基于遥感的潮白河中游冲积平原宏观沉积特征

图1 研究区位置和地质概况

断裂及第四纪厚度据文献[6])

Fig.1 Location and geological conditions of study area

1.2 数据源及其预处理

本文在选择影像时主要考虑以下3方面: ①时相上尽可能选择早期的冬季影像,以减少人类活动和植被覆盖的影响,如图2所示,2016年影像(图2(a),(b))中城镇扩张明显,掩盖了大量目标信息,其余的裸地受人类活动等干扰强烈,未见沉积物分区分带特征,而早期影像(图2(c))中裸地面积广大,且较好地保留了沉积行为的痕迹; ②尽可能选择光谱分辨率较高的数据,便于分离和提取目标信息; ③空间分辨率不需要太高,一方面高空间分辨率数据往往时相较新,地表扰动强烈,另一方面像元易于突出地物信息,对于沉积物特征的识别并无益处。综上,本研究选择美国Landsat卫星1988年3月6日TM影像1景,行列号为123/32(图2(c))。该数据空间分辨率30 m,包含3个可见光波段(B1,B2和B3)、1个近红外波段(B4)、1个热红外波段(B6)和2个中红外波段(B5和B7),其中B7为地质学家追加波段,对于岩性的识别很有用^[21],云量为0.63%。此外,选用1∶5万比例尺地形图作为辅助数据,用于遥感影像的几何纠正和野外调查。

图2

图2 不同时相研究区遥感影像

Fig.2 Multi temporal remote sensing images of study area

预处理包括几何纠正和裁剪。在影像中均匀选择20个控制点,应用二次线性拟合方法建立变换关系进行几何精校正,误差小于1个像元。利用研究区范围矢量文件对遥感数据进行裁剪得到研究区遥感数据。以上预处理过程在ENVI5.1软件中进行。本次遥感解译不涉及定量研究,为避免二次误差,不进行辐射定标和大气校正。

2 遥感解译

潮白河中游地区人类活动较活跃,地表以耕植土为主,在居民区存在大量硬化地表,原状沉积物大多浅埋于地下,很少直接暴露于地表。因此,在遥感影像上地物是强信息,地表以下的沉积物是弱信息,后者很容易被忽略,需选择合适的波段组合突出目标信息。

2.1 野外调查和光谱分析

岩土体的反射光谱与其矿物成分、颗粒大小及粗糙度、表面湿度等因素密切相关^[22]。据前人调查,本区沉积物以松散沉积物为主,主要包括砂性土(粗砂、中砂、细砂、粉砂和泥质粉砂)和黏性土(黏土、粉砂质黏土)^[4,5,6,7]。前者主要成分为石英和长石等浅色矿物,后者以铁镁质等深色矿物为主,成分上的差异是两者反射光谱差异的主要原因; 其次,砂性土透水性强,黏性土透水性差,后者易于持水因而反射率较低; 粒度上砂性土粗于黏性土,但在沉积物天然粒级标准中两者均属于细颗粒^[23],光谱差异不大。

为了获取研究区砂性土和黏性土在TM影像上的反射光谱特征,开展野外地表岩性调查。记录岩性时充分利用已有剖面、坑塘等并适当开展人工浅钻,确保岩性定名准确,并利用全球定位系统(global positioning system,GPS)进行定位。将200个调查点分为砂性土和黏性土2类,在ENVI5.1软件中加载TM影像和这些调查点,光谱曲线见图3(B6为热红外波段,不参与光谱分析)。

图3

图3 野外调查砂性土和黏性土的反射光谱曲线

Fig.3 Curve of the reflectance spectrum of the field sandy soil and cohesive soil

由图3可知,砂性土和黏性土DN值变化趋势一致,在B1和B5呈高反射率,在B2,B3,B4和B7呈相对低反射率,且2种岩性在同一波段的DN值差值均在30以内,说明2种物质较相似,均属第四纪松散沉积物大类。砂性土DN值高于黏性土,各波段差值由大到小依次为B7>B5>B4>B1>B3>B2,差值越大越易于区分。但是,B5与B7及B4之间相关系数均很高(分别为0.95和0.88),即这2组波段之间具有大量重复信息,故删除B5,选择B7,B4,B1波段合成假彩色影像用于沉积体解译。

2.2 沉积体的识别

TM B7(R),B4(G),B1(B)合成影像经适当拉伸后,色调分离良好(图2(c))。深色调占主要面积,包括紫色的黏性土裸地、深蓝色斑块状的居民地及深蓝色细条带状的河流,中间绿色调主要代表矩形斑块状的冬小麦麦田,浅色调主要由河道砂体的高反射形成,因此可利用灰度直方图阈值分割方法提取浅色调的河道砂体。如图4所示,3条NW—SE向的河道被识别出来,结合实际地理条件,河道1和河道2分属现代温榆河和潮白河,河道3位置处并无河流,推测其为1条浅埋于地表的古河道。

