中國(guó)東南地區(qū)隱性滑坡遙感識(shí)別研究

馮杭建，周愛(ài)國(guó)，唐小明，俞劍君

1) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，中國(guó)武漢，430074；2) 浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，中國(guó)杭州，310007；3) 南洋理工大學(xué)，639798, 新加坡

內(nèi)容提要: 我國(guó)東南地區(qū)植被發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)模小，以淺層的殘坡積層滑坡為主，采用傳統(tǒng)遙感解譯方法識(shí)別此類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害存在困難。為提高東南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查的工作效率和正確性，提出了隱性滑坡遙感解譯技術(shù)方法，其解譯的直接目標(biāo)不是地質(zhì)災(zāi)害體本身，而是隱性滑坡，即地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的邊坡或斜坡。其技術(shù)路線包括：遙感解譯GIS工作環(huán)境創(chuàng)建、易發(fā)程度初步分析、建立解譯規(guī)則、確定解譯點(diǎn)位和解譯區(qū)段及劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)等內(nèi)容。該方法在淳安縣1:50000農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，采用0.5m和1.0m分辨率的航片和5m×5m分辨率的DEM數(shù)據(jù)，基于ArcGIS平臺(tái)創(chuàng)建了解譯環(huán)境，共確定解譯點(diǎn)位3025個(gè)和解譯區(qū)段969個(gè)，劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)面積約914.18km2。經(jīng)過(guò)野外實(shí)地調(diào)查，共確定地質(zhì)災(zāi)害隱患和不穩(wěn)定斜坡283處，其中位于解譯區(qū)段內(nèi)的隱患或者不穩(wěn)定斜坡共計(jì)199處，占總數(shù)的70.3%；位于重點(diǎn)調(diào)查區(qū)內(nèi)的隱患或者不穩(wěn)定斜坡共計(jì)264處，占總數(shù)的93.3%。ROC計(jì)算結(jié)果表明隱性滑坡遙感解譯的正確率為92.9%。野外調(diào)查及驗(yàn)證結(jié)果說(shuō)明，隱性滑坡遙感解譯技術(shù)方法能夠合理地劃定解譯區(qū)段和重點(diǎn)調(diào)查區(qū)范圍，從而有效地指導(dǎo)野外調(diào)查工作，該成果可為我國(guó)東南沿海地區(qū)如浙江省等地區(qū)的大比例尺地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查提供參考。

遙感技術(shù)因其具有時(shí)效性好、宏觀性強(qiáng)、信息豐富等特點(diǎn)，已成為重大自然災(zāi)害調(diào)查分析和災(zāi)情評(píng)估的一種重要技術(shù)手段。國(guó)外遙感技術(shù)作為一種空間數(shù)據(jù)快速獲取手段，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于滑坡編錄和制圖(Guzzetti et al., 2012; Ahmed et al., 2014)、滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和區(qū)劃(Kouli et al.,2010; Akbar et al.,2011; Akgun et al., 2012; Kirschbaum et al., 2012; Erener et al.,2013)、滑坡敏感性評(píng)價(jià)和制圖(Chauhan et al., 2010; Pradhan et al., 2010; Reis et al., 2012; Nourani et al., 2014)、地震次生滑坡災(zāi)害調(diào)查(Pareek et al., 2013; Gorum et al.,2013; Xu Chong et al.，2014a)等。有研究者(Cheng Gong et al., 2013; Martha et al., 2013)進(jìn)行了自動(dòng)化遙感解譯的研究，取得了一定的成果，但總體而言，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)還不成熟，地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯仍主要以目視解譯為主，結(jié)合GIS空間分析運(yùn)算等自動(dòng)化技術(shù)輔助解譯工作，以減少目視解譯的工作強(qiáng)度，提高解譯的工作效率。

