地球信息科学概论第3章ppt课件.ppt

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1、第三章 地球信息获取,地球信息科学概论,主要手段,3.1 遥感重点3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化重点,主要手段,3.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,一、遥感基础（一）基本概念,1.遥感（Remote Sensing） 广义： 无接触的远距离探测。狭义： 是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。,一、遥感基础（一）基本概念

2、,2.遥感系统（RemoteSensingSystem) 包括五大部分：被测目标的信息特征；信息的获取；信息的传输与记录；信息的处理；信息的应用。,一、遥感基础（二）遥感的分类,（1）按遥感平台分类：,近地面遥感航空遥感（100m10000m）；航天遥感（150Km）；航宇遥感。,（2）按传感器的探测波段分类：,紫外遥感：0.050.38 可见光遥感：0.380.76 红外遥感：0.761000 微波遥感：1mm10m 多波段遥感：传感器由若干个窄波段组成,（3）按工作方式分类：,主动遥感：探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标

3、物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。,二、电磁辐射,1.电磁波由振源发出的电磁振荡在空气中传播。2.电磁波的特性 （1）电磁波是横波 （2）在真空中以光速传播（光速波长频率） （3）电磁波具有波粒二象性 3.电磁波谱将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。,二、电磁辐射,4.遥感学常用的电磁波分类名称和波长范围,5.电磁辐射源（1）自然辐射源 太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源地球的电磁辐射：小于3m的波长，主要是太阳辐射的能量(近红外)；大于6m的波长(热红外)，主要是地物本身热辐射；3-6m之间（中红外），太阳和地球的热辐射都要考虑。 （2）人工辐射源：雷达,三、地物

4、光谱特征,任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为地物的光谱特性。反射光谱特性发射光谱特性,三、地物光谱特征,1.反射光谱特性（1）地物的反射率（反射系数或亮度系数） 地物对某一波段的反射能量与入射能量之比。反射率随入射波长而变化。（2）地物的反射光谱地物的反射率随入射波长具有一定的变化规律。（3）地物的反射率、吸收率和透射率对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；吸收率高的地物，其反射率就低。,三、地物光谱特征,2.发射光谱特性地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。地物

5、的发射率发射率(Emissivity)：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。发射率是遥感探测的基础和出发点,四、大气和环境对遥感的影响,1.大气吸收太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用，引起这些波段太阳辐射强度的衰减，或完全不能通过大气。2.大气散射 大气中的粒子与细小微粒（如烟、尘埃、雾霾、小水滴及气溶胶等）对电磁波具有散射作用。散射的作用使在原传播方向上的辐射强度减弱，增加了向其他各个方向的辐射。,四、大气和环境对遥感的影响,3.大气的折射与反射大气的折射率与大气密度有关，密度越大折射率越大。因而，电磁波（太阳辐射）在大

6、气中的传播轨迹是一条曲线。大气折射只是改变了太阳辐射方向，并不改变太阳辐射强度。 大气反射主要发生在云层顶部，并与云量密切相关。4.大气窗口 将电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的、透过率较高的波段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有：,五、遥感图像的获取（一）遥感平台,1.遥感卫星 低轨卫星：150200KM，寿命13周。多数是军事卫星 中轨卫星：3001500KM，寿命1年以上，如:陆地卫星、气象卫星、海洋卫星 高轨卫星：35800KM,寿命很长， 如：通信卫星;GPS卫星：22000KM,五、遥感图像的获取（一）遥感平台,2.陆地卫星系列（1）美国陆地卫星系列Landsat 轨道高

7、度：705公里 倾角:98.22 运行周期：98.9分钟 24小时绕地球:15圈 穿越赤道时间:上午9:45分 扫描带宽度:185公里 重复周期:16天卫星绕行:233圈,五、遥感图像的获取（一）遥感平台,（2）法国资源卫星系列SPOT 轨道高度:约830公里 卫星覆盖周期:26天 扫描宽度:60(60)公里 最高空间分辨率:全色波段-2.5米;多光谱波段-10米 优势特征：卫星搭载的传感器具有倾斜（侧视）能力，可以获取相邻轨道的地表信息，使重叠率达到60，构成“立体像对”。,五、遥感图像的获取（一）遥感平台,（3）中国资源一号卫星中巴地球资源卫星（CBERS) 1999.10.14, CBE