图4

图4 提取的河道砂体

Fig.4 Calculated channel sand body

根据以上分析,结合陆相河流沉积规律^[19],可知研究区浅层沉积体呈现较清晰的分带特征: 潮白河左、右堤之间为现代河床沉积体(河流自北向南流,左堤在东,右堤在西),在影像上呈白色,岩性以砂性土为主; 堤外两侧为河漫相沉积体,根据位置、微地貌、岩性等特征又可细分为河漫滩和泛滥洼地^[24],在影像上主要呈紫色(麦田覆盖区为绿色),自西向东紫色逐渐加深; 燕郊镇东侧发育NW—SE向贯通全区的古河道沉积体,在影像上呈白色。在图4的基础上结合沉积学知识绘制沉积体解译图,如图5所示,自西向东分为5个沉积体: ①右堤外河漫滩; ②现代河床; ③左堤外河漫滩; ④古河道; ⑤泛滥洼地。

图5

图5 浅层沉积体遥感解译图及钻孔、剖面位置

(W1据郭岭等^[3]和郭峰等^[7],W2据刘志荣等^[6])

Fig.5 Interpreted shallow sediment and the location of boreholes and profile

3 各沉积体的岩芯特征

通过沉积物岩芯验证沉积体遥感解译的准确性。分别在5个沉积体内部署第四纪地层钻探(钻孔位置见图5和表1),采集沉积物岩芯。钻探采用XY-150型钻机,孔径为110 mm,取芯深度为20 m,由专业地质人员进行现场编录,绘制钻孔柱状图(图6)。钻探和编录过程于2016年8—9月完成。

表1 钻孔部署表

Tab.1 Deployment of the boreholes

沉积体	①	②	③	④	⑤
孔号	DC01 DC07 DC15 DC25 DC26	XH16	DC13 DC19 DC20 DC27	DC02 DC12 DC16 DC29	DC04 DC14 DC18 DC23

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图6

图6 钻孔柱状图

Fig.6 Drill columns in different sedimentary deposits

为便于描述和分析,将柱状图中耕植土和填土层以下的沉积地层按砂性土和黏性土进行大层划分。每个沉积体具有较一致的岩性结构: 右、左堤外河漫滩(①和③)大致可分为黏性土/砂性土/黏性土3层结构,其中第Ⅱ层砂层平均厚度超过10 m; 泛滥洼地(⑤)呈黏性土单层结构,厚度普遍超过20 m,仅在DC18孔揭穿该黏性土层; 现代河床(②)内大部分地区不具备施工条件,仅施工XH16 1个钻孔,呈砂性土/黏性土2层结构,砂层厚度为10.5 m; 古河道(④)大致可分为砂性土/黏性土/砂黏互层3层结构(图6)。

4 讨论

4.1 岩芯对遥感解译的验证

图6中第Ⅰ层岩性与遥感解译结果之间对应关系较好。首先,每个沉积体内各钻孔第Ⅰ层岩性基本一致,且与相邻沉积体岩性不同: ①-Ⅰ层5个钻孔岩性均为粉砂质黏土,②-Ⅰ层岩性为粉砂、细砂和中砂,③-Ⅰ层4个钻孔岩性均为粉砂质黏土,DC27该层底部为黏土,④-Ⅰ层4个钻孔岩性均以粉砂、细砂、中砂为主,仅在DC29孔砂层之上发育了1.8 m厚的粉砂质黏土层,⑤-Ⅰ层4个钻孔岩性均为粉砂质黏土。而且,第Ⅰ层岩性与遥感解译推测的岩性一致: 遥感解译沉积体②和④分别为现代河床和古河道沉积体,在影像上呈白色、乳白色,推测岩性以砂性土为主,这与②-Ⅰ和④-Ⅰ层岩性一致; 遥感解译沉积体①,③和⑤分别为潮白河右、左堤外河漫滩及泛滥洼地,在影像上呈紫色,推测岩性以黏性土为主,这与①-Ⅰ,③-Ⅰ及⑤-Ⅰ层岩性一致,此外,⑤-Ⅰ层粉砂质黏土与①-Ⅰ和③-Ⅰ层相比,颗粒更细,切面更光滑,这种粒度上的变化同样在遥感影像上有所体现,即自西向东影像中的紫色逐渐饱和(图2(c))。

综上,遥感对浅层岩性的识别效果较好,砂性土和黏性土色调差异明显,颜色饱和度的变化能够反映同种岩性粒度的变化。

4.2 沉积的继承性

电磁波对岩土体的穿透能力有限,遥感影像难以记录深层岩性。但是,沉积行为具有继承性,后期沉积受早期沉积的控制^[25,26]。反过来,表层沉积体的差异会一定程度向深部传递。