目前國(guó)內(nèi)遙感技術(shù)在公路、水利水電、單體地質(zhì)災(zāi)害以及區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用已日趨廣泛和成熟(張明華，2005；王治華，2006；喻林青等，2006；石菊松等，2007；謝韜等，2007；徐剛等，2008；梁京濤等，2012)。特別是近年來(lái)，在“5·12”汶川地震(黃潤(rùn)秋等，2008；蘇鳳環(huán)等，2008；黃庭等，2009；許沖等，2009；許沖等，2010；Gorum et al.，2011；Xu Chong et al.，2014b)、玉樹(shù)地震(許沖等，2011；Xu Chong et al.，2010)、“4·20”蘆山地震(常鳴等，2013；崔鵬等，2013；黃潤(rùn)秋等，2013；許沖等，2013a；Xu Chong et al.，2014c)、2013年甘肅岷縣漳縣6.6級(jí)地震(許沖等，2013b；許沖等，2013c)等地震誘發(fā)崩滑流次生地質(zhì)災(zāi)害，以及甘肅舟曲特大泥石流(胡凱衡等，2010；Wang G L, 2013)等重大地質(zhì)災(zāi)害的快速解譯、災(zāi)情評(píng)估和災(zāi)害發(fā)育特征、分布規(guī)律等研究方面，遙感技術(shù)都發(fā)揮了前所未有的重要作用。

我國(guó)目前正在開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)1:50000崩塌滑坡泥石流詳細(xì)調(diào)查，中國(guó)地調(diào)局專(zhuān)門(mén)編制了《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范(1:50000)》，其強(qiáng)調(diào)遙感技術(shù)的應(yīng)用。在延安市寶塔區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查示范項(xiàng)目(張茂省等，2011)，以及陸續(xù)開(kāi)展的四川瀘定縣、石棉縣等地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查中(張景華等，2009；張景華等，2011)，遙感調(diào)查均貫穿于詳細(xì)調(diào)查工作的室內(nèi)和野外工作的全過(guò)程，取得了良好的應(yīng)用效果。

綜上不難發(fā)現(xiàn)，遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中應(yīng)用較為成功的區(qū)域，主要為我國(guó)西部地區(qū)特別是震區(qū)，這些區(qū)域具有共性的特點(diǎn)是：地表裸露程度一般較高，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)模普遍較大，災(zāi)害體在遙感影像上反應(yīng)比較明顯，容易以人機(jī)交互的方式進(jìn)行目視識(shí)別。然而，我國(guó)東南沿海地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件與西部地區(qū)差別較大，其山區(qū)植被發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害多為房屋、道路建設(shè)等切坡活動(dòng)引發(fā)，多數(shù)滑坡為淺層的殘坡積層滑坡。由于東南沿海地區(qū)殘坡積層的厚度一般較小，特別是火山巖覆蓋區(qū)，一般小于1m，導(dǎo)致滑坡災(zāi)害發(fā)育規(guī)模普遍很小，如浙江省規(guī)模小于10000m3的滑坡數(shù)量，約占總數(shù)的78.1%(王永，2012)。浙江省2013年發(fā)生的778起突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害中，規(guī)模為小型的占98.7%?。如此小規(guī)?；孪胪ㄟ^(guò)遙感解譯來(lái)直接識(shí)別，現(xiàn)有遙感技術(shù)下實(shí)現(xiàn)難度很大。因此，目前遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作中的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)在我國(guó)東南沿海地區(qū)可能并不完全適用。

2005～2008年，浙江省開(kāi)展了全省48個(gè)山區(qū)縣市小流域泥石流地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，有過(guò)一些遙感解譯應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和探索(馮杭建等，2008；唐小明等，2008)，但其主要是針對(duì)泥石流單一災(zāi)種而言。從整體上來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)東南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域調(diào)查工作中遙感技術(shù)應(yīng)用研究程度還不高，因此探索一條符合浙江省等我國(guó)東南沿海地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作中遙感技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)路線，就成了一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。浙江省于2012年全面開(kāi)展了1:50000縣(市、區(qū))農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，本文通過(guò)總結(jié)浙江省淳安縣農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作中遙感技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，提出隱性滑坡遙感解譯技術(shù)方法，以提高野外調(diào)查的工作效率和準(zhǔn)確率，旨在為浙江省其他縣市以及我國(guó)東南沿?；蚱渌?lèi)似地區(qū)開(kāi)展大比例尺地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查起到拋磚引玉的作用。