8、RS-01在太原卫星发射中心成功发射。2003年 CBERS-02发射升空，目前仍在轨运行 。2007年9月19日，中巴地球资源卫星02B星升空。重访周期：26天，设计寿命：2年(CBERS-01实际运行3年10月)。 轨道：太阳同步近极地轨道。H：778km 最高空间分辨率：19.5m,五、遥感图像的获取（一）遥感平台,（4）高分辨率商业卫星系列IKONOS&QuickbirdQuickbird（美国）卫星 空间分辨率：全色0.62米 多光谱2.7米 全景成像面积：16.516.5平方公里 IKONOS（美国）卫星 空间分辨率：全色1米 多光谱4米(蓝、绿、红、近红外） 全景成像面积：111

9、1平方公里,五、遥感图像的获取（二）摄影成像,1.摄影成像分类按记录方式分：传统摄影成像：依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。数字摄影成像：通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。 按探测波长分：紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影2.摄影机（1）分幅式摄影机 （2）全景式摄影机 （3）多光谱摄影机 （4）数码摄影机,五、遥感图像的获取（二）摄影成像,3.摄影像片的几何特征 投影 、比例尺 、像点位移（1）航空像片属于中心投影 垂直投影：物体影像是通过相互平行的光线投影到与光线垂直的平面上。（比例尺一致、与投影距离无关）。中心投影：空间任意直

10、线均通过一固定点（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透视关系。（2）像片的比例尺像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。（3）像点位移：在中心投影的像片上，由于地形起伏，引起平面上的点位在像片位置上的移动。,五、遥感图像的获取（三）扫描成像,1.扫描成像： 依靠探测元件和扫描镜对目标物以瞬间视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。瞬间视场：扫描成像时像元所对应的地面范围2.探测波段：紫外、可见光、红外和微波波段。 3.成像方式： 光（学）/机（械）扫描成像、固体自扫描成像、高光谱成像光谱扫描。,五、遥感图像的获取（三）扫描成像,（

11、1）光学机械扫描仪 依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。几种光机扫描一仪多光谱扫描仪（MSS) ：光学纤维按4X6的矩阵形式排列，共有24个像元专题制图仪（TM）：瞬间视场对应地面30X30m2，探测波段增为7个,五、遥感图像的获取（三）扫描成像,（2）固体自扫描成像（推帚式扫描仪） 固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。采用线列（或面阵）探测器CCD作为敏感元件，线列探测器在垂直于飞行方向排列。,五、遥感图像的获取（三）扫描成像,（3）高光谱成像光谱扫描（高光谱成像光谱仪） 成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合

12、一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。特点：图像由多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成（200个以上波段数据）。图像中的每一像元均得到连续的反射率曲线。,五、遥感图像的获取（四）遥感图像的特征,遥感解译目标：目标地物的大小、形状及空间分布特点目标地物的属性特点目标地物的变化动态特点图像的几何特征（空间分辨率）图像的物理特征（波谱分辨率、辐射分辨率）图像的时间特征（时间分辩率）,五、遥感图像的获取（四）遥感图像的特征,1.遥感图像的空间分辩率 指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。遥感最大成图比例尺TM图像（30米分辨率）

13、：1:10万 ETM（15米分辨率）：1:5万 SPOT5（5米分辨率）：1:2.5万 SPOT5（2.5米分辨率）：1:1万 IKONOS（4米分辨率）：1:2.5万 IKONOS（1米分辨率）：1:3000 Quickbird（2.44米分辨率）：1:1万 Quickbird（0.61米分辨率）：1:2000,2.遥感图像的波谱分辨率传感器所用的波段数、波长及波段宽度波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。3.遥感图像的辐射分辨率 辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。一般用灰度的分级数表示。4、遥感图像的时间分辨率 时间分

14、辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。时间分辨率对动态监测很重要。,五、遥感图像的获取（四）遥感图像的特征,六、遥感地学信息获取（影像解译）,用遥感技术研究地球的实质是以各种影像来模拟地表景观，反映地表环境与资源等的信息。遥感成像过程，是将地物的电磁辐射特性或地物波谱特性，用不同的成像方式(例如摄影、扫描、雷达等)生成各种影像，即,六、遥感地学信息获取（影像解译）,遥感地学信息获取就是通过对遥感影像的解译来获得地学目标的相关信息的。解译过程是成像过程的逆过程，即一般来说，当选定时间、波段、位置、成像方式后，成像过程获得的影像像元与地面对应的单位面积一一对应。换言之

