基于CORONA影像的构造定量分析 ——以库车前陆冲断带为例

论文摘要

高陡岩层引起的地震“空白”响应是前陆冲断带构造分析中普遍遇到的难题,在地域广阔、人迹罕至、地表和钻井资料欠缺的南天山山前带,该问题尤为突出。利用高精度遥感影像快速准确的测量地表产状,约束地震剖面解释是解决该问题的有效方法。本文利用解密的美国20世纪60-70年CORONA KH-4B高分辨率卫星立体像对,结合QuickBird和Landsat 7 ETM+多光谱影像,通过对CORONA影像特性研究,建立适用南天山山前带的地表构造产状快速提取和分析的方法,研究成果和创新点体现在以下方面:在方法上,基于CORONA KH-4B卫星遥感影像的自身特性,利用1:50,000地形图、在JX4C数字摄影测量系统的立体观测环境下,提出了逐步逼近的控制点选取方法,解决了标志性地物缺少区域确定同名点的难题,提高了选点精度。利用有理函数模型（RFM）校正了CORONA影像的全景变形,实现了CORONA立体像对在国内JX4C数字摄影测量系统下的矢量测图,同时,采用影像匹配的方法,生成了大比例尺的数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）。利用覆盖南天山库车山前带的CORONA立体像对,在JX4C数字摄影测量系统环境下识别岩层三角面,确定特征点的空间坐标,从而建立岩层面的平面方程,在MatLab环境下简单编程实现地层产状（倾角、走向）的计算。通过OZIExplore嵌入式GPS辅助的野外测量及验证,在库车秋里塔格褶皱带地层倾角的测量误差小于3°,满足构造定量分析的精度需求。该方法适用于大面积、高效的构造地貌调查,尤其适于植被覆盖稀少、地层露头清晰、人迹罕至的复杂构造区,具有广阔的应用前景。通过以上研究方法,获取了南天山库车山前带大量的地表构造产状,弥补了地势复杂地区地表资料的欠缺,同时在JX4C数字摄影测量系统下,识别和测量了河流阶地拱曲、断层崖、褶皱崖等地表变形参数,揭示其新构造运动特征。将遥感技术测量的地表参数与野外调查、地震及深部钻井资料相结合,确定了南天山库车山前带秋里塔格中段地表精细的构造变形几何形态。深部资料揭示,南秋里塔格背斜和库车塔吾背斜交汇部发育中新统吉迪克组（N1j）膏盐岩、侏罗系（J）煤层和古-始新统库姆格列木组(E1-2km)膏盐岩三套滑脱层,不同的滑脱层之上的地层分别褶皱变形并发生叠加干涉和位移量的汇合转换,形成了秋里塔格中段复杂的构造形态。在交汇部,中新统吉迪克组（N1j）和康村组（N1k）地层错断并在地表形成若干个表皮褶皱和断层,上新统库车组（N2k）地层虽有扭曲但地层连续,地层由老到新变形逐渐减小,反映了上新世以来该区在沉积的同时继续构造变形。上新统库车组（N2k）和第四系（Q）的生长地层也揭示出该构造一直活动。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义及国内外研究现状分析
• 1.2 研究方案
• 1.2.1 研究数据
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.3 研究方法和技术路线
• 1.3 本文研究的主要创新点
• 1.4 论文的组织
• 第二章 区域地质概况
• 2.1 地理位置和地貌特征
• 2.2 构造背景
• 2.3 构造分带
• 2.4 主要活动断裂带
• 2.5 主要地层单元
• 2.6 盐相关构造特征
• 2.7 本章小结
• 第三章 CORONA卫星影像
• 3.1 太空成像的发展进程
• 3.2 CORONA计划
• 3.3 CORONA空间摄影技术
• 3.4 CORONA影像特征
• 3.4.1 CORONA影像的全景几何特征及格式
• 3.4.2 CORONA影像的运动补偿（Image Motion Compensation，IMC）
• 3.5 常用高分辨率影像与CORONA影像的比较
• 3.5.1 SPIN-2
• 3.5.2 IKNOS
• 3.5.3 QuickBird
• 3.5.4 SOPT5
• 3.5.5 CORONA影像的优势和不足
• 3.6 本章小结
• 第四章 CORONA和ETM+遥感影像的处理
• 4.1 CORONA影像的几何畸变
• 4.1.1 影响CORONA影像变形的主要因素
• 4.1.2 CORONA全景影像成像原理
• 4.1.3 CORONA影像的数字化
• 4.1.4 CORONA影像的几何校正
• 4.1.5 逐步逼近的控制点选取方法
• 4.2 LandSat 7 ETM+影像处理
• 4.3 本章小结
• 第五章 遥感影像解译及数字摄影测量
• 5.1 遥感影像解译
• 5.1.1 地层识别和划分
• 5.1.2 断裂构造识别
• 5.1.3 褶皱识别
• 5.2 CORONA立体像对的数字摄影测量
• 5.2.1 数字摄影测量原理
• 5.2.2 常用的数字摄影测量系统
• 5.2.3 JX4C数字摄影测量系统支持下的矢量测图
• 5.2.4 数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）
• 5.3 本章小结
• 第六章 地表产状测量及浅层信息提取
• 6.1 地表岩层产状提取方法
• 6.1.1 三点法
• 6.1.2 多点法
• 6.1.3 选点方法和产状计算
• 6.2 基于DEM匹配的产状测量和信息提取
• 6.3 野外测量
• 6.4 精度评估与误差分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 构造定量分析
• 7.1 构造定量分析方法
• 7.2 秋里塔格中段遥感解译及构造定量分析
• 7.2.1 秋里塔格中段构造研究概况
• 7.2.3 地表变形特征
• 7.2.4 构造剖面分析
• 7.2.5 构造变形机制和变形时间探讨
• 7.3 克拉苏构造带活动断层分析
• 7.3.1 基于遥感技术的活动构造研究概况
• 7.3.2 库姆格列木活动断裂
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 参加的科研项目和发表的论文