SPOT 10 m多光譜遙感影像不良地質(zhì)解譯分析

宋明輝

1 概況

新建鐵路寶雞—蘭州客運(yùn)專線元龍—郭家鎮(zhèn)段全長100余千米,該區(qū)段不良地質(zhì)滑坡、泥石流極為發(fā)育,是約束本段鐵路選線的核心因素。區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)主要發(fā)育在第三系泥巖(N)與第四系沖洪積層(Q4)中,屬典型的黃土滑坡區(qū)。

工作中采用了法國SPOT 5高分辨率商業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù),空間分辨率10 m,成像時(shí)間為2008年6月～12月,并參考了工作區(qū)1∶20萬區(qū)域地質(zhì)圖,對(duì)遙感影像進(jìn)行處理和不良地質(zhì)解譯,解譯的范圍包括線路兩側(cè)約5 km的帶狀區(qū)域,經(jīng)過了室內(nèi)解譯、外業(yè)調(diào)查驗(yàn)證、內(nèi)業(yè)修正與成圖3個(gè)階段(見圖 1),成圖面積約2 600 km2,最終提供了1∶5萬遙感不良地質(zhì)解譯圖,為本區(qū)段工程地質(zhì)勘察及線路方案比選提供了重要資料。

2 遙感數(shù)據(jù)處理

包含本工作區(qū)的遙感影像共有4景,首先對(duì)影像進(jìn)行正射校正、空間配準(zhǔn)、影像鑲嵌等處理,在圖像處理程序上首先對(duì)SPOT 4個(gè)波段直方圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較,選用信息量豐富、相關(guān)性較小的4,1,2三個(gè)波段作為進(jìn)一步處理的主要波段,經(jīng)過整體線性拉伸、色彩調(diào)整、對(duì)比度與亮度調(diào)整、局部線性拉伸和色彩增強(qiáng)處理,彩色合成方案的選擇上,當(dāng)對(duì)4,1,2波段分別賦予紅、綠、藍(lán)三色合成假彩色圖像時(shí),所得到的圖像彩色最為豐富,所含信息量最大,地貌信息突出,尤其滑坡形態(tài)明顯,有利于不良地質(zhì)解譯的進(jìn)行,然后根據(jù)搜集的1∶5萬地形圖對(duì)單景遙感影像進(jìn)行幾何精度糾正,使遙感影像和地形圖具有相同的投影和坐標(biāo)系統(tǒng)。最后對(duì)糾正好的影像進(jìn)行鑲嵌、裁切、整體勻色處理等工作,最終將處理好的假彩色圖像作為遙感不良地質(zhì)解譯的基礎(chǔ)圖件。

3 不良地質(zhì)遙感解譯

3.1 建立解譯標(biāo)志

工作區(qū)不良地質(zhì)體主要以滑坡和泥石流為主,通過對(duì)遙感影像及地質(zhì)資料的分析,總結(jié)出本區(qū)遙感影像中滑坡、泥石流的解譯標(biāo)志如下:

1)滑坡、泥石流主要分布于第三系與第四系發(fā)育區(qū),第三系泥巖與第四系接觸帶多為滑坡面。2)可見到明顯的圈椅狀滑坡后壁,且后壁形態(tài),規(guī)模,厚度各不相同(見圖2)。3)滑坡區(qū)的地貌極為紊亂,水系沖溝極為發(fā)育,可見到明顯的雙溝同源現(xiàn)象,非滑坡區(qū)地貌規(guī)整,與滑坡區(qū)界線清晰可辨。4)人類活動(dòng)具有明顯的選擇性,如由于滑坡的存在,梯田的建造具有明顯的不連續(xù)性。5)泥石流一般發(fā)育在深大溝谷中,溝口可明顯見到洪積扇,迫使河道呈弧形拐彎(見圖3)。6)本區(qū)泥石流上游區(qū)一般發(fā)育大規(guī)模的滑坡,成為泥石流物質(zhì)重要的補(bǔ)給源,即滑坡與泥石流緊密相伴生。

