Основные оптические спутниковые сенсоры
Мультиспектральные оптические сенсоры регистрируют отражённое солнечное излучение в нескольких дискретных диапазонах длин волн. В геологии наиболее востребованы системы с каналами в ближнем ИК (NIR) и среднем ИК (SWIR), где проявляются спектральные особенности силикатов, карбонатов и оксидов.
| Каналы | B1–B7, B9 (OLI) + B10–B11 (TIRS) |
| SWIR-каналы | B6 (1.57 мкм) + B7 (2.21 мкм) |
| Применение | Литология, гидротермалиты, гидрология |
| Каналы VNIR | B2–B8A (10–20 м) |
| Каналы SWIR | B11, B12 (20 м) |
| Период | 5 дней (при двух спутниках) |
| SWIR | 6 каналов 1.6–2.43 мкм |
| TIR | 5 каналов 8.125–11.65 мкм |
| Применение | Минеральный состав, вулканизм |
Комбинации каналов для геологии
Синтез изображений в трёх каналах (R, G, B) позволяет визуально выявлять закономерности, недоступные на обычном снимке. Выбор сочетания каналов определяется решаемой геологической задачей.
Геологическое картирование по снимкам
Дешифрирование геологических объектов на спутниковых снимках опирается на совокупность признаков: тон и цвет (отражательная способность пород), текстура и структура (характер поверхности, трещиноватость), форма (морфология рельефа), тень (выявление форм рельефа и структур) и пространственное взаиморасположение.
Интерпретация спутниковых данных всегда должна проводиться комплексно: результаты дешифрирования необходимо верифицировать по геологическим картам, данным полевых исследований и результатам других методов (геофизика, геохимия).
Индикаторы на снимках
- Осадочные толщи — параллельная полосчатость, слоистость, горизонтальные структуры.
- Интрузии — куполообразные формы, радиальные и кольцевые структуры, аномальный тон.
- Зоны разломов — линейные уступы, смещения русел, изменённые породы, трещинная сеть.
- Гидротермальные изменения — аномалии в SWIR (каолинит, алунит), «сухие» долины.
- Вулканические образования — конусы, кальдеры, лавовые потоки, лахары.
Линеаментный анализ
Линеамент — линейный или дугообразный элемент на снимке, отражающий нарушения сплошности в земной коре (разломы, трещины, дайки, флексуры). Систематический анализ линеаментов позволяет картировать тектоническую структуру территории.
Методика построения
- Масштаб работ: определяется разрешением снимка (1:50 000 — 1:500 000).
- Повышение контраста и применение направленных фильтров (Собель, Кэнни) для автоматизированного выделения.
- Построение розы-диаграммы — гистограммы ориентировок линеаментов.
- Сопоставление с известными системами разломов региона.
Спектральные индексы в геологии
Нормализованные индексы позволяют выявлять конкретные компоненты состава, минимизируя влияние рельефа, тени и освещённости.
IOR = B3 / B1 [Landsat: Red / Blue]
CMR = B7 / B5 [Landsat: SWIR2 / NIR]
CI = B6 / B7 [Landsat: SWIR1 / SWIR2]
Классификация горных пород
Автоматизированная классификация спутниковых данных позволяет создавать карты литологии на больших территориях. Методы делятся на контролируемые (требуют обучающей выборки по полевым данным) и неконтролируемые (кластеризация без предварительных знаний).
Методы машинного обучения — Random Forest и Support Vector Machine (SVM) — показывают наилучшие результаты при классификации литологии по мультиспектральным данным. Google Earth Engine позволяет применять их к большим временным сериям снимков.