1 隱性滑坡遙感解譯技術(shù)路線

1.1 思路與流程

我國(guó)東南沿海山區(qū)植被發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害具有規(guī)模小、多為切坡人類(lèi)活動(dòng)引發(fā)等特點(diǎn)，直接目視遙感解譯這些地質(zhì)災(zāi)害體存在困難。針對(duì)此問(wèn)題，提出隱性滑坡遙感解譯技術(shù)方法，其主要思想為：遙感解譯的直接目標(biāo)不是地質(zhì)災(zāi)害體本身，而是隱性滑坡，即地質(zhì)災(zāi)害較易發(fā)的邊坡或斜坡；通過(guò)應(yīng)用GIS空間分析功能，在遙感影像上疊加地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等要素，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分析或敏感性分析，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)人機(jī)交互，以推理預(yù)測(cè)的方式，解譯出對(duì)居民點(diǎn)、道路、重要工程設(shè)施等威脅較大的邊坡或斜坡，據(jù)此劃定解譯點(diǎn)位、解譯區(qū)段和地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)調(diào)查區(qū)作為野外重點(diǎn)調(diào)查的依據(jù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“隱性”的直接含義即通過(guò)坡度、巖性、構(gòu)造等諸多影響因素預(yù)測(cè)推理出地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的區(qū)域，而并不是直接解譯災(zāi)害體本身。隱性滑坡遙感解譯強(qiáng)調(diào)GIS空間分析和高精度遙感影像及DEM數(shù)據(jù)的應(yīng)用，以數(shù)據(jù)挖掘的方式確定隱性滑坡的區(qū)段和點(diǎn)位。

圖1為隱性滑坡遙感解譯的技術(shù)路線和流程，解譯工作貫穿地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作的始終，其主要步驟有5個(gè)：①創(chuàng)建遙感解譯GIS工作環(huán)境；②初步易發(fā)程度分析即敏感性分析；③建立解譯規(guī)則；④確定解譯點(diǎn)位和解譯區(qū)段及劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)；⑤遙感解譯野外調(diào)查和驗(yàn)證。

1.2 創(chuàng)建遙感解譯GIS工作環(huán)境

目前，實(shí)際遙感目視解譯中存在的問(wèn)題主要有：過(guò)度依賴(lài)影像的色彩、紋理、陰影、位置等解譯要素，片面追求影像的解譯標(biāo)志，DEM、DTM數(shù)據(jù)的利用程度低，DEM、GIS空間分析、3D可視化等新的技術(shù)方法的應(yīng)用較少等(石菊松，2008)。為解決上述問(wèn)題，隱性滑坡遙感解譯技術(shù)強(qiáng)調(diào)GIS空間分析和高精度遙感影像及DEM數(shù)據(jù)的應(yīng)用，基于GIS軟件平臺(tái)創(chuàng)建遙感解譯GIS工作環(huán)境。圖2為基于ArcGIS軟件平臺(tái)構(gòu)建的遙感解譯GIS工作環(huán)境，主要由空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間分析工具、人機(jī)交互界面環(huán)境等組成，遙感解譯最終的輸出成果為遙感影像圖、坡度分析圖和地形地質(zhì)圖等野外工作手圖，解譯的人機(jī)交互界面可以是平面的ArcMap工作環(huán)境，也可以是ArcScene構(gòu)建的3D虛擬環(huán)境。

圖1 隱性滑坡遙感解譯工作方法和流程Fig. 1 The methodology and workflow of remote sensing interpretation of implicit landslides

解譯GIS工作環(huán)境的核心是空間數(shù)據(jù)庫(kù)和空間分析，空間數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)調(diào)高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)、高精度DEM數(shù)據(jù)和其他地形、地質(zhì)、災(zāi)害等多源數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，如DEM數(shù)據(jù)采用5m×5m分辨率、基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)采用1:1萬(wàn)比例尺精度，遙感影像采用0.5m分辨率航片等，并采用坡度、坡向、Hydrology、各類(lèi)矢量柵格空間算子等空間分析工具進(jìn)行計(jì)算，形成坡度圖、坡向圖、hillshade、流域邊界等中間分析結(jié)果存儲(chǔ)入空間數(shù)據(jù)庫(kù)，以輔助半人工解譯。解譯的最終成果存入解譯成果數(shù)據(jù)庫(kù)，并將其疊加到野外工作手圖上進(jìn)行紙質(zhì)圖件輸出。

1.3 初步易發(fā)程度即敏感性分析

圖2 基于GIS的遙感解譯工作環(huán)境架構(gòu)Fig. 2 The GIS-based architecture of remote sensing interpretation working environment

