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Herramientas y técnicas para la identificación de fracturas y
discontinuidades en imágenes detectadas por sensores remotos
Miriam Ríos Sánchez, Geológa, M.Eng, Candidata de Ph.D
QUITO, ECUADORJulio 8/2008
Del punto de vista hidrogeolDel punto de vista hidrogeolóógico, las fracturas y gico, las fracturas y discontinuidades son de las mas importantes discontinuidades son de las mas importantes estructuras geolestructuras geolóógicasgicasLa mayorLa mayoríía de las rocas contienen fracturas y a de las rocas contienen fracturas y otras discontinuidades las cuales facilitan el otras discontinuidades las cuales facilitan el almacenamiento y el movimiento de fluidos a almacenamiento y el movimiento de fluidos a travtravéés de ellass de ellasPor otra lado, algunas discontinuidades, Ej. Por otra lado, algunas discontinuidades, Ej. Faltas y diques tambiFaltas y diques tambiéén pueden actuar como n pueden actuar como barreras para el flujo de aguabarreras para el flujo de agua
IMPLICACIONES DEL FRACTURAMIENTO EN EL AGUA SUBTERRANEA
Lineamentos Las fallas y las fracturas son elementos estructurales lineares. En rocas duras es difícil juzgar el movimiento a lo largo de una falla o el tipo de fractura (o diaclasas) y sus propiedades hidráulicas por interpretaciones de imágenes solamente. Los elementos lineares en una imagen de supuesta asociación con grandes fracturas, diaclasas o fallas se denominan “lineamentos naturales”
Lineamiento: una expresión de fractura en la superficie (estructura geológica) en forma de:–
Alineamientos de topografía y drenaje –
Tendencias lineares en vegetación y anomalías es la humedad del suelo
–
Truncamiento de afloramientos de roca
Background
4
•
Los lineamentos pueden ser identificados utilizando imágenes RS–
Tono, color, textura, patrón–
Bajo precio, una forma no invasiva
para mejorar la exploración de agua subterránea
Análisis de una sola banda
Bandas 5 y 8 de Bandas 5 y 8 de LandsatLandsat
RadarsatRadarsat (Banda c)(Banda c)
AnAnáálisis del Modelo Digital de lisis del Modelo Digital de TerremoTerremo (DEM)(DEM)
Landsat
TM. B5Estirada
Resolución espacial: 30m
¯
0 2,200 4,400 6,600 8,8001,100Meters
banda infrarrojabanda infrarroja
Landsat
ETM. B8Estirada Resolución espacial: 15m
Banda PancromBanda Pancromááticatica
¯
0 2,200 4,400 6,600 8,8001,100Meters
Imagen JERS
Despeckled
Resolución espacial: 25m
ImImáágenes RADARgenes RADAR
0 2,100 4,200 6,300 8,4001,050Meters
¯
AnAnáálisis de los componentes principaleslisis de los componentes principales
ÍÍndices (NDVI, Oxido de Hierro, ndices (NDVI, Oxido de Hierro, Hidrotermal)Hidrotermal)
Procesamiento de imProcesamiento de imáágenes genes digitalesdigitales
Composición mineral TM LandsatBandas5/7, 5/4, 3/1
Análisis del componente principalTM Landsat(PC3,PC2 & PC1)
Proceso para evaluaciProceso para evaluacióón de los n de los lineamientos encontradoslineamientos encontrados
Lineamentos asociados con :Drenaje (con y sin vegetación) ReflectanciaReflectancia de suelo de suelo (por meteorizacimeteorizacióónn );diques máficos; otros diques (cuarzo, pegmatita, etc.); fallas ( si hay evidencia de desplazamiento); interpolación- extrapolación (rastros lineares en desplazamiento continuos y entre diques máficos, estiramientos entre en la extensión de fallas conocidas) conjectural conjectural / incierto (en case de que la lineación consista de diferentes elementos), o otros criterios que apliquen a un área en particular.
Durante la interpretación, Se debe considerar con que tipo de lineamento se esta tratando y la categorización de estos puede ayudar
Se deben de tener en cuanta los criterios para en tratamiento delineamentos , como el largo mínimo, en ancho en case de una posible zona de fractura, contigüidad y prominencia (fuerte- débil etc.). Es evidente que la escala ( resolución) influencia la interpretación de los resultados.
COINCIDENCE ANALYSIS
MetodologMetodologíía para el proceso digital y a para el proceso digital y compilacicompilacióón usando Imn usando Imáágenes de Satgenes de Satéélite para lite para identificar Lineamientos Geolidentificar Lineamientos Geolóógicos en rocas gicos en rocas
consolidadas: Una aplicaciconsolidadas: Una aplicacióón para exploracin para exploracióón n hidrogeolhidrogeolóógica en Nicaraguagica en Nicaragua
JillJill BrunningBrunning, 2008, 2008
Métodos
> 100 scenes (“products”)
Procesamiento de imágenes digitales
Se intentaron varios procesos técnicos– generaron numerosos productos
Cuales productos deberían ser interpretados para lineamientos?Que productos se deben elegir para fusión ?
Various Stretch Enhancements on Various Band Combinations*
Optimum Index FactorIntensity Hue
Saturation Transformation
Texture EnhancementPrinciple Components
AnalysisNormalized Difference
Vegetation IndexTassel Cap
TransformationEdge Enhancements
(many directions)*Despeckling
(many levels)*
Change Detection*Stacks & Fusions*Dark Image
Adjustment 24
Métodos
Evaluación de imágenesSe anotó cualitativamente cada producto de imagen para su habilidad de exhibir fallas como bueno (G) moderado (M), o pobre (P) (Krishnamurthy et al. 1992)
Se escogieron 10 imágenes producto para ser analizadas para encontrar lineamientos.se crearon 2 productos de fusión a base de
otros productosTotal de 12 productos
= 12 products 25
RADARSAT-1
Orthorectify
and Geolocate Despeckle
Stack and Subset
PCA
Level #2
Level #3
PCA
Image Subtraction
Original
Despeckle #2
PCA Despeckle #2
Change Detection
Despeckle #3
PCA Despeckle #3
Original VNIR
PCA VNIR
QuickBird
DEM hillshade
Composite #1
Composite #2
Sensor or Sensor or SourceSource
Processing FlowProcessing Flow End ProductEnd Product
ASTER
Stack and Subset
PCA
QuickBirdBand Combination 4, 3, 1 with Standard Deviation (2) Stretch
RADARSAT-1
RADARSAT-1 and ASTER
Stack of 1st
PC from each Despeckle
Level (1-3)
Stack of RADARSAT-1 PCA Despeckle
#2, RADARSAT-1 Change Detection, and ASTER Band 1
Topographic Map Manual digitizing of topographic lines Interpolation Hillshade
Análisis de GISObjetivos:
Sintetizar sets de data grandes (12 interpretaciones) Generar un modo de remover lineamentos falsosUn producto final con el cual dibujar un mapa de lineamentosProceso iterativo – prueba y error
Methods
27
Adición de bufferedlineamentos de cada interpretación
Formato archivo RasterCalculadora Raster
Análisis GIS
Coincidence RasterCoincidence Raster