一种识别草原覆盖区古河道的方法与流程

本发明属于地学信息提取技术领域，具体涉及一种识别草原覆盖区古河道的方法。

背景技术：

古河道是在气候变化或构造运动等自然因素，或人为因素影响下的河道改道或河流袭夺过程中产生废弃河道的形态物质体。因此，古河道位置、形态及分布规律的研究，不仅可以为当地经济建设提供基础地理数据，而且可以重建古水文网，为地理环境演变提供重要的科学依据。

古河道砂岩型铀矿是产出于中新生代松散陆相粗碎屑岩中的一种外生铀矿床，铀矿床的产出受古河道沉积范围所控制。近年来，随着各国核电的快速发展，探寻具有较好经济价值且环境友好型的古河道砂岩型铀矿对满足核电粮食“铀矿”的需求具有重要的战略意义。因此，古河道识别就成为了古河道砂岩型铀矿找矿的重要标志。

随着自然环境的不断变化和更迭，现今古河道多被植被或荒漠覆盖。以往研究人员多采用航片遥感判读、钻孔取心及室内分析测试等方法识别古河道。近年来，则出现了以探地雷达等地球物理勘探方法为代表的多种新技术，有效提高了古河道的研究精度和深度。上述方法虽在古河道研究中发挥了积极有效的作用，但人工和经济成本高、工作周期长且识别范围有限，并对地表环境有一定程度的破坏，不利于草原覆盖区古河道的快速和大范围识别，制约了草原覆盖区古环境研究和古河道砂岩型铀矿找矿工作的开展。

随着遥感数据空间分辨率的不断提高、信息提取方法的日益完善，以及雷达遥感应用的不断深入，应用多源遥感技术辅以野外地质调查和浅钻取样实现快速、准确识别草原覆盖区古河道已成为可能。因此，开发一种可快速、准确识别草原覆盖区古河道的方法十分必要，该方法对于有效降低野外工作时间和经济成本，减少环境破坏，缩短古环境研究和古河道砂岩型铀矿找矿周期具有十分重要的意义。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明提供一种识别草原覆盖区古河道的方法，用于解决现有技术中人工野外工作成本高、工作周期长且识别范围有限的技术问题。

本发明的技术方案：

一种识别草原覆盖区古河道的方法，包括如下步骤：

步骤一、光学和雷达遥感数据获取。采集覆盖研究区数据质量高的etm+光学遥感数据和radarsat-2雷达遥感数据；

步骤二、光学遥感数据预处理。对步骤一中获取的etm+光学遥感数据分别进行辐射校正、几何校正、噪声去除和数据镶嵌等预处理，获取预处理后的etm+光学遥感影像；

步骤三、雷达遥感数据预处理。对步骤一中获取的radarsat-2雷达遥感数据进行聚焦、多视、辐射校正、几何校正、滤波等预处理，获取预处理后的radarsat-2雷达遥感影像；

步骤四、光学遥感数据处理和信息提取。对步骤二中获取的etm+光学遥感数据按照两种组合方式进行三波段彩色合成，获取合成后的etm+752和etm+652彩色合成影像；对etm+光学遥感数据单波段进行纹理信息提取，获取etm+第二波段纹理信息影像；

步骤五、雷达遥感数据处理和信息提取。对步骤三中获取的radarsat-2雷达遥感数据进行纹理信息提取，获取radarsat-2纹理信息影像；

步骤六、古河道初步识别。在步骤四中获取的etm+752和etm+652三波段彩色合成影像上均呈现特定色调或在etm+第二波段纹理信息提取影像上，呈现特定水系特征；在步骤五中获取的radarsat-2纹理信息提取影像中，呈现深暗色调以及特定的线状影纹特征；同时符合上述特征时，即可初步识别为古河道；

步骤七、古河道精确识别。在步骤六初步识别的古河道中，进行野外调查，对发育某种特定地貌或沿某方位线状生长一种独特植被，即可识别为古河道；若无上述特征，则进行一定深度的浅钻取样，若岩心岩性主要以河道与河漫滩岩性为主，则亦可识别为古河道。

所述步骤一中，数据质量高是指光学和雷达遥感数据的采集时间为正午时分，且天空无云、信噪比高；光学遥感数据最高空间分辨率为15米、具有可见-短波-热红外8个谱段的landsat7etm+数据；雷达遥感数据是指c波段，频率为5.4ghz传感器的高分辨率radarsat-2合成孔径成像雷达数据，数据采用全极化精细模式，标称分辨率为8米。

所述步骤二中，辐射校正采用辐射回归分析法完成，几何校正采用多项式纠正法完成，噪声去除采用中值滤波法完成，数据镶嵌采用基于地理坐标镶嵌法完成。

所述步骤三中，聚焦是指是对获取的原始雷达数据进行处理，直接输出单视复数产品数据；多视是指为了抑制雷达数据中的相干斑噪声，改善图像的信噪比，在横向频域上进行的处理；辐射校正采用雷达数据提供的查找表数据来完成；几何校正采用雷达数据提供的有理多项式模型和控制点实际坐标完成；滤波采用归一化freeman分解法完成。

