测绘地理信息   2018, Vol. 43 Issue (4): 45-47
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基于3D GIS的山东省旅游地质资源遥感调查[PDF全文]
王绪龙1    
1. 山东省遥感技术应用中心, 山东 济南, 250013
摘要: 利用三维地理信息技术、遥感技术建立数字地球模型,采用专题制图仪影像与三维高分辨率遥感影像结合方式进行遥感地质解译,描述了地质遥感影像特征,确定出山东省的旅游地质资源分布范围和具有开发远景的旅游地质资源十多处。建立了旅游地质资源管理信息系统,实现了三维多功能一体化管理与应用。为山东省旅游地质资源保护与开发及科学研究提供了详实可靠的参考依据。
关键词: 旅游地质资源     三维地理信息系统     数字地球模型     遥感调查    
Remote Sensing Investigation of Tourism Geological Resources of Shandong Province Based on 3D GIS
WANG Xulong1    
1. Shandong Remote Sensing Center of Technology and Application, Jinan 250013, China
Abstract: This paper uses 3D geographic information technology and remote sensing technology to build digital earth model, and then applies TM image and 3D high-resolution remote sensing image to interpret the Remote sensing geology for the comprehensive investigation of Shandong Province of tourism geological resources distribution. The characteristics of geological remote sensing images are described. The tourism geological resources distribution has been delineated. Several Tourism geological resources with development prospect are interpreted. The 3D GIS is used to establish the tourism geological resources management information system and achieves a three-dimensional multi-functional integration management and application. This study provides a reliable reference for the protection and development of tourism geological resources in work area and scientific research.
Key words: tourism geological resources     three-dimensional geographic information system     digital earth model     remote sensing investigation    

山东省旅游地质资源类型多样[1],具有较高的旅游开发价值,以往的地质调查工作积累了丰富的地质遗迹资料[2],但不够全面。地理信息系统(geographic information system, GIS)可以有效管理分析地质成果资料[3],辅助三维信息可以提高地质解译精度。遥感技术在地质地貌旅游景观调查,尤其是在地形复杂和交通不便地区有优势[4]。基于3D GIS技术进行旅游地质资源遥感调查,可以完善资源成果,为开展旅游地质资源保护、普及地球科学知识和促进地质旅游活动服务。

1 研究区数据与方法

山东省处在欧亚板块的东部活动大陆边缘, 地质遗迹类型多样,泉水景观久负盛名,各断代地层发育比较齐全,旅游地质资源丰富且分布广泛。

收集地质、水文等资料,收集全省2004年及2015年全省专题制图仪(thematic mapper, TM)卫星影像、2008~2016年三维地形遥感数据,2008年影像分辨率为0.36 m,2009~2016年度影像分辨率为0.5~2.5 m。

对TM卫星数据、0.5m卫星影像进行几何纠正、融合、增强等图像处理,利用Skyline软件系统,结合0.36 m航摄影像与5 m间隔数字高程模型(digital elevation model,DEM)融合生成全省三维地形数据作为三维信息辅助遥感解译。通过野外考察和对比多源遥感影像及三维仿真[5]显示的地质遗迹的色调、形状、阴影、纹理、平面图形和三维立体图形等影像特征,建立解译标志,以二维、三维结合方式进行目视解译,建立山东三维旅游地质资源管理信息系统。

2 调查成果 2.1 建立了旅游地质资源遥感解译标志

在二维影像上某些地质遗迹特征不明显,在三维仿真环境下,山峰、山谷、矿坑、天坑、瀑布、地质崩塌、石瀑、断裂等地质遗迹影像特征一目了然,解译结果更加准确、全面。

环形构造一般影像清晰,有明显色调异常。如五莲县七宝山(图 1),环内发育辉石闪长岩充填了火山口,周围为青山群八亩地组、方戈庄组。八亩地旋回形成巨厚的爆发相-喷溢相玄武安山质-粗安质-粗面质火山岩,出露于外侧,呈环状分布,形成环形、放射状断裂发育。环形构造内部表现为暗棕色,边沿部分表现为浅黄色,亮度较高,外部表现为蓝紫色,色调较暗。三维立体影像上表现为环形中间低,圆环凸起,一般发育有金属矿,矿坑三维立体效果明显(图 2)。依据该解译标志新发现济南高新区山圈村环形构造。

图 1 七宝山环形构造 Fig.1 Sevenbaoshan Ring Structure

图 2 环形构造三维影像图 Fig.2 3D Image of the Sevenbaoshan Ring

岱崮地貌是中国五大造型地貌之一,古生代寒武纪灰岩为主要成景地层,经受了强烈的地壳切割和抬升运动,经过浸蚀、溶蚀、重力崩塌和风化等多种动力作用,形成了现在外表呈圆形状、山顶平展、周围峭壁如削、峭壁以下陡坡逐渐由陡到缓的崮,多呈驼、帽、桌和鸡冠等形态。崮形地貌影像特征表现为地形凸起十分明显,影像上陡崖出露灰岩的一面呈灰白色调,另一面可见到阴影,说明有相对高差。出露灰岩及植被多呈同心环状分布(图 3(a),由左至右分别为南岱崮、北岱崮、团圆崮)。