15、，是惟一的。为了获得惟一的解，则需要用多种遥感和非遥感信息加以印证。在对图像进行解译前，要弄清影像的性质，摄影比例尺、地域、季节和成像时的天气状况。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,（一）遥感图像解译标志(Interpretation Key)是在遥感图像上能够识别地面物体或现象并能说明其性质、状态和相互关系的影像特征。解译标志是地物在遥感图像上的空间和波谱信息的显示。包括:色调、几何形状、大小、阴影、影纹图案、纹理、布局、地理位置等,六、遥感地学信息获取（影像解译）,1色调色调是地面物体在像片上所呈影像的黑白程度。色调与地物的颜色深浅有关。凡是深色或黑色的物体影像的色调则较深；凡是浅色或白

16、色的物体，其影像的色调则较浅。色调与物体的物理性质、化学成分有关。同一物体反射光线角度不同，影像色调也有差异。不同季节里，地面植物颜色变化，也使影像色调发生变化。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,2形状在垂直摄影的航空像片上显示的地物影像，按中心投影的性质而变化。在像片的中心部分，保持垂直投影的地物俯视影像；偏离中心时，垂直目标就成为侧视的倾斜影像，离中心愈远，则斜形影像愈长。3大小大小特征是指地面物体的尺寸。物体在像片上的影像大小，决定于像片的比例尺。所以知道了像片的比例尺，就能算出物体的实地大小。根据日常所熟悉的某些物体的大小，用对比方法可以对某些物体加以区分或确定。不同比例尺的影像，在

17、目视解译时能识别的地物。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,4阴影阳光照射下物体产生本影与落影。落影往往表现原物体的侧面形状，而且其黑暗的程度亦较阴影更甚有利于识别物体轮廓。根据落影的方向能确定像片的方位；根据落影的长短可判断物体的高低。可以从桥梁影子的形状和长短判定其结构、性质和高度。当落影遮盖其他物体的影像时，又会给解译造成一定的困难。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,5图案指像片上由地物的形状、大小、阴影、色调形成的影像组合。如耕地为平板状，森林为颗粒状，河流具有条带状的图案。6布局 布局是指物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标的特点。如学校有教学

18、楼、操场、宿舍、围墙等，各部分之间存在一定的位置关系。也有人称此特征为相互关系特性。7纹理纹理可解译影像内色调变化频率。纹理是用来解译某些类型影像的主要特征。海滩纹理能表示组成海滩沙粒的粗细，果园纹理能识别果树种类等等。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,8地理位置地理位置指的是物体的环境位置。由于事物都是相互联系的，在解译时，若其他标志不明确，亦可以根据地理位置关系来解详。例如，有些植物专门生长在沼泽、堤岸等地形上，在某些情况下，可以在像片上先识别地形特点，然后推断出植物的种类。当然，在解译时，必须从总体出发，全面分析，不能单凭某一特征来确定。应结合其他能量分布转换成的影像，如红外扫描成像、

19、雷达成像的图像特征综合解译。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,（二）遥感影像地质判读地表不同性质的地层、岩石、矿产、地质构造、地貌等的反射波谱特征不同，在遥感影像上反映出不同的影像特征。遥感影像地质信息判读特征（标志）也是色调、形状、大小、阴影、图案、纹理、位置布局、地理位置等。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,从这些特征可再现勘探区地表总体轮廓；各种地物和地质现象的性质、特点及其相互联系；直观准确地显示地质构造单元的位置、走向及相互切割关系（包括新老关系、主干、伴生、派生构造关系）等。在遥感地质调查中通过对影像的判读达到对地层、岩石、矿产、地质构造（特别是线性构造形迹与环形形迹）、地貌等

20、的识别的目的。,六、遥感地学信息获取（影像解译）,（三）从遥感影像上可解译出的地质内容识别出地质体及地质现象，并能详细判明它们的各种特征；圈出各种地质体的边界；量出地质体的有关数据，如岩层产状、构造线方位、岩体的出露面积、线性构造的长度和密度等；配合地面地质资料及物化探资料，分析、确定隐伏构造的存在及其分布范围；,六、遥感地学信息获取（影像解译）,通过编制地质构造解译图，综合分析各种地质体（包括矿体）之间的成因联系、空间分布关系，为进一步研究工作区的地质构造特征、地质发展史及找矿、勘探提供可靠的基础资料。遥感地质调查成果应该包括遥感原始数据重要的处理成果航卫片遥感解译图件文字报告,主要手段,3