研究区20 m以浅沉积体继承性明显。在远离潮白河的地区以及潮白河摆动(或扩张、收缩)的中心地区表现为岩性和沉积相的一致,例如沉积体⑤泛滥洼地4个钻孔20 m深度内均以褐灰色粉砂质黏土为主,沉积相推测主要是河漫滩、河漫湖沼,沉积体②现代河床XH16孔16 m以浅均为砂层,沉积相推测主要是河床/边滩; 在潮白河摆动的两翼地带岩性岩相变化较大,但在变化规律上仍表现出一致性,例如沉积体①和③大部分区域从地表向下均经历了黏性土—砂性土—黏性土的变化,推测经历了河漫—河床—河漫的相变,气候暖湿时2沉积体同时向河床/边滩演变,颗粒由细变粗,如DC01,DC25,DC27等多个孔均在第Ⅱ层见砾石,是当时河床底部滞留沉积的证据,气候干冷时又同时向河漫相变化,颗粒由粗变细,这说明沉积格局是稳定的,新地层只是老地层在不同气候条件下的继承性活动(图7)。

图7

图7 潮白河中游W-E向浅层沉积相图

Fig.7 Shallow sedimentary facies of W-E direction in the middle reaches of Chaobai River

总之,20 m以浅河床及其两侧河漫滩、泛滥洼地继承性发育,各沉积体随着河流的摆动此消彼长。

4.3 潮白河中游的宏观沉积特征

研究区20 m以浅地层由河流冲积形成,潮白河的侵蚀、搬运和沉积作用塑造了区内的沉积格局。受基底西高东低和永定河冲洪积扇的影响,潮白河流向由西南向转变为东南向,河道向西凸,向东凹(图5),河型为曲流河^[3,7]。在20 m深度内,潮白河大致经历先扩张后萎缩的过程,根据沉积体①—④钻孔可推测出潮白河发育的大致范围(图7)。古潮白河发育规模较现代潮白河更大,水动力更强,决口改道频繁,白庙村附近的剖面记录了一套完整的决口扇沉积(图8(b)—(c)^[3])。随着气候向干冷转变,河流逐渐收缩并延续至今。在人类不断的固堤、疏浚河道等活动干扰下,现代潮白河决口改道减弱,河型趋于简化。据最新遥感影像分析,田各庄以北河段曲率约为1.3,属顺直河型; 田各庄以南曲率约为1.6,属曲流河型。田各庄西南侧保留了明显的曲流河相中的边滩亚相发育痕迹(图8(a))。

图8

图8 典型沉积相遥感影像和野外照片

Fig.8 Remote sensing image and field photos of typical sedimentary facies

潮白河的河型对研究区沉积格局有重要的控制作用。首先,河型决定堤岸相的差别发育,河流携带泥沙中的粗颗粒易在凸岸沉积形成边滩,细颗粒易在凹岸处堆积形成天然堤,宏观上向西凸出的河型会使西岸天然堤的发育好于东岸; 其次,堤岸又决定河漫相的差别发育,西岸天然堤发育更好,相应的河漫相沉积发育的门槛也就高于东岸,规模较小的洪水可能漫过东岸形成河漫滩,而在西岸则不能形成。因此,西岸河漫滩发育规模较小,东岸天然堤外则广泛发育了巨厚河漫滩沉积,构成研究区内的主要沉积体。该河漫滩自西向东地势逐渐变低,水动力条件变弱,沉积物颗粒变细,最东部形成泛滥洼地,间歇性被水淹没,造成遥感影像色调自西向东不断加深。

燕郊镇东侧的古河道是本次遥感解译的重要发现,发育深度在8 m以浅,结合上游遥感影像,推测该古河道为上游决口形成的决口大溜,快速堆积后在地貌上呈河道微高地(图7)。河道消亡后,在长期风蚀作用下,河道砂体厚度变得不均匀,形态表现为断续的沙包或沙带(图4),因此,在古河道的不同位置由于地势高低不平,后期接受河漫沉积时易形成不连续沉积,例如DC29孔可能位于古河道边缘或受风力侵蚀严重的局部低洼地带,后期接受了较薄的河漫沉积,而DC02,DC12和DC16孔地势相对较高,后期并未接受河漫沉积(图6)。在形成该古河道的上游决口事件发生之前,沉积体③—⑤是一个整体,均为左堤外河漫滩。

5 结论

本文利用遥感技术,根据砂性土和黏性土在遥感影像上的反射光谱特征解译了潮白河中游冲积平原浅层沉积体系,通过第四纪地层取芯验证了遥感解译结果,并对宏观沉积特征进行了综合分析。

1)早期中低空间分辨率Landsat TM影像数据在识别地表岩性时效果较好,在B7(R),B4(G),B1(B)波段组合下砂性土与黏性土色调差异明显,颜色饱和度可以反映同种岩性粒度上的变化。利用钻孔浅层岩芯验证遥感解译结果,两者基本一致。

2)研究区表层自西向东可分为5个沉积体: 右堤外河漫滩、现代河床、左堤外河漫滩、古河道和泛滥洼地。其中,古河道发育深度浅,以透镜体形式存在; 河床及其两侧河漫滩、河漫洼地在20 m以浅继承性发育,各沉积体随河流的摆动此消彼长。

近年来,自然资源部中国地质调查局大力推进京津冀平原区环境地质调查,但在遥感解译中早期影像未得到足够重视。京津冀地区第四系沉积物受人类扰动强烈,应选择保留沉积行为痕迹较好的早期数据进行研究。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

尤联元

潮白河流域古侵蚀环境

[J]. 泥沙研究, 1985(4):12-21.

