遙感技術(shù)在復(fù)雜地區(qū)管道線路遴選中的應(yīng)用

申晉利，錢凱俊，張強，穆青，于世勇，邢學(xué)文

(中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

1 引 言

遙感技術(shù)從上世紀(jì)60年代誕生以來，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦業(yè)、地質(zhì)、軍事、油氣等領(lǐng)域，充分顯示了遙感技術(shù)的實用性和先進性。遙感技術(shù)在油氣長輸管道中的應(yīng)用已十分成熟，但其應(yīng)用階段主要是可研階段[1-4]。本文主要對遙感技術(shù)在油氣長輸管道勘察設(shè)計時的初步設(shè)計時線路比選中的應(yīng)用進行探討和分析。

研究區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，整體位于至今仍活躍的特提斯構(gòu)造域，處于兩個板塊的縫合帶。管道通過的主體地段基本分布在8°～9°地震烈度區(qū)域，除西端是山谷中的小塊平地外，向東延伸基本是在崇山峻嶺和高山峽谷中穿行，兩側(cè)有常年積雪的高大山脈，大部分地區(qū)山高坡陡、溝谷縱橫、河流沖溝密集，在發(fā)生地震、降雨或冰雪融化時極易引發(fā)泥石流和山體滑坡，對管道形成危害。由于研究區(qū)地質(zhì)資料缺乏，地形條件復(fù)雜，遙感數(shù)據(jù)由于其獲取速度快、受限條件少成為主要信息獲取來源。

2 地質(zhì)特征

2.1 數(shù)據(jù)選擇

采用經(jīng)正射校正的SPOT-5融合影像圖，空間分辨率達到2.5m。經(jīng)過合成、鑲嵌、裁剪等處理方法，生成管道兩側(cè)各13km范圍的圖像[5]。

2.2 解譯方法

采用目視解譯法和人機交互解譯法，以后者為主，在三維信息管理系統(tǒng)的解譯平臺上，建立工作區(qū)三維地形模型，并結(jié)合AarGIS、ArcView等軟件平臺，在經(jīng)過統(tǒng)一處理的數(shù)字影像上進行立體仿真解譯，提高解譯準(zhǔn)確度。人機交互解譯法是一種利用計算機技術(shù)直接解譯圈定編圖單位或?qū)⒛恳暯庾g結(jié)果輸入計算機內(nèi)與解譯圖像匹配，并進行修改補充的一種方法。用該方法編制的解譯圖件，編圖單位劃分準(zhǔn)確，邊界誤差小，可提高編圖精度。

3 解譯標(biāo)志

3.1 斷裂解譯標(biāo)志

斷裂解譯大致分為兩類：一類是非活動隱伏或推測斷裂，主要發(fā)育在巖石露頭區(qū)，在第四系覆蓋區(qū)或露頭區(qū)具有不太確定的明顯線性影像特征；另一類是在遙感斷裂解譯的基礎(chǔ)上，充分考慮研究區(qū)的地震烈度圖(國家地震局發(fā)布的全球地震烈度圖)并參考美國國家地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計的近50年以來(1963年～2012年)地震發(fā)生點的數(shù)據(jù)，綜合確定活動斷裂。主要識別和解譯標(biāo)志有：連續(xù)的或斷續(xù)的、首尾有一定對應(yīng)關(guān)系的線性影像結(jié)構(gòu)，明顯的斷層三角面、平直的河流或沖溝，色調(diào)或地貌有明顯差異的界限等(圖1)[6-7]。

圖1 斷裂解譯標(biāo)志

3.2 泥石流解譯標(biāo)志

采用遙感數(shù)據(jù)結(jié)合DEM地形數(shù)據(jù)生成立體影像進行泥石流災(zāi)