初步地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分析即敏感性分析，并非進(jìn)行真正意義上的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度區(qū)劃，因?yàn)橐酝_(kāi)展的縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃、歷年地質(zhì)災(zāi)害排查、地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃等成果數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)精度還無(wú)法滿足1:50000比例尺地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查評(píng)價(jià)與區(qū)劃的要求。因此，初步易發(fā)程度分析，主要是對(duì)歷年積累的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，如地質(zhì)災(zāi)害與坡度、坡向、地層、構(gòu)造、土地利用、水系和人類(lèi)活動(dòng)等之間統(tǒng)計(jì)關(guān)系分析，提出后續(xù)遙感解譯的要點(diǎn)，即建立遙感解譯規(guī)則，如采用多大的坡度值來(lái)定義易發(fā)坡體等。同時(shí)，根據(jù)解譯要點(diǎn)的要求，通過(guò)GIS空間分析功能，為遙感解譯準(zhǔn)備好坡度圖、坡向圖、流域邊界(山脊線)、Hillshade、建構(gòu)筑物所處坡度、水系和斷層緩沖區(qū)等中間成果數(shù)據(jù)。另外，若有大比例尺如1:10000鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度編圖成果，也可疊加進(jìn)來(lái)輔助解譯。

圖3為采用ArcGIS ModelBuild可視化建模工具自動(dòng)化、流程化分析建筑構(gòu)物與地形坡度的關(guān)系，得出結(jié)果將輔助人工目視解譯。

圖3 建筑物與坡度圖疊加空間分析(ModelBuilder可視化建模工具)Fig. 3 Spatial analysis of intersection between buildings and the slope map using ModelBuilder (a visualization modeling tool)

1.4 建立解譯規(guī)則

在通常的地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯中，一般需要建立災(zāi)害體的解譯標(biāo)志。由于東南沿海地區(qū)直接識(shí)別災(zāi)害體難度大，因此在隱性滑坡遙感解譯中，并不建立災(zāi)害體解譯標(biāo)志，而是在易發(fā)程度初步分析的基礎(chǔ)上，按照調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律和特點(diǎn)建立解譯規(guī)則，通過(guò)坡度、地形、植被等影響要素，間接地預(yù)測(cè)判斷出哪些空間位置可能存在易發(fā)并且威脅較大的邊坡或斜坡。例如針對(duì)浙江省地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育以及地形地貌的特點(diǎn)，總結(jié)歸納出一些通用解譯規(guī)則，如：“以人為本”，樹(shù)立風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，突出重點(diǎn)；重點(diǎn)關(guān)注高陡邊坡和坡度較大自然斜坡；重點(diǎn)關(guān)注災(zāi)害，對(duì)歷史已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域重點(diǎn)解譯，地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)以上區(qū)域，應(yīng)劃定為解譯區(qū)段；重點(diǎn)關(guān)注道路沿線建筑和近年新建構(gòu)筑物；重點(diǎn)關(guān)注大型開(kāi)挖工程建設(shè)等。

1.5 確定解譯點(diǎn)位和解譯區(qū)段及劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)

解譯點(diǎn)位指的是地質(zhì)災(zāi)害最易發(fā)且風(fēng)險(xiǎn)最大的空間點(diǎn)位置，野外調(diào)查需重點(diǎn)定點(diǎn)記錄；解譯區(qū)段指的是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)且風(fēng)險(xiǎn)較大的斜坡體或人工邊坡所處空間范圍，是野外調(diào)查的核心地段和區(qū)域，需重點(diǎn)穿越調(diào)查；將解譯區(qū)段沿著交通干線等連接成片，或?qū)⑾嗤刭|(zhì)環(huán)境條件的區(qū)域合并，即為重點(diǎn)調(diào)查區(qū)。

1.5.1 解譯點(diǎn)位、解譯區(qū)段和重點(diǎn)調(diào)查區(qū)的關(guān)系

解譯點(diǎn)位、解譯區(qū)段和重點(diǎn)調(diào)查區(qū)是逐漸遞進(jìn)的關(guān)系，一個(gè)解譯區(qū)段內(nèi)可包含多個(gè)解譯點(diǎn)位，而一個(gè)重點(diǎn)調(diào)查區(qū)可包含多個(gè)解譯區(qū)段(圖4)。