URL [本文引用: 2]

本文从恢复古地理环境入手,根据所掌握的地貌、气温、降水、水文等环境因素的情况,再按照现代情况下这些因素与径流深度、侵蚀模数之间的相关变化,推算得了潮白河流域内第四纪时期不同阶段的侵蚀强度,最后并用相关沉积数量进行了验证.

You L

A study on the paleoerosion environment of the Chaobaihe River Basin

[J]. Journal of Sediment Research, 1985(4):12-21.

[2]

刘记来, 庞忠和, 王素芬 , 等.

近30年来降水量变化和人类活动对北京潮白河冲洪积扇地下水动态的影响

[J]. 第四纪研究, 2010,30(1):138-144.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7410.2010.01.13 URL Magsci [本文引用: 1]

对北京潮白河冲洪积扇分布区30年来降水量、地表径流量、地下水水位和地下水储存量进行了时间序列分析。结果表明: 过去30年中，区域地下水动态发生了明显变化，特点是1998年以来，地下水位和地下水储存量迅速下降与减少。1998年以来，年降水量为以往多年平均值的76％左右。在储存量变化的影响因素中，降水量减少导致的补给量减少约占24％，人类活动，如工农业地下水开采、应急水源地地下水开采和地表水体入渗减少等因素约占76％。由于未来气候变化的不确定性，在南水北调的水进京后仍可能出现连续枯水年，因此，以丰水年降水进行水源涵养存在较大风险。对于已经处于严重超采状况的潮白河冲洪积扇来说，为了满足未来供水的需要，应急水源地从现在起应减少开采量或停采以逐步恢复地下水储存量。

Liu J

, Pang Z

, Wang S

, et al.

Impact of precipitation change and human activities on groundwater regime in the Chaobaihe alluvialand diluvial fan in Beijing in the last 30 years

[J]. Quaternary Sciences, 2010,30(1):138-144.

DOI:10.3969/j.issn.1673-8926.2011.01.010 Magsci [本文引用: 6]

[3]

郭岭, 姜在兴, 徐杰 .

现代潮白河岩相与沉积相特征

[J]. 岩性油气藏, 2011,23(1):57-61.

以北京市通州区现代潮白河白庙沉积体为例，通过对深挖探槽、探坑和野外剖面的详细解剖，结合密集采样的分析结果，详细研究了现代潮白河白庙沉积体内部的沉积相类型。研究表明，现代潮白河白庙沉积体是一个曲流河沉积体。在现代潮白河白庙沉积体内部，共识别出8 种岩相，即块状层理细砾岩相（泥砾为主）、大型低角度槽状交错层理细砂岩相、小型低角度槽状交错层理细砂岩相、同沉积变形层理细砂岩相、平行层理细砂岩相、板状和波状交错层理细砂岩相、薄层块状层理粉砂质泥岩与细砂岩相及块状层理泥质粉砂岩相；主要发育了2 种沉积亚相和5 种沉积微相，即河道和河漫滩亚相以及河床滞留沉积、边滩、天然堤、决口扇和泛滥平原微相。潮白河白庙沉积体在垂向上共发育了3 期沉积旋回，其形成主要受沉积物供给、气候和河岸性质的控制。现代潮白河岩相和沉积相的研究，对于寻找古代曲流河岩性油气藏会有重要的启示意义，同时对潮白河今后的开发利用也具有重要的意义。

Guo

, Jiang Z

, Xu

Sedimentary facies and lithofacies characteristics of modern Chaobai River

[J]. Lithologic Reservoirs, 2011,23(1):57-61.

Magsci [本文引用: 6]

[4]

吴忱

. 华北地貌环境及其形成演化[M]. 北京: 科学出版社, 2008: 79-81.

Landform Environment and Its Formation in North China[M]. Beijing: Science Press, 2008: 79-81.

[5]

吴忱

. 华北平原古河道研究[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 1991: 2-4.

A Study of Ancient Channels on North China Plain[M]. Beijing: Science and Technology of China Pres, 1991: 2-4.

DOI:10.3969/j.issn.2095-4107.2010.02.002 URL [本文引用: 5]

[6]

刘智荣, 沈军, 黄静宜 , 等.

河北三河晚更新世地层粒度特征分析

[J]. 地质学报, 2016,90(5):997-1005.

[本文引用: 5]

Liu Z

, Shen

, Huang J

, et al.

Grain size analysis of the Late Pleistocene sediments in Sanhe County,Hebei Province

[J]. Acta Geologica Sinica, 2016,90(5):997-1005.

[本文引用: 5]

[7]

郭峰, 郭岭, 姜在兴 , 等.

潮白河现代沉积特征与沉积模式

[J]. 大庆石油学院学报, 2010,34(2):7-10.