图 3 比较明显的地质遗迹遥感特征 Fig.3 Remote Sensing Features of Obvious Geological Relics

其他比较明显的地质遗迹遥感特征还包括瀑布,由于其分布在陡崖峭壁上,在影像上色调呈亮黑或亮青色,如徂徕山龙湾瀑布(图 3(b))。矿坑在三维影像上为非常明显的负地形特征,如归来庄金矿(图 3(c))。泰山的花岗岩节理发育,崩塌作用强烈,造成山上巨石坠落堆满了山谷,形成数十条石瀑(图 3(d))。熊耳山山体陡峭,裂隙发育,岩石破碎且在岩性组合上具上硬下软的差异陡崖,是崩塌易发部位,受地震影响形成地质崩塌(图 3(e))。九仙山园区龙潭大峡谷-毛家河一带,属于苏鲁造山带,三维影像上表现为典型的峡谷地貌景观,峡谷九曲十八弯,出露的花岗岩呈青灰色调,河流呈暗蓝色调,植被覆盖度高(图 3(f))。九仙山花岗岩峰林地貌(图 3(g))在影像上表现为巨石凸起,比较密集,呈浅黄色调,刀砍状节理清晰可辨,山体感觉比较破碎。马陵山省级地质公园麦坡园区断裂、地震遗迹(图 3(h))在三维影像上呈两种色调,线状特征明显。负岩溶地貌类型以青州仰天山仰天槽为代表(图 3(i)),位于海拔750~840m的仰天山山顶,周围为山丘包围,山顶内侧洼地底部相对平坦,其影像表现为平坦下凹,形状酷似马槽。印台山火山锥(图 3(j))在三维影像上表现为凸起巨石,无植被覆盖,与周边环境形成鲜明对比。

2.2 确定出旅游地质资源分布范围

由工作区内的64个地质公园确定出地质遗迹群127处,包括典型地质剖面、古生物化石产地、地质地貌景观、水体地貌景观等。采集地质遗迹点917个,获取其遗迹类型、坐标、照片、视频等详细资料。报告中详细描述73个旅游地质园区,包括地质特征、主要地质遗迹、形成环境、综合评价等方面。典型地质剖面主要包括长清张夏-崮山省级地质公园、长岛国家地质公园[6]等地质遗迹。古生物化石产地类地质遗迹包括山旺国家地质公园、诸城恐龙化石国家地质公园、莱阳白垩纪国家地质公园[7]等。沉积岩岩石地貌地质遗迹包括熊耳山-抱犊崮、蒙阴岱崮等。花岗岩地貌景观地质遗迹包括泰山、沂蒙山[8]、五莲山-九仙山[9]、艾山[10]等。火山地貌地质遗迹包括昌乐古火山群地质遗迹、碣石山等。水体景观包括济南泉群、章丘百脉泉等[11]

2.3 具有开发远景的旅游地质资源

通过调查研究,对旅游地质资源进行了评价,确定出青岛崂山、黄岛区大珠山-灵山岛、小珠山、平度大泽山等花岗岩地貌景观、莱芜九龙山寒武纪地质景观、邹平印台山、黄岛铁镢山火山地貌地质遗迹等具有开发远景的旅游地质资源分布范围。确定了枣庄永安乡、新泰谷里寒武纪叠层石灰岩(图 4)、泰安雁翎关村雁翎关组枕状玄武岩、夏津黄河故道、济南山圈村环形构造、济南大佛头-千佛山一带崮形地貌景观等具有保护意义的地质遗迹点等。

图 4 叠层石灰岩上呈象形文字形状 Fig.4 Glyph on the Laminated Limestone

2.4 建立山东三维旅游地质资源信息系统

基于Skyline软件,按照山东省数字国土三维信息共享平台架构[12]开发建立山东三维旅游地质资源信息系统(图 5),实现地质遗迹信息的收集、存储、分析、使用和动态更新。

图 5 山东三维旅游地质资源信息系统 Fig.5 3D GIS of Tourism Geological Resources in Shandong

3 结束语

三维地形高分遥感数据在立体形状、高清晰度、精细纹理等方面具有优势, 对崮形地貌、峰林地貌、峡谷地貌、火山机构、地质崩塌、环形构造、断裂构造、花岗岩节理、石瀑、瀑布、负地形等地质遗迹可以进行较好的解译,三维信息辅助旅游地质资源遥感解译成果更加准确全面。

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