圖4 解譯點(diǎn)位、解譯區(qū)段與重點(diǎn)調(diào)查區(qū)關(guān)系圖Fig. 4 The relationship between interoperation points, zones and important survey regions

圖5為淳安縣中洲鎮(zhèn)遙感解譯成果圖，從圖中可以看出解譯點(diǎn)位、解譯區(qū)段和重點(diǎn)調(diào)查區(qū)三者之間的相互空間關(guān)系。

圖5 遙感解譯成果圖(淳安縣中洲鎮(zhèn))Fig. 5 The result map of remote sensing interpretation (Zhongzhou town, Chun’an county)

1.5.2 劃定解譯區(qū)段和解譯點(diǎn)位

解譯區(qū)段的劃定，主要是劃定地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)坡體及承災(zāi)體所處的空間范圍。易發(fā)坡體判定的主要依據(jù)是遙感解譯規(guī)則，其中最核心的判定要素是斜坡坡度，如預(yù)先的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分析認(rèn)為斜坡坡度在25°～50°范圍地質(zhì)災(zāi)害最易發(fā)，則將該坡度范圍斜坡劃定為易發(fā)坡體。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)易發(fā)坡體空間展布初步確定承災(zāi)體、危險(xiǎn)區(qū)范圍等內(nèi)容，據(jù)此劃定解譯區(qū)段。

解譯點(diǎn)位是在解譯區(qū)段劃定的基礎(chǔ)上，在最易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置布設(shè)，一般位于斜坡最陡位置。浙江農(nóng)村山區(qū)房前屋后的人工邊坡，規(guī)模一般較小，高度一般在5m以下；近年新建的一些房屋，特別是沿道路沿線的新建房屋，邊坡高度可能會(huì)稍大。若以影像紋理、色彩等來(lái)識(shí)別這些邊坡，難度較大，因此人工邊坡的判定，主要是根據(jù)易發(fā)坡體分布、地形坡度、建筑構(gòu)物的布局、交通線路等來(lái)推斷人工邊坡可能分布的區(qū)域。圖6為淳安縣梓桐鎮(zhèn)河聯(lián)村解譯區(qū)段及解譯點(diǎn)的劃定結(jié)果。

圖6 解譯區(qū)段及解譯點(diǎn)的劃定(淳安縣梓桐鎮(zhèn)河聯(lián)村)Fig. 6 Determination of interpretation points and zones (Heliang village, Zhitong town, Chun’an county)

1.6 遙感解譯野外調(diào)查與驗(yàn)證

室內(nèi)的遙感解譯工作，是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性較大區(qū)域即隱性滑坡的一個(gè)預(yù)測(cè)和劃定過(guò)程，并非真正確定地質(zhì)災(zāi)害隱患及不穩(wěn)定斜坡，隱患或不穩(wěn)定斜坡的最終確定，需通過(guò)野外調(diào)查來(lái)完成。對(duì)于野外確認(rèn)的隱患或不穩(wěn)定斜坡，還需在現(xiàn)場(chǎng)圈定其規(guī)模范圍、危險(xiǎn)區(qū)、承災(zāi)體范圍，并劃定重點(diǎn)巡查區(qū)范圍、撤離路線和避險(xiǎn)場(chǎng)所等內(nèi)容，具體邊坡高度、坡度、坡長(zhǎng)等特征參數(shù)也需在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。在出野外調(diào)查之前，需事先將解譯成果轉(zhuǎn)繪到地形地質(zhì)圖、坡度分析圖和遙感分析圖等野外工作手圖上，而在野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，則需將現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查內(nèi)容如危險(xiǎn)區(qū)、受威脅房屋、巡查路線等繪制至遙感圖等手圖上，并及時(shí)整理錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 研究區(qū)概況

圖7 研究區(qū)位置圖(浙江省淳安縣)Fig. 7 The map of study area (Chun’an county, Zhejiang province)

本次研究區(qū)實(shí)例為浙江省淳安縣，位于浙江省西部，杭州市西南(圖7)，地理坐標(biāo)為：北緯29°11′～30°02′，東經(jīng)118°20′～119°20′。淳安縣是浙江省面積最大的縣，總面積4427km2，其中千島湖水域面積573km2。研究區(qū)是浙江省地層出露最為齊全的地區(qū)之一，除三疊系、古近系和新近系外，從元古宙至新生代地層均有分布。其中南華系—石炭系發(fā)育較齊全，出露面積較大，中元古界、新元古界青白口系和二疊系、侏羅系—白堊系及第四系等僅局部地段有零星分布。