以北京市通州区白庙现代潮白河沉积体为例,通过对深挖探槽、探坑和野外剖面的详细解剖,结合密集采样的分析结果,研究现代潮白河白庙沉积体的内部岩石类型、沉积相类型及沉积模式,同时分析沉积粒度较粗的决口扇沉积.结果表明：白庙潮白河现代沉积体是一个曲流河沉积体;岩石类型主要包括细砾岩（泥砾为主）、中细砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,发育块状层理、槽状交错层理、平行层理和板状交错层理等;工区河流沉积体发育3种亚相（河床亚相、堤岸亚相和河漫亚相）和5种微相（河床滞留沉积微相、边滩微相、天然堤微相、决口扇微相和河漫滩微相）.这些沉积微相构成白庙沉积体内部3套沉积序列.

Guo

, Guo

, Jiang Z

, et al.

Sedimentary characteristics and depositional model of modern Chaobai River

[J]. Journal of Daqing Petroleum Institute, 2010,34(2):7-10.

[本文引用: 5]

[8]

Legleiter C

, Stegman T

, Overstreet B

Spectrally based mapping of riverbed composition

[J]. Geomorphology, 2016,264:61-79.

DOI:10.1016/j.geomorph.2016.04.006 URL [本文引用: 2]

61Field spectra can be used to distinguish sediment facies and algal density.61Retrieve bottom reflectance by accounting for depth and water column effects61Classifications of above-water spectra just as accurate as bottom reflectance61Reflectance magnitude and spectral shape useful for delineating substrates61Remote sensing of bed composition restricted to shallow, clear-flowing rivers

[9]

Rainey M

, Tyler A

, Gilvear D

, et al.

Mapping intertidal estuarine sediment grain size distributions through airborne remote sensing

[J]. Remote Sensing of Environment, 2003,86(4):480-490.

DOI:10.1016/S0034-4257(03)00126-3 URL [本文引用: 1]

The intertidal environments of estuaries represent critical exchange environments of sediment and sediment bound contaminants. Ecological and sedimentological related investigations of these environments require monitoring methods that provide rapid spatially representative data on sediment grain size distribution. Remote sensing has the potential to provide synoptic information of intertidal environments. Previous in situ and laboratory-based reflectance investigations have demonstrated that for effective quantification of sediment grain size distributions, remote sensing platforms must include measurements within the short-wave infrared (SWIR). In addition, the timing of image acquisition, in relation to tidal cycles and sediment moisture content, is critical in optimising the spectral differences between the coarser sand and finer ud fraction of sediments. Daedalus 1268 Airborne Thematic Mapper (ATM) has been identified as an appropriate platform and sensor for providing accurate synoptic maps of estuarine sediment distributions. This paper presents the results from the application of ATM 1.75 m resolution data to the mapping of surface sediment grain-size distributions across intertidal areas of Ribble Estuary, Lancashire, UK. ATM imagery was acquired after the intertidal area was exposed to strong summer drying conditions. Pre-processing and linear unmixing of the imagery collected of the intertidal zone following a period of drying allowed accurate sub-pixel determinations (1.75 m resolution) of sediment clay ( r 2=0.79) but less accurate for sand ( r 2=0.60). The results also demonstrate deterioration in the image calibration with increasing sediment moisture content and microphytobenthos cover. However, recombining the subpixel end member abundances through multivariate regression analysis improved the image calibration significantly for both sediment clay and sand content ( r 2>0.8) for imagery collected in both dryer and wetter conditions. These results demonstrate that ATM data, or similar, can be used to gain quantitative information on intertidal sediment distributions and such data has application to a wide variety of estuarine research.

[10]

Thunell

, Pride

, Tappa

et al.

Varve formation in the Gulf of California:Insights from time series sediment trap sampling and remote sensing

[J]. Quaternary Science Reviews, 1993,12(6):451-464.

DOI:10.1016/S0277-3791(05)80009-5 URL [本文引用: 1]

The varved sediments that accumulate in the central Gulf of California (Guaymas and Carmen Basins) provide a record that allows for the resolution of annual to decadal-scale climate variability in this region. Time-series sediment trapping, combined with remotely sensed observations of sea surface temperature (AVHRR) and color (CZCS), have been used to examine the mechanism of varve formation in the central Gulf. SST and surface pigment concentration records for both the mainland and Baja sides of the Gulf display similar seasonal trends. High temperatures and low pigment concentrations occur synchronously on both sides of the central Gulf from June through to October. In association with the 1991/92 El Ni o, warm temperatures persist in the central Gulf until December. Low SSTs typically occur from December through May, with high pigment concentrations marking the period from November through April. The summer-early fall (June-October) is a time of high terrigenous and biogenic sediment fluxes. During this time of year, the total flux is dominated by eolian-transported lithogenic material and dark laminae are deposited during this period. During El Ni o years, high terrigenous fluxes may extend into winter. Light laminae represent deposition from November through May, during which time biogenic material dominates the total sediment flux. High opal fluxes beginning in November are attributed to seasonal cooling of surface water and upward mixing of nutrients. True upwelling conditions do not develop in the Gulf until late winter-spring. During this time, the total flux is still dominated by opal but the magnitude of the flux is reduced. This may be an artifact of phytoplankton grazing and not lower production rates.

