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

Digital Globe QuickBird

ImageryJill Bruning’s

defense

Trazo de la FallaSanta Marta – Falla Bucaramanga

Colombia

ETM LandsatBandas: 6,5, 4

EjemplosEjemplos

CCóórdoba, COLOMBIArdoba, COLOMBIABoaco, NICARAGUABoaco, NICARAGUA

Mapa Geológico

¯

0 2,200 4,400 6,600 8,8001,100Meters

TM Imagen

Landsat. Color Natural Bandsa: 3,2,1

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

¯

DEM / SOMBRAS0 2,100 4,200 6,300 8,4001,050

Meters

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

Índice de oxido de hierro

Índice NDVI

Composición mineral TM LandsatBandas5/7, 5/4, 3/1

Análisis del componente principalTM Landsat(PC3,PC2 & PC1)‏

0 1,700 3,400 5,100 6,800850Meters

¯

Mapa de lineamientos(LandsatDemRadar)‏

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

GIS Analysis

28

Adición de bufferedlineamentos de cada interpretación

Formato archivo RasterCalculadora Raster

Análisis GIS

Coincidence RasterCoincidence Raster

12

30

31

32