2.2 解譯環(huán)境構(gòu)建

(1) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：研究區(qū)遙感解譯工作GIS平臺(tái)選擇ArcGIS10.0，由于淳安縣面積較大，所涉及空間數(shù)據(jù)近65G，為了利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)硬件條件，同時(shí)考慮解譯人員分工協(xié)作的方便，數(shù)據(jù)采用以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位的方式進(jìn)行組織。解譯環(huán)境選擇使用高精度的遙感影像及DEM數(shù)據(jù)，遙感影像有0.5m和1.0m分辨率的航空影像正射圖，DEM數(shù)據(jù)精度為1:10000比例尺。其他主要還有數(shù)據(jù)1:10000比例尺精度地形數(shù)據(jù)，1:50000和1:200000地質(zhì)背景數(shù)據(jù)和各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果數(shù)據(jù)。

(2) 數(shù)據(jù)組織和管理：根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型、工作目的等的不同，分類(lèi)型、分格式、分目錄進(jìn)行遙感解譯工作數(shù)據(jù)組織和管理，以宋村鄉(xiāng)為例，其數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8。

圖8 解譯數(shù)據(jù)組織和管理(宋村鄉(xiāng))Fig. 8 Data structure of interpretation database (Songcun township)

2.3 解譯過(guò)程及結(jié)果

(1) 確定易發(fā)坡體坡度：斜坡坡度是地質(zhì)災(zāi)害最重要的影響因素之一。易發(fā)坡體坡度范圍的確定，主要依據(jù)淳安縣歷史災(zāi)害信息以及相關(guān)調(diào)查成果資料。據(jù)2001年《淳安縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及區(qū)劃報(bào)告》?統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)調(diào)查確定的488處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中，斜坡坡度>50°的在220處以上，25°～50°的斜坡近140處，坡度大于25°的災(zāi)害占總數(shù)的73.8%。據(jù)2010年《淳安縣地質(zhì)災(zāi)害隱患再排查總結(jié)報(bào)告》以及多年的汛期排查報(bào)告，滑坡大多數(shù)發(fā)生于25°以上的斜坡，崩塌多發(fā)生在坡度為45～80°的陡坡。因此，淳安縣遙感解譯將易發(fā)坡體臨界坡度定為25°。

(2) 解譯過(guò)程：淳安縣地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯過(guò)程，是按照隱性滑坡遙感解譯的技術(shù)路線，逐個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)完成解譯。解譯工作通過(guò)以下兩個(gè)遍歷過(guò)程，做到縣域范圍農(nóng)村山區(qū)居民點(diǎn)全覆蓋解譯，這兩個(gè)過(guò)程是：① 居民點(diǎn)名稱(chēng)遍歷：以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，選擇出所有居民點(diǎn)名稱(chēng)，包括行政村、自然村等地名，對(duì)其遍歷一遍，逐個(gè)居民點(diǎn)解譯；② 易發(fā)坡體遍歷：以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，從1:10000地形圖中提取所有建構(gòu)筑物(居民點(diǎn)房屋等)多邊形，構(gòu)建10m緩沖區(qū)，通過(guò)與坡度圖的疊加分析，自動(dòng)計(jì)算出所有坡度大于25°以上的多邊形，對(duì)其遍歷一遍，確保每個(gè)建構(gòu)筑物都能夠解譯到。

(3) 解譯結(jié)果：項(xiàng)目組共完成了淳安縣所有23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的遙感解譯工作，共確定解譯點(diǎn)位3025個(gè)，解譯區(qū)段969處(圖9a)，面積74.6km2，約占淳安縣陸域總面積的1.9%。以遙感解譯成果為基礎(chǔ)，劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)和一般調(diào)查區(qū)(圖9b)，其中重點(diǎn)調(diào)查區(qū)總面積約914.18km2(包括所有解譯區(qū)段)，約占陸域總面積的23.7%，一般調(diào)查區(qū)總面積約2939.8km2，約占陸域總面積的76.3%。

圖9 基于地名和緩沖區(qū)的遙感解譯遍歷Fig. 9 Iterative remote sensing interpretation based on place names and buffers