[11]

濮静娟

应用遥感图象研究河床演变

[J]. 地理科学, 1984,4(3):235-242,293.

URL Magsci [本文引用: 1]

以往研究河床演变、泥沙扩散形式、三角洲发育模式等都必须有大量的水文、泥沙、潮汐资料,还需要有实测的断面和测线来控制河床、河口及滨海海域的各要素,投入的工作量是相当可观的。但是取得的资料仍是不同步的,断续的,只是点上和线上的资料,面上的情况仍不清楚。遥感图象既能提供区域自然景观和地质构造条件方面的背景材料,多时相遥感图象分析又可获取大范围连续的同步相关资料,便于动态观测。因此,遥感图象也是研究河床演变的重要手段。目前,我国应用遥感图象研究河床演变业已开始,并在古河道的研究、讨论遥测水深和含沙量的方法、河口滨海区沿岸流、曲流演变、岸滩上河流微地貌的研究等方面都已取得良好效果。

Pu J

An application of remote sensing imagery to the investigation of river channel changes

[J]. Scientia Geographica Sinica, 1984,4(3):235-242,293.

[12]

孙仲明

历史时期水系变迁的遥感分析方法

[J]. 地域研究与开发, 1984(1):1-12.

前言水系变迁过程中的侵蚀和堆积作用,建造了特殊的微地貌结构,遥感象片通过水系的原先流路以摄影镜头或扫描仪真实地记录了这些地面现象,根据这些特征可以恢复历史时期水系的原先流路以及它们变迁或改道的轨迹。利用遥感方法来分析历史时期水系变迁,早在50年代就已开始了。苏联N·B波波夫曾把在航空象片上的鬃岗连结起来,将一条65公里长的河流重现2400多年的曲流变迁历史。美国R·N科威尔根据密西西比河、俄亥俄河、福尔斯河两岸的自然堤、牛轭湖、粘土颈等微地貌勾绘了它们在变迁后留下的古河道。西德F·菲策在总结地貌遥感象片

Sun Z

Remote sensing analysis method of river system changes in historical period

[J]. Areal Research and Development, 1984(1):1-12.

[13]

王燕飞

最近40年来丁字湾潮滩表层沉积特征演变的遥感定量反演

[D]. 烟台:鲁东大学, 2013.

[本文引用: 3]

Wang Y

Quantitative Remote Sensing Inversion of Characteristics of Surface Sediment on the Intertidal Flat of Dingzi Bay in the Last 40 Years

[D]. Yantai:Ludong University, 2013.

[本文引用: 3]

[14]

马世忠, 张永清 .

应用遥感信息图像研究现代水下分流河道河流类型

[J]. 地学前缘, 2012,19(2):24-31.

URL [本文引用: 2]

水下分流河道是三角洲前缘亚相最重要的微相类型及油气优质储层之一,但目前对水下分流河道河型研究较少,其是否存在曲流河型、辫状河型？有无其他河型？是否存在高角度转弯现象等问题尚不十分清楚,并直接影响高含水期及三次采油阶段水下分流河道单砂体精细刻画、内部构型或建筑结构、三维非均质性模式等研究,为此,弄清水下分流河道河型成为既急需又具有理论意义的关键问题。针对这一关键问题,以现代沉积为重要钥匙,采用能整体、细致揭示河道平面形态及特征的遥感信息法（卫星图像）对41条现代水下分流河道进行深入剖析,确定水下河型;将水下分流河道分为4带、划分3类8亚类河型,并论述了其特征及形成条件;通过41条现代水下分流河道的河型统计得出：顺直型水下分流河道是最常见河型,低弯度型、高弯度型、辫状型、网状型等河型少见且皆发育于不同地质背景的近岸水下环境。

Ma S

, Zhang Y

Research on the channel pattern of present subaqueous distributary channel by remote sensing image

[J]. Earth Science Frontiers, 2012,19(2):24-31.

[15]

张福堂

永定河冲积扇及古河道在卫星图象上的显示特征

[J]. 水文地质工程地质, 1986(1):53-54.

正实践证明,遥感图象视域广,宏观性强,信息量大,有一定的透视作用,反映自然景观清楚,直观,对区域地质调查,水文地质、地貌,第四纪等方面的研究,均能提供有意义的信息。因此,地质矿产部决定在“黄准海平原水文地质工程地质规划工作中”开展卫星遥感解释工作,编制有关图件,以便为分析研究咸淡水的分布,冲洪积扇,古河道带等的分布与有关的地貌,第四纪等问题提供资料。

Zhang F

The display features of the alluvial fan and the ancient channel in the Yongding River on remote sensing images

[J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 1986(1):53-54.

[16]

濮静娟

遥感遥测资料在河床演变研究方面的应用

[J]. 泥沙研究, 1982(3):25-32.