所述步骤四中，两种组合方式指etm+遥感数据的第七、第五、第二3个波段组合，以及etm+遥感数据的第六、第五、第二3个波段组合；三波段彩色合成是指对上述两种三波段组合进行彩色变换，并通过对比度拉伸形成两种彩色影像；单波段纹理信息提取是指基于概率统计的滤波法对etm+遥感数据第二波段的纹理信息进行提取。

所述步骤五中，纹理信息提取是指基于二阶概率统计的滤波法对radarsat-2雷达数据的纹理信息进行提取。

所述步骤六中，三波段彩色合成影像上呈现的独特色调是指青蓝色色调；特定水系特征指由窄到宽，由直线状水系转变为倒钩状水系的水系特征；特定的线状影纹特征指忽宽忽窄、时隐时现、断续延伸影纹特征。

所述步骤七中，发育某种特定地貌指河道、地势低洼地带地貌或蛇曲形、线形、断续线形的微地貌；独特植被指与周边干枯植被不同且长势良好的新鲜植被；一定深度的浅钻取样指钻探深度为10米，河道与河漫滩岩性指细砂、粉砂、砂土和黏性土。

本发明的有益技术效果在于：

本发明设计的方法能够快速、准确识别草原覆盖区古河道，大大降低了古河道野外地质调查成本，对分析古河道发育区古环境演化具有重要的意义，也为古河道砂岩型铀矿勘查工作部署提供了重要依据。

附图说明

图1为本发明设计的一种识别草原覆盖区古河道的方法的流程图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明设计的一种识别草原覆盖区古河道的方法，方法流程图如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤一、光学和雷达遥感数据获取。选取覆盖研究区，最大空间分辨率为15米、具有可见-短波-热红外8个波段的landsat7etm+光学遥感数据，以及加拿大太空署发射的搭载c波段，频率为5.4ghz传感器拍摄，并采用全极化精细模式，标称分辨率为8米的radarsat-2合成孔径成像雷达数据；两种数据的采集时间均为正午时分，天空无云、信噪比高；

步骤二、光学遥感数据预处理。对步骤一中获取的etm+光学遥感数据采用辐射回归分析法完成辐射校正，采用多项式纠正法完成几何校正，采用中值滤波法完成噪声去除，基于地理坐标镶嵌法完成数据镶嵌等预处理，获取预处理后的etm+光学遥感数据；

步骤三、雷达遥感数据预处理。对步骤一中获取的radarsat-2雷达遥感数据进行处理，直接输出单视复数产品数据，为抑制雷达数据中的相干斑噪声，改善图像的信噪比，在横向频域上进行进一步处理；采用雷达数据提供的查找表数据完成辐射校正，采用雷达数据提供的有理多项式模型和控制点实际坐标完成几何校正，采用归一化freeman分解法完成滤波处理，获取预处理后的radarsat-2雷达遥感数据；

步骤四、光学遥感数据处理和信息提取。对步骤二中获取的etm+光学遥感数据按照第七、第五、第二3个波段组合和第六、第五、第二3个波段组合两种方式进行彩色变换，并通过对比度拉伸形成etm+752和etm+652两种三波段彩色合成影像；基于概率统计的滤波法对etm+光学遥感数据第二波段的纹理信息进行提取，获取etm+第二波段纹理信息影像；

步骤五、雷达遥感数据处理和信息提取。基于二阶概率统计的滤波法对步骤三中获取的radarsat-2雷达遥感数据进行纹理信息提取，获取radarsat-2纹理信息影像；

步骤六、古河道初步识别。在步骤四获取的etm+752和etm+652三波段彩色合成影像上均呈现青蓝色色调或在etm+2波段纹理信息提取影像上，呈现由窄到宽，由直线状水系转变为倒钩状水系的水系特征；在步骤五获取的radarsat-2纹理信息提取影像中，呈现深暗色调以及忽宽忽窄、时隐时现、断续延伸影纹特征；同时符合上述特征时，即可初步识别为古河道；

步骤七、古河道精确识别。在步骤六初步识别的古河道中，进行野外调查，对发育河道、地势低洼地貌或蛇曲形、线形、断续线形的微地貌或沿某方位线状生长一种与周边干枯植被不同且长势良好的新鲜植被即可识别为古河道；若无上述特征，则进行10米深度的浅钻取样，若取样岩心岩性主要以细砂、粉砂、砂土和黏性土等河道与河漫滩岩性为主，则亦可识别为古河道。

综合上述分析，草原覆盖区古河道均可以通过本方法进行快速、准确识别，大大降低了草原覆盖区古河道的野外调查成本，对分析古河道发育区古环境演化具有重要的意义，也为古河道砂岩型铀矿勘查工作部署提供了重要依据。

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。