2.4 野外調(diào)查結(jié)果及驗(yàn)證

根據(jù)遙感解譯成果，項(xiàng)目組開(kāi)展了為期半年的地質(zhì)災(zāi)害野外詳細(xì)調(diào)查工作，主要遵循技術(shù)規(guī)范為中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范(1：50000)》和浙江省國(guó)土資源廳《浙江省農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)補(bǔ)充技術(shù)要求》。共確定地質(zhì)災(zāi)害隱患和不穩(wěn)定斜坡283處(圖10)。其中，地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)134處，滑坡隱患、滑坡隱患和泥石流隱患分別為78處、37處和19處。其中，位于解譯區(qū)段內(nèi)的隱患或者不穩(wěn)定斜坡共計(jì)199處，約占總數(shù)的70.3%；位于重點(diǎn)調(diào)查區(qū)內(nèi)的隱患或者不穩(wěn)定斜坡共計(jì)264處，約占總數(shù)的93.3%。

有效性驗(yàn)證指的是對(duì)分區(qū)結(jié)果的可靠性、真實(shí)性或者說(shuō)分區(qū)結(jié)果與實(shí)際情況一致性的檢驗(yàn)，是危險(xiǎn)性區(qū)劃及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的難點(diǎn)(石菊松等，2009)。有學(xué)者(許沖等，2012；Xu Chong et al.，2012)采用地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量百分比累加—危險(xiǎn)性面積百分比累積曲線下面積法來(lái)評(píng)價(jià)滑坡空間預(yù)測(cè)的合理性，本文主要參考該方法進(jìn)行遙感解譯合理性分析，運(yùn)用地質(zhì)災(zāi)害隱患和不穩(wěn)定斜坡數(shù)量百分比累加—調(diào)查區(qū)面積百分比累積曲線下面積法，對(duì)解譯結(jié)果的正確率進(jìn)行定量檢驗(yàn)。將淳安縣域范圍按照解譯區(qū)段、重點(diǎn)調(diào)查區(qū)(包括解譯區(qū)段)和一般調(diào)查區(qū)進(jìn)行分段，各分段內(nèi)所含災(zāi)害點(diǎn)百分比采用單位面積均值化處理，構(gòu)建的解譯區(qū)類(lèi)型面積百分比累加與災(zāi)害點(diǎn)百分比累積曲線，即結(jié)果評(píng)價(jià)曲線圖如圖12所示。其中兩個(gè)重要拐點(diǎn)為：① 1.9%的解譯區(qū)段面積內(nèi)包含70.3%的災(zāi)害點(diǎn)；② 23.7%的重點(diǎn)調(diào)查區(qū)面積內(nèi)包含93.3%的災(zāi)害點(diǎn)。用曲線下面積百分比來(lái)定量衡量評(píng)價(jià)結(jié)果的正確率，結(jié)果表明隱性滑坡遙感解譯的正確率為92.9%。

圖10 淳安縣遙感解譯成果圖: (a)解譯區(qū)段分布圖；(b)重點(diǎn)調(diào)查區(qū)和一般調(diào)查區(qū)分布圖Fig. 10 Remote sensing interpretation result maps of Chun’an: (a) the map of interoperation zones; (b) the map of important survey regions and ordinary survey regions

圖11 淳安縣地質(zhì)災(zāi)害隱患和不穩(wěn)定斜坡分布圖Fig. 11 The map of geohazards and unstable slopes in Chun’an

圖12 遙感解譯結(jié)果評(píng)價(jià)曲線圖Fig. 12 Success rate for results of remote sensing interpretation

3 結(jié)論與討論

(1)我國(guó)東南沿海地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害具有發(fā)育規(guī)模小、所在山區(qū)植被發(fā)育等特點(diǎn)，傳統(tǒng)遙感目視解譯方法對(duì)此類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的解譯存在困難。針對(duì)該問(wèn)題，提出了隱性滑坡遙感解譯的思路和技術(shù)路線，對(duì)主要工作流程，包括創(chuàng)建遙感解譯GIS工作環(huán)境、初步易發(fā)程度分析即敏感性分析、建立解譯規(guī)則、確定解譯點(diǎn)位和解譯區(qū)段及劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)、遙感解譯野外調(diào)查和驗(yàn)證等內(nèi)容，進(jìn)行了較為系統(tǒng)的論述。