本文叙述水体在各个电磁波谱段的特性及其在相应图象上的反映.遥感图象是被摄地面形态的真实写照,在其上识别河、湖、海湾和水库等水体是容易的.文中根据长江、黄河、渭河等的河漫滩、江心洲和河床的微地貌、岸坡形态和水流结构,绘制河床地貌图,查明河床平面变形总趋势,量计滩地面积,研究河床空间变化,黄河河口改道前后的图象、密西西比河1973年春洪水过程中四个时间的图象作比较研究,可了解河床在时间上的演变规律. 此外,红外片、多光谱片还可研究水体含沙量的分布,寻找地下水和热污染源. 由各种遥感图象结合外业调查,建立河床演变一般图式,进行计算和预测,就能做到有根据地选择渡口码头、库址,布设水利工程.

Pu J

Application of remote sensing in the investigations of river channel changes

[J]. Journal of Sediment Research, 1982(3):25-32.

[17]

安国英

遥感技术在新生代水文地质调查中的应用:以喀喇昆仑山温泉幅1:25万区域水文地质调查为例

[J]. 现代地质, 2013,27(6):1445-1453.

DOI:10.3969/j.issn.1000-8527.2013.06.024 URL Magsci [本文引用: 2]

以ETM+遥感数据为主要遥感信息源，应用遥感技术对喀喇昆仑山温泉地区进行1∶25万图幅的水文地质调查。根据地质体的影像特征并与前人地质填图结果对比，建立了遥感解译标志。重点对新生代地层及与水文地质有关的要素等进行解译，编制1∶25万新生代遥感解译图。根据遥感图像对研究区的第四纪沉积物的成因类型和分布范围、地貌特征及河流、湖泊、泉群、地下水溢出带、湿地等水文地质特征进行了研究。基于区内地下水形成环境的差异，地下水资源体系可以分为南部河谷冲积层地下水系统和北部内流湖盆地下水系统。总结地下水的分布特征认为，南部冲积层储水条件较为优越，且补给充分，其地下水与地表水构成一个统一的水资源系统；北部内流湖盆地区多为湖相沉积，受气象因素制约，山前巨大的冲洪积扇存在丰富的地下水外，地下水资源总体贫乏。遥感水文地质调查表明，遥感技术在高原区域填图与水文地质调查中具有高效率低成本的优点，可以在青藏高原水文地质调查中发挥重要作用。

An G

Application of satellite remote sensing in regional hydrogeological investigation:Taking Cenozoic Strata in wenquan sheet (1:250000) of Karakoram range as an example

[J]. Geoscience, 2013,27(6):1445-1453.

Magsci [本文引用: 2]

[18]

田优平, 余达远, 万永革 , 等.

三河—平谷地震区地球物理特征研究

[J]. 地球物理学进展, 2014,29(4):1563-1572.

DOI:10.6038/pg20140410 URL Magsci [本文引用: 1]

本文通过收集整理三河-平谷地震区的地震目录、GPS测量和周边台站的地电、地磁、地下水、水温及钻孔形变观测资料，绘制了相应的图件，对该区的地球物理特征进行了研究.结果表明，区内夏垫-三河附近小震活动频繁，震源深度较浅，地震活动明显受断裂构造控制；周边台站的电、磁、水、温和形变在地震发生前后大部分有前兆异常现象，且特征各异，其特征和异常与三河-平谷地震区的构造运动及该区的地震活动有着密切关系，这些地球物理场特征可为今后的台站观测提供基础，将各方面的特征综合考虑，会对地震前兆信息的观测和识别具有一定的意义，进而为该区的地质构造运动特征、地震监测预测和防灾减灾工作提供地质和地球物理方面的依据.

Tian Y

, Yu D

, Wan Y

, et al. Research on the geophysical characteristics of Sanhe-Pinggu earthquake region[J].Progress in Geophysics (in Chinese), 29(4):1563-1572

[19]

姜在兴

. 沉积学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2003: 282-291.

Jiang Z

Sedimentology[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2003: 282-291.

[20]

胡镜荣, 石凤英 .

华北平原古河道发育的环境条件及其沉积特征

[J]. 地理研究, 1983,2(4):48-59.

DOI:10.11821/yj1983040006 URL [本文引用: 1]

全新世以来,气候和新构造运动控制了华北平原古河道的发育,而许多重要河流由于流经黄土地区,搬运和沉积了大量粒径为0.01—0.25毫米的泥沙,因而加速了河道的变迁。此外,地貌、人类活动等因素也在不同程度上影响了古河道的发育。在华北平原环境条件的影响下,古河道在空间分布、地貌形态、地层结构、颗粒特征、物质成分乃至所含化石等方面,都呈现比较明显的沉积特征,这些特征可以作为识别全新世以来华北平原古河道的指标。

Hu J

, Shi F

The environmental conditions of the development of paleoghannels in the Hua Bei(North China) Plain and their sedimental characteristics

[J]. Geographical Research, 1983,2(4):48-59.

[21]

Sobrino J

Jiménez-Muñoz J C,Paolini L.Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5

[J]. Remote Sensing of Environment, 2004,90(4):434-440.

