Hyperspectral outcrop models for palaeoseismic studies
Lorenz, Sandra
Zimmermann, Robert
Andreani, Louis
Tusa, Laura
Pospiech, Solveig
Jackisch, Robert
Khodadadzadeh, Mahdi
Ghamisi, Pedram
Unger, Gabriel
Hödl, Philip
Gloaguen, Richard
Middleton, Maarit
Sutinen, Raimo
Ojala, Antti
Mattila, Jussi
Nordbäck, Nicklas
Palmu, Jukka-Pekka
Tiljander, Mia
Ruskeeniemi, Timo
DOI: https://doi.org/10.1111/phor.12300
Persistent URL: http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?gldocs-11858/9361
Persistent URL: http://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?gldocs-11858/9361
Kirsch, Moritz; Lorenz, Sandra; Zimmermann, Robert; Andreani, Louis; Tusa, Laura; Pospiech, Solveig; Jackisch, Robert; Khodadadzadeh, Mahdi; Ghamisi, Pedram; Unger, Gabriel; Hödl, Philip; Gloaguen, Richard; Middleton, Maarit; Sutinen, Raimo; Ojala, Antti; Mattila, Jussi; Nordbäck, Nicklas; Palmu, Jukka-Pekka; Tiljander, Mia; Ruskeeniemi, Timo, 2019: Hyperspectral outcrop models for palaeoseismic studies. In: The Photogrammetric Record, Band 34, 168: 385 - 407, DOI: 10.1111/phor.12300.
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The traditional study of palaeoseismic trenches, involving logging, stratigraphic and structural interpretation, can be time consuming and affected by biases and inaccuracies. To overcome these limitations, a new workflow is presented that integrates infrared hyperspectral and photogrammetric data to support field-based palaeoseismic observations. As a case study, this method is applied on two palaeoseismic trenches excavated across a post-glacial fault scarp in northern Finnish Lapland. The hyperspectral imagery (HSI) is geometrically and radiometrically corrected, processed using established image processing algorithms and machine learning approaches, and co-registered to a structure-from-motion point cloud. HSI-enhanced virtual outcrop models are a useful complement to palaeoseismic field studies as they not only provide an intuitive visualisation of the outcrop and a versatile data archive, but also enable an unbiased assessment of the mineralogical composition of lithologic units and a semi-automatic delineation of contacts and deformational structures in a 3D virtual environment.
Résumé
L'étude traditionnelle des tranchées paléosismiques, impliquant l'enregistrement des coupes et l'interprétation stratigraphique et structurelle, peut prendre beaucoup de temps et être entachée de biais et d'inexactitudes. Pour surmonter ces limites, une nouvelle méthodologie est présentée, intégrant des données photogrammétriques et hyperspectrales infrarouges en appui aux observations paléosismiques de terrain. Comme étude de cas, cette méthode est appliquée à deux tranchées paléosismiques creusées à travers un escarpement de faille post-glaciaire dans le nord de la Laponie finlandaise. L'imagerie hyperspectrale (HSI) est corrigée géométriquement et radiométriquement, traitée à l'aide d'algorithmes classiques de traitement d'images et d'apprentissage machine, et recalée sur un nuage de points photogrammétrique. Les modèles virtuels d'affleurements améliorés par HSI constituent un complément utile aux études paléosismiques de terrain, car ils fournissent non seulement une visualisation intuitive de l'affleurement et une archive de données facile d'emploi, mais permettent également une évaluation non biaisée de la composition minéralogique d'unités lithologiques ainsi qu'une délimitation semi-automatique des contacts et des structures de déformation dans un environnement virtuel 3D.
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geologyhyperspectral imaging
outcrop models
palaeoseismology
remote sensing
SfM photogrammetry
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