(2)隱性滑坡遙感解譯方法在我國(guó)東南浙江淳安縣1:50000農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。在基于ArcGIS10.0平臺(tái)的解譯工作環(huán)境下，通過(guò)解譯工作，共確定解譯點(diǎn)位3025個(gè)和解譯區(qū)段969個(gè)，在此基礎(chǔ)上，劃定重點(diǎn)調(diào)查區(qū)面積約914.18km2。經(jīng)過(guò)野外實(shí)地調(diào)查，共確定地質(zhì)災(zāi)害隱患和不穩(wěn)定斜坡283處，其中位于解譯區(qū)段內(nèi)的的隱患點(diǎn)或者不穩(wěn)定斜坡共計(jì)199處，占總數(shù)的70.3%；位于重點(diǎn)調(diào)查區(qū)內(nèi)的隱患點(diǎn)或者不穩(wěn)定斜坡共計(jì)264處，占總數(shù)的93.3%。

(3)隱性滑坡遙感解譯的對(duì)象是隱性滑坡，即地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的邊坡或斜坡，其主要的工作任務(wù)是劃定隱性滑坡所在的區(qū)域范圍即解譯區(qū)段，將其作為野外調(diào)查的重點(diǎn)地段。如果在最終較小面積的解譯區(qū)段里使得包含的實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量最大化，那么這個(gè)解譯結(jié)果是較合理的，它能提高野外調(diào)查工作效率并優(yōu)化有限的人力物力資源的分配。通過(guò)淳安縣實(shí)例研究，其最終的解譯區(qū)段總面積僅約占淳安縣陸域總面積的1.9%，但卻包含了約70.3%的地質(zhì)災(zāi)害隱患和不穩(wěn)定斜坡。驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果表明隱式遙感解譯的正確率為92.91%，證明解譯結(jié)果比較理想，能有效的指導(dǎo)野外實(shí)際調(diào)查工作。

(4)我國(guó)東南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要以切坡引發(fā)的小規(guī)模淺層滑坡為主，因此在大比例尺的地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查中，采用高分辨率的遙感數(shù)據(jù)和高精度的DEM數(shù)據(jù)是必要的，淳安縣的遙感解譯采用了0.5m和1.0m分辨率的航片和5m×5m分辨率的DEM數(shù)據(jù)，并且還疊加了1:10000比例尺的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)，實(shí)際調(diào)查的結(jié)果證明，該數(shù)據(jù)配置能較好的滿足1:50000比例尺精度的農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查。

(5)地質(zhì)災(zāi)害的解譯精度受遙感數(shù)據(jù)分辨率的影響較大，許沖等(2013d)提出了一種基于遙感影像空間分辨率的地震滑坡編目誤差分析方法，由于本文并不直接對(duì)災(zāi)害體進(jìn)行解譯，而是對(duì)野外重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域的劃定，從而在有限的人力物力條件下盡可能提高野外調(diào)查工作的效率，目前無(wú)法直接使用類(lèi)似的指標(biāo)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)工作。如何設(shè)計(jì)客觀合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)考察遙感影像精度對(duì)隱性滑坡遙感解譯結(jié)果的影響，是今后一個(gè)有意義的研究課題。

(6)雖然隱性滑坡遙感解譯技術(shù)方法在淳安縣的農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查中得到了較好的應(yīng)用，但仍有改進(jìn)的空間，比如遙感解譯應(yīng)引入并強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管理的理念，強(qiáng)調(diào)農(nóng)村房屋結(jié)構(gòu)、樓層等承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)信息的獲??；盡可能利用DEM等數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，輔助斜坡威脅范圍的劃定等；易發(fā)邊坡或斜坡體劃定能夠更加智能化、流程化，以提高解譯的工作效率和正確性。對(duì)于本文所提出方法在我國(guó)西部及國(guó)外其他地區(qū)的應(yīng)用和驗(yàn)證還有待后續(xù)研究進(jìn)一步深入探索。

注 釋 / Notes.

? 浙江省國(guó)土資源廳. 2014. 浙江省地質(zhì)環(huán)境公報(bào)(2013年度).

? 浙江省地質(zhì)調(diào)查院. 2001. 淳安縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及區(qū)劃報(bào)告.