21、.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,3.2 地质填图,3.2 地质填图,地质填图数据包括实测地质剖面图、地质图测制两方面数据。一、实测地质剖面获取的主要数据地质剖面的起止位置、剖面方位角、地形坡度角、地形转折点、剖面转折点或平移点；剖面上的地层界线点、矿层起止点、断层点，地层、矿层及断层的倾向和倾角等空间几何数据；地层的岩石组成、厚度、岩性描述、接触关系、含矿性、矿层的类型、特征描述等属性数据；实测地质剖面图、地层综合柱状图等图件。,3.2 地质填图,二、地质图测制获取的主要数据观测路线上所布置的

22、观测点（地质点、地貌点、水文点等）空间位置数据、观测点的属性数据。（1）地质点的主要空间位置数据地层分界点、岩体界点、褶曲轴迹点、断层点、不整合点、标准层或矿体、矿层与围岩的接触点。地质点可获取岩层、矿层（体）、断层、褶曲轴迹的产状数据；,3.2 地质填图,（2）观测点的主要属性数据观测日期、地点、观测路线的起止点、观测点的编号；岩石出露情况，地层时代及接触关系，岩性岩相特征、岩石的风化程度；褶曲、断层、节理的形态特征及其力学性质；矿层的特征及其与围岩和地质构造的关系，矿石的肉眼鉴定特征；周围的地貌和水文地质情况；岩矿、化石标本及样品的编号；其他有意义的地质现象，本点与邻点间的地质情况；素描图

23、或照片。地质填图的最终成果是根据实测地质剖面及观测点所反映的地质对象的地表特征，及其相互关系进行归纳整理，形成地形地质图。,主要手段,3.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,3.3 山地工程,一、山地工程山地工程是获取暴露区或半暴露区地质体地表数据的重要手段。二、山地工程分类地表轻型山地工程（槽探、浅探井等）地下重型山地工程（探井、探硐等）,3.3 山地工程,三、地表轻型山地工程用来揭露浅部基岩、构造、破碎带、矿体或矿化带等，获取的数据包括:工程起点坐标工程方位、坡角岩层、断层或矿化带走向、倾向、倾

24、角等空间几何数据岩性和矿层品位数据探槽和浅探井素描图、展开图等图形数据,3.3 山地工程,1. 探槽布置探槽的原则：应垂直矿体走向方向布置，尽量布置在勘探线上，只有这样才能了解矿体最大方向的变化。又分为主干探槽、辅助探槽,3.3 山地工程,2. 浅井：30m，断面呈矩形，当围岩易塌时要求支护。3. 水平硐：地表有出口的平硐， 30m，当地形切割强烈，矿体陡倾斜时，水平硐比浅井方便。,3.3 山地工程,四、地下重型山地工程用于控制地下较深部位岩层、矿体或构造特征，包括：大平硐：地表有出口的水平坑道（大型）30m竖井：地表有出口的垂直坑道斜井：地表有出口的倾斜坑道，用作运输石门、穿脉：无直接出口的

25、水平坑道，垂直矿体走向。穿脉：矿体中的那部分；石门：围岩中的那部分石巷、沿脉：无直接出口的水平坑道，沿矿体的走向掘进，不在矿体中掘进的那部分叫石巷天井、暗井：没有直接出口的垂直坑道上山、下山：没有直接出口的倾斜坑道,竖井,斜井,平硐,穿脉,石门,天井暗井,沿脉,上下山,地下坑道工程,3.3 山地工程,其空间数据主要有：工程起始坐标、方位、倾角（或坡角）等工程空间位置数据；工程所揭露的岩层的岩性、产状，构造的性质、产状，矿化带或矿体性质、产状；样品分析数据；各种图件(探井和探硐编录图、展开图、采样位置图、工程布置图等)。将这些资料进行室内整理和综合，最终体现在地形地质图上。,主要手段,3.1 遥