3.2 遙感解譯

根據(jù)以上建立的遙感解譯標(biāo)志,并充分挖掘遙感圖像的色調(diào)、紋理、幾何形態(tài)、陰影、水系形態(tài)等信息,在GIS環(huán)境中,對(duì)遙感影像進(jìn)行全面解譯,并遵循先易后難,循序漸進(jìn)原則:1)由整體到局部,由淺到深;2)由已知到未知,從比較了解的地段入手向較陌生的地段推進(jìn);3)先解譯影像清晰部分,后解譯模糊部分;4)先解譯顯露的,后解譯推測(cè)的;5)先解譯大型的,后解譯小型的。解譯過程采用目視方法,人機(jī)交互的方式進(jìn)行,目視解譯方法使得解譯過程融入了個(gè)人專業(yè)知識(shí)和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。解譯過程采用人機(jī)交互方式進(jìn)行,由于不良地質(zhì)信息的解譯需要在不同尺度下進(jìn)行(如規(guī)模大的需在小比例尺下解譯,規(guī)模較小的則需要在大比例尺下解譯),人機(jī)交互方式可滿足不同尺度下的解譯要求,可快速、高效地完成解譯工作,另外人機(jī)交互解譯成果直接以矢量文件存在,便于隨時(shí)修改,也為下一步的成果轉(zhuǎn)繪提供了方便。

3.3 外業(yè)調(diào)查驗(yàn)證

該區(qū)段遙感圖像反映的地質(zhì)信息相對(duì)比較清晰,解譯標(biāo)志明顯,尤其是對(duì)大中型滑坡的解譯有很高的準(zhǔn)確性。由于地質(zhì)情況在圖像上反映的十分清楚,能夠快速判定重點(diǎn)調(diào)查部位和調(diào)查路線,大大提高了野外調(diào)查工作的目的性和測(cè)圖速度,提高了成圖質(zhì)量。

外業(yè)調(diào)查驗(yàn)證時(shí)根據(jù)室內(nèi)解譯的初步結(jié)果、遙感圖像的反映程度和解譯目標(biāo)的復(fù)雜性,在圖像上反映較清晰、地物標(biāo)志識(shí)別好的地段,以驗(yàn)證為目的,結(jié)合詳細(xì)地質(zhì)觀測(cè),充分發(fā)揮了現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工作的直觀和遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì),提高了工作速度。路線經(jīng)過復(fù)雜溝谷和不良地質(zhì)集中發(fā)育地區(qū),則通過地質(zhì)追溯、地質(zhì)觀測(cè)和GPS定位,將觀測(cè)到的不良地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)確定位到遙感圖像上,修正了室內(nèi)解譯存在的謬誤,填補(bǔ)了遺漏的對(duì)工程有影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象。觀測(cè)中作了大量記錄,測(cè)量了不良地質(zhì)要素?cái)?shù)據(jù)(寬度、厚度等),對(duì)一些地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行了照相。最終以遙感影像為背景圖件,提供了1∶5萬工作區(qū)遙感不良地質(zhì)解譯圖,以指導(dǎo)下階段的工程地質(zhì)勘察及方案比選研究。

4 結(jié)語

1)采用SPOT 10 m多光譜遙感數(shù)據(jù)在寶雞—蘭州客運(yùn)專線元龍—郭家鎮(zhèn)段進(jìn)行了遙感不良地質(zhì)解譯,共解譯滑坡396處,泥石流溝11處,外業(yè)驗(yàn)證后準(zhǔn)確率達(dá)85%以上,解譯成果可靠,精度較高,可很好地指導(dǎo)常規(guī)地面調(diào)查工作,從而證明利用SPOT影像解譯西北地區(qū)黃土滑坡是可行的。

2)當(dāng)不良地質(zhì)約束鐵路選線時(shí),SPOT 10 m多光譜遙感數(shù)據(jù)是一個(gè)最佳選擇,該數(shù)據(jù)分辨率中等,尺度適中,非常適合進(jìn)行鐵路預(yù)可研階段或初測(cè)前大面積的地質(zhì)調(diào)查,可滿足1∶5萬工程地質(zhì)解譯需求,應(yīng)大力推廣,普遍應(yīng)用。

[1] 朱亮璞.遙感地質(zhì)學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.

[2] 宋明輝,張占忠.新建鐵路寶雞至蘭州客運(yùn)專線元龍至郭家鎮(zhèn)段初測(cè)前加深地質(zhì)工作——遙感地質(zhì)報(bào)告[R].西安:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2009.