀察等高線的間距、形狀、方向和標注,可以判斷出地形的起伏、坡度、方向和形狀,從而了解地理環境和自然資源。
2、分析水文條件
通過觀察等高線與水域(如河流、湖泊、海洋)之間的關系,可以判斷出水流的方向、速度和量,從而了解水文循環和水資源分布。
3、規劃工程建設
通過觀察等高線與人工設施(如道路、橋梁、隧道、建築物)之間的關系,可以判斷出工程的難易程度、成本和效益,從而合理規劃工程設計和施工。