26、感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,2.4 钻探,一、钻探工程钻探工程是利用机械传动钻杆和钻头，向地下钻进成直径小而深的圆孔，称为钻孔。由于钻孔可以直接从孔内相应深度采取岩芯、煤芯，因此由它所确定的岩层分界面深度及岩性等各种地质资料相对准确可靠。,二、煤田勘探的钻孔类型在煤田勘探中，根据施工地质目的不同，钻孔可分为以下八种：1)探煤孔：用以揭露含煤地层，搞清勘探区的构造，追索与圈定煤层，取样研究煤质。2)构造孔：用以控制与查明地质构造。3)水文孔：为了查明勘探区水文地质条件而专门施工的抽水(或注水)孔与观

27、测孔。4)水源孔：为了寻找和勘探供水水源而施工的钻孔。5)取样孔：在勘探掩盖式煤田时，为了保证取得足够重量的煤样进行煤的工艺性研究，邻近又无生产矿井与勘探坑道可供采样时，而采用的大孔径(58300mm) 或群孔进行取样的钻孔。,6)井筒检查孔：为矿井井筒的设计和施工提供可靠地质资料而在井筒附近施工的专门钻孔。其内容包括：井筒通过的岩(土)、煤层的深度、厚度及物理力学性质；断层破碎带；各主要含水层的埋藏深度、厚度等水文及工程地质条件。7)定位孔：在掩盖区煤田综合勘探过程中，为了配合地震勘探对标准层构造形态的控制，修改其初步定量解释资料而施工的钻孔。8)验证孔：为了验证地面物探(地震勘探)成果的精

28、确程度而施工的钻孔。,三、煤田钻探所获得的地质数据主要包括：（1）孔口坐标(x, y, z)及终孔深度；（2）煤层的层数、厚度，各煤层的分层深度、厚度、煤层结构；（3）地层（包括第四系）分层的深度、厚度，岩性描述，煤系和非煤系的地质时代、深度、厚度，以及分层深度和厚度，地层倾角、接触关系，岩性描述，古生物；煤层或有益矿层顶、底板及标志层的深度、厚度，倾角，岩性，终孔层位；（4）断层、破碎带、裂隙等的深度位置、特征及描述；,（5）岩浆岩的岩性、深度和厚度，以及与围岩接触情况及描述；（6）含水层的岩性、厚度，与煤层的关系，涌（漏）水层的层位、深度和厚度，涌（漏）水量及近似稳定水位；（7）稀有元素、

29、分散元素和其他有益矿层的深度、厚度及描述，地热、天然气等资料；（8）利用测井方法探测的煤层、有益矿层、含水层的深度、厚度及结构数据，全孔测井解释资料，井斜（深度、斜度、方位）和井径、井温测定资料。,四、钻探数据的利用1.垂直钻孔钻探所获得的各种地质对象的深度(Li)可以通过孔口坐标直接换算成相应的坐标点，即(x, y, z-Li)；2.歪斜（弯曲）钻孔需要根据孔斜（钻孔测斜）资料（包括深度、顶角、方位）及孔口坐标进行孔斜计算，得到相应深度地质分层点的坐标。如果要利用歪斜钻孔编制勘探线剖面图或煤层底板等高线图，则还要选取合理的投影方法将测斜点、见煤点、构造点和地层分界点等坐标投影到相应图件上。,

30、钻孔测斜用专用测量仪器测出钻孔深度、顶角、方位角的数据，经计算、作图，得出钻孔各测点的空间坐标及其轨迹图形。简称测斜。钻孔轨迹是一空间变化的曲线。钻孔轴心线上任一点的空间坐标，由孔深(L)、顶角 ()、方位角()3个参数确定。,钻探所获得的地质数据要与测井资料进行综合整理与评价，将其最终成果编制成钻孔综合地质柱状图。钻孔综合地质柱状图反映了钻孔位置的垂向上地层、岩层、煤层的空间分布与变化规律。从每个钻孔中我们最终所能提取的信息是：钻孔所揭露的各种地质对象的空间坐标地质对象的空间几何特征、及相应的属性特征。,钻孔柱状图,主要手段,3.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地

31、球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,3.5 地球物理勘探（地震勘探、测井）,地球物理勘探（简称物探）是根据地下岩石或矿体的物理性质差异所引起的地表某些物理现象变化（异常）来判断地质构造或发现矿体的一种勘探方法，包括地震、重力、磁力、电法、地热、放射性及地下地球物理测量等。,一、地震勘探,地震勘探是以岩（矿）体弹性差异为基础的一类物探方法。它是在人工激发所产生的地震波在地下传播过程中，遇到弹性性质不同的界面时产生面波、反射波、透射波或折射波等，利用地震仪在地面接收记录地震波的旅行时间，结合波的传播速度，就能确定界面埋藏深度和产状。还可以根据波速、波形、振幅、频率

