Herramientas y tecnicas para la identificacion de fracturas y

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, ECUADOR
Julio 8/2008
IMPLICACIONES DEL FRACTURAMIENTO
EN EL AGUA SUBTERRANEA
z
z
z
Del punto de vista hidrogeológico, las fracturas y
discontinuidades son de las mas importantes
estructuras geológicas
La mayoría de las rocas contienen fracturas y
otras discontinuidades las cuales facilitan el
almacenamiento y el movimiento de fluidos a
través de ellas
Por otra lado, algunas discontinuidades, Ej.
Faltas y diques también pueden actuar como
barreras para el flujo de agua
Lineamentos
z
z
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”
Background
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
• 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
4
Digital Globe
QuickBird
Jill Bruning’s defense Imagery
Trazo de la Falla
Santa Marta – Falla Bucaramanga
Colombia
ETM Landsat
Bandas: 6,5, 4
Ejemplos
Córdoba, COLOMBIA
Boaco, NICARAGUA
Mapa Geológico
¯
TM Imagen Landsat. Color Natural
Bandsa: 3,2,1
0 1,1002,200
4,400
6,600
Meters
8,800
Análisis de una sola banda
z Bandas
5 y 8 de Landsat
z Radarsat
z Análisis
(Banda c)‫‏‬
del Modelo Digital de Terremo (DEM)‫‏‬
¯
z
banda infrarroja
Landsat TM. B5
Estirada
Resolución espacial: 30m
0 1,1002,200
4,400
6,600
Meters
8,800
¯
z
Banda Pancromática
Landsat ETM. B8
Estirada
Resolución espacial: 15m
0 1,1002,200
4,400
6,600
Meters
8,800
¯
z
Imágenes RADAR
Imagen JERS
Despeckled
Resolución espacial: 25m
0 1,0502,100
4,200
6,300
8,400
Meters
0 1,0502,100
DEM / SOMBRAS
4,200
6,300
8,400
Meters
Procesamiento de imágenes
digitales
z
Análisis de los componentes principales
z
Índices (NDVI, Oxido de Hierro,
Hidrotermal)‫‏‬
Índice de oxido de hierro
Índice NDVI
Composición mineral
TM Landsat
Bandas
5/7, 5/4, 3/1
Análisis del componente principal
TM Landsat
(PC3,PC2 & PC1)‫‏‬
¯
Mapa de lineamientos
(Landsat
Dem
Radar)‫‏‬
0
850 1,700
3,400
5,100
6,800
Meters
Proceso para evaluación de los
lineamientos encontrados
z
Lineamentos asociados con :
z
z
z
Drenaje (con y sin vegetación)‫‏‬
Reflectancia de suelo (por meteorización );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 / incierto (en case de que la lineación consista de diferentes
elementos), o otros criterios que apliquen a un área en particular.
z
Durante la interpretación, Se debe considerar con que tipo de
lineamento se esta tratando y la categorización de estos puede
ayudar
z
Se deben de tener en cuanta los criterios para en tratamiento de
lineamentos , 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
Metodología para el proceso digital y
compilación usando Imágenes de Satélite para
identificar Lineamientos Geológicos en rocas
consolidadas: Una aplicación para exploración
hidrogeológica en Nicaragua
Jill Brunning, 2008
Various Stretch
Enhancements on
Various Band
Combinations*
Optimum Index Factor
Intensity Hue
y Procesamiento de imágenes
Saturation
Transformation
digitales
Texture Enhancement
y Se intentaron varios procesos Principle Components
técnicos– generaron
Analysis
Normalized Difference
numerosos productos
Vegetation Index
y Cuales productos deberían ser
Tassel Cap
interpretados para lineamientos?
Transformation
y Que productos se deben elegir Edge Enhancements
para fusión ?
(many directions)*
Despeckling (many
levels)*
Change Detection*
Stacks & Fusions*
Dark Image
Adjustment 24
Métodos
> 100 scenes (“products”)‫‏‬
Métodos
y
Evaluación de imágenes
y Se anotó cualitativamente cada producto
de imagen para su habilidad de exhibir
fallas como bueno (G) moderado (M), o
pobre (P) (Krishnamurthy et al. 1992)‫‏‬
y Se escogieron 10 imágenes producto para ser
analizadas para encontrar lineamientos.
y se crearon 2 productos de fusión a base de
otros productos
y Total de 12 productos
= 12 products
25
Sensor or
Source
Processing Flow
End Product
Level #2
RADARSAT-1
Orthorectify and
Geolocate
Stack and
Subset
PCA
Despeckle
Image
Subtraction
y
Original
y
Despeckle #2
y
PCA
Despeckle #2
y
Change
Detection
y
Despeckle #3
y
PCA
Despeckle #3
y
Original VNIR
y
PCA VNIR
y
QuickBird
y
DEM hillshade
y
Composite #1
y
Composite #2
Level #3
ASTER
PCA
Stack and
Subset
PCA
QuickBird
Topographic Map
RADARSAT-1
RADARSAT-1 and
ASTER
Band Combination 4, 3, 1 with Standard
Deviation (2) Stretch
Manual digitizing of
topographic lines
Interpolation
Hillshade
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
Methods
y Análisis de GIS
y
Objetivos:
y Sintetizar sets de data grandes (12
interpretaciones)‫‏‬
y Generar un modo de remover lineamentos falsos
y Un producto final con el cual dibujar un mapa de
lineamentos
y Proceso iterativo – prueba y error
27
GIS Analysis
28
Análisis GIS
y Adición de buffered
lineamentos de cada
interpretación
Formato archivo Raster
y Calculadora Raster
y
Coincidence Raster
12
30
31
32