DOI:10.1016/j.rse.2004.02.003 URL [本文引用: 1]

In this paper, three methods to retrieve the land surface temperature (LST) from thermal infrared data supplied by band 6 of the Thematic Mapper (TM) sensor onboard the Landsat 5 satellite are compared. The first of them lies on the estimation of the land surface temperature from the radiative transfer equation using in situ radiosounding data. The others two are the mono-window algorithm developed by Qin et al. [International Journal of Remote Sensing 22 (2001) 3719] and the single-channel algorithm developed by Jiménez-Mu09oz and Sobrino [Journal of Geophysical Research 108 (2003)]. The land surface emissivity (LSE) values needed in order to apply these methods have been estimated from a methodology that uses the visible and near infrared bands. Finally, we present a comparison between the LST measured in situ and the retrieved by the algorithms over an agricultural region of Spain (La Plana de Requena-Utiel). The results show a root mean square deviation (rmsd) of 0.009 for emissivity and lower than 1 K for land surface temperature when the Jiménez-Mu09oz algorithm is used.

[22]

梅安新, 彭望琭, 秦其明 , 等. 遥感导论[M]. 北京: 高等教育出版社, 2001: 225-228.

Mei A

, Peng W

, Qin Q

, et al. An Introduction to Remote Sensing[M]. Beijing: Higher Education Press, 2001: 225-228.

[23]

成都地质学院陕北队. 沉积岩(物)粒度分析及其应用[M]. 北京: 地质出版社, 1978: 44-53.

Northern Shaanxi team of Chengdu College of Geology. Grain Size Analysis of Sediment and Its Application[M]. Beijing: The Geological Publishing House, 1978: 44-53.

[24]

张凌华, 张振克 .

河漫滩沉积与环境研究进展

[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2015,35(5):153-163.

河漫滩沉积是河流洪水漫滩时形成的沉积,是流域环境研究的重要载体。近年来,与河漫滩沉积相关的环境研究涉及流域环境演变、古洪水、环境考古以及流域环境污染和流域环境背景等领域。回顾了20世纪80年代以来河漫滩沉积与环境研究的主要进展,着重从河漫滩沉积的多样性和沉积特征、河漫滩沉积多环境指标的意义、河漫滩沉积在古洪水和流域环境污染研究中的应用进行了综述和分析,认为河漫滩沉积具有多样性和复杂性,河漫滩沉积在古洪水研究和流域环境污染方面取得了大量研究成果,今后应加强河漫滩沉积与气候变化、河漫滩沉积特征与物质来源的研究,我国河流众多,区域差异明显,河漫滩沉积与环境具有引人关注的研究前景。

Zhang L

, Zhang Z

Research progress of river overbank deposits and implications for environment

[J]. Marine Geology and Quaternary Geology, 2015,35(5):153-163.

[25]

黄操明, 周安朝, 王丽清 .

试论含煤盆地构造的继承性及砂体对煤灰分的控制

[J]. 沉积学报, 1995,13(1):102-109.

DOI:10.1088/0256-307X/12/7/010 URL Magsci [本文引用: 1]

本文从动态地层学观点，以山西霍县矿区为例编制的一系列煤岩层厚度等值线图，重演了该区晚石炭世至早二叠世的地质演化历史，并探讨了含煤盆地构造发育的继承性。在此基础上进一步阐述了该区砂体对其上煤层中灰分的控制作用，即煤层中的高灰区与下伏砂体常处于错位关系，高灰区的形成是与流经成煤泥炭沼泽并带入其中的细碎屑悬浮物的潜流量较多有关。

Huang C

, Zhou A

, Wang L

A discussion on the structural heredity of coal-bearing basin and sandbody’s control on coal ash composition

[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1995,13(1):102-109.

[26]

吴根耀, 梁兴, 陈方鸿 .

鄂尔多斯断块新生构造的继承性发育及对油气勘探的启示

[J]. 现代地质, 2009,23(4):595-606.

DOI:10.3969/j.issn.1000-8527.2009.04.003 URL Magsci [本文引用: 1]

分五大阶段太古宙—古元古代、中—新元古代、早古生代、晚古生代和中—新生代)重塑了鄂尔多斯断块的构造演化，探讨了各阶段的构造—沉积格局。分析了不同方向的断裂包括基底中的东西向和北东向断裂)在盆地发育中所起的作用，强调了中元古代出现的南北向新生构造和早奥陶世出现的北西向新生构造在断块演化和油气成藏中的重要性，并以“盆”“山”耦合发育为指导探讨了这两者及东西向断裂与邻侧造山带演化间的有机联系。鄂尔多斯断块的构造稳定性在于它在中—新生代没有新生构造出现，而只有南北向构造和北西向构造的继承性活动，前者在白垩纪—古近纪)的冲断决定了油气的保存或调整。基于这一实例分析了新生构造继承性发育的某些特点，尤其强调北西向构造在控制后期沉积格局和油气成藏中的意义，提出海相)油气勘探中构造分析的关键是新生构造的继承性发育。

Wu G

, Liang

, Chen F

Inheritance developing of neogenic structures in the Ordos Fault-block and its inspirations for oil-gas exploration

[J]. Geoscience, 2009,23(4):595-606.