32、等方面的资料进行岩性研究，提供岩体力学参数。地震勘探常用的方法是反射波法和折射被法。地震勘探可提供的地震信息如表3-1所示。根据地震信息的分析研究和制图，就可转化为地下地层、矿体、构造等地质对象的空间分布信息。,表31 地震信息表,一、地震勘探,根据观测系统，可分为二维、三维地震勘探。1二维地震勘探 如果沿一条测线进行激发和接收观测，获得的地下反射点也是沿直线均匀分布的，这种地震勘探称为二维地震勘探。二维地震勘探所获得的地下地质界面的数据只限于测线剖面上。,一、地震勘探,二维地震勘探的成果是二维地震剖面图，通过解释可以得到相应地质剖面，其数据主要包括第四系覆盖层的厚度含矿地层的分布范围与埋藏深

33、度构造形态和断层岩浆侵入体的分布范围含矿地层下伏基底的起伏情况以及含矿地层的岩性、矿层数、厚度及其赋存深度反映了地层、构造、矿产等在剖面上的空间分布规律与变化情况。通过多个剖面的解释成果可以了解地下空间的地层、构造、矿产等三维分布特征。,一、地震勘探,2三维地震勘探 在一个平面上采集随时间而变化的地震信息，并在(x，y，t)三维空间进行处理和解释的勘探方法称之为三维地震勘探。三维地震勘探在一个观测面上进行观测，得到的地下反射点也有规律地分布在一定的面积上。三维地震勘探采集到的数据是反映地下地层、构造、矿体等三维空间特征的三维数据体。三维成像处理的资料也是一个由界面点空间堆砌的三维数据体。,三维

34、地震勘探数据体,一、地震勘探,因此，三维资料解释可以得到地下地质构造在三维空间的特征，可以任意从x，y，t方向观测地质界面的形态，切横剖面、纵剖面和水平切片来研究地质体在三维空间的变化。但由于地震勘探技术制约，地震资料垂向分辨率远没有测井资料的高。,三维地震数据体的分层立体显示,二、测井,地球物理测井（简称测井）是将物探方法用于井孔之中研究井孔剖面和井孔周围地质情况勘探方法。它是利用测井仪器上的传感器在随仪器提升过程中，对井孔周围地层的特定物理量进行测量；得到的测量结果以模拟曲线（测井曲线）形式记录在纸质介质上、或以数字形式记录在磁性介质（如磁带、磁盘）或光介质（光盘）上。,二、测井,常用的测

35、井参数声波(AC)、密度(DEN)、电阻率(R)、自然电位(SP)、自然伽马(GR)、井径(CAL)、补偿中子(CNL)，以及地层倾角测井、全波列测井、成像测井等。测井所获得的数据是：井孔不同深度地层的有关物理量的测井曲线或数字记录经过资料解释就可得到地层、矿层的深度、厚度、岩性组成以及断层的深度等数据。,主要手段,3.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,一、矿井生产数据,在矿井生产过程中，由于开拓工程、巷道（岩巷、煤巷）等要揭露岩层、煤层、断层、褶皱等地质现象，通过对开拓工程和巷道进行地质编录，或

36、进行采样分析，就可以得到开拓工程和巷道所穿过位置的岩层、煤层的分层点、厚度、结构、岩性、煤质、产状；所遇到断层或褶皱的位置（x, y, z）、产状要素、断距、断层的性质等信息。,二、地质编录成果,地质编录的成果体现在的开拓工程或巷道的某一邦剖面图上。对于重要的部位（如断层、煤层变化）要附局部素描图和文字说明，以说明地质现象的细节。,三、井下超前探测钻孔,对于由于在地质勘探阶段钻探和其他勘探手段没有查明的地质问题（如断层的分布、煤层变化），在矿井生产阶段一般可以采用边采边探的方式来查明，即开采之前在一定的位置布置超前探测钻孔，以查明地质现象的变化规律。通过对探测钻孔资料的整理和采集，同样可以得到

37、关于这些现象的空间特征数据和属性数据。,四、煤层探测资料,一些分层开采的厚层煤层，在勘探阶段可能由于勘探工程密度原因或勘探工程质量原因，而没有完全控制其空间变化情况。矿井开采阶段，一般在开采某一分层的同时，要对其余分层的煤厚和煤的结构进行探测，从而获得更准确的煤层资料。煤层探测资料一般主要包括位置、煤层厚度和煤层结构。这些数据对于储量计算的准确性来说非常重要。,需要说明的是，矿井生产过程中获得的数据，一般只分布在巷道、采区和工作面内，使这些部位的数据密度有所增加，而未进行开发的部位则没有这些数据，所以，对于矿山整个地下空间而言，数据分布是不均匀的。因此在采用这些数据的时候，要考虑其用途进行适当

38、的处理，如综合和抽稀。,主要手段,3.1 遥感3.2 地质填图3.3 山地工程3.4 钻探3.5 地球物理勘探3.6 资源开发中的数据获取3.7 成果数据源及地图数字化,3.7成果数据源及其数据特征,各种综合性成果图件实际上从不同角度，以二维平面图的方式反映了矿山空间地质对象的三维空间特征，因此通过对这些图件的数据采集，就可获取描述地质对象的三维空间数据，从而在一定程度上缓解因原始数据不足所带来的三维建模困难。,一、平面图数据,1地形地质图 地形地质图主要反映了地表的空间形态以及地质对象（如地层、矿体、断层、褶皱等）在地表的出露位置和露头形态。通过数字化从图上首先可以采集到地层分界线、矿体边界

39、线、断层露头线上一系列数据点的二维平面坐标（xi, yi），再通过地形等高线内插上相应点的地面高程zi，从而得到所有采集到的数据点的三维坐标（xi, yi, zi）。在采集数据时注意地形地质图上反映的这些地质界线是根据地质填图、山地工程以及遥感影像综合圈定的，在地质填图中的观测点、山地工程揭露的地质界线点的坐标是已知的，数据采集只需在缺少实地观测点的部位进行，采集到的数据与相应类型的已知数据合并，构成这种地质界线的地表点集。,一、平面图数据,2煤层底板等高线图煤层底板等高线图反映了煤层底板的起伏变化、断层对煤层底板的切割情况以及其他因素对煤层的影响范围。从此图上可以获取如下几方面的数据：（1）

40、煤层底面的三维空间数据。只需在原始数据点（钻孔）缺少的部位按照一定的密度获取平面坐标，并内插出高程；（2）断层与煤层底面上交线的空间数据要注意的是断层与煤层底面的交线有两条，分别是断层两盘与煤层底面的交线，采集时要分别进行并形成各自的点集，以便为断层建模使用。（3）煤层的风、氧化带界线数据；（4）岩浆侵入体界限数据；（5）岩溶陷落柱界限数据；（6）无煤带（如因河流冲蚀）界限数据。除了煤层底面数据之外，其他类型数据不一定同时拥有。,一、平面图数据,一、平面图数据,二、剖面图数据,主要是勘探线剖面图。一条勘探线的剖面图反映了该勘探线所在位置的垂直剖面上，地质对象的空间分布特征及其变化规律。相邻的勘

41、探线剖面图就反映了相应地质对象在剖面所限的三维空间内上的分布特征。勘探线剖面图上可以采集的数据主要包括：（1）地层、岩层、矿体在剖面上形成的轮廓线（顶、底及侧面线）上的数据点；（2）断层与剖面交线上的数据点。,二、剖面图数据,二、剖面图数据,1数据点的平面坐标可以有三种方式获得：（1）根据坐标格网线在剖面图上的相交位置与数据点位置之间的距离关系，通过线性插值获得；（2）如果勘探线两端点的平面坐标(x1, y1)、(x2, y2)已知，可根据数据点(x3, y3)与勘探线某一端点，如(x1, y1)间水平投影距离d之间的关系得到。（3）如果已知勘探线上一个端点平面坐标(x1, y1)、勘探线的方位角及数据点(x3, y3)与端点(x1, y1)的距离，则数据点的平面坐标由下式求出。,二、剖面图数据,2数据点的高程可根据所采集数据点在剖面图上的位置通过水平高程线内插出。3同一剖面上不同的地质对象的顶、底及侧面线上的数据应分别采集和组织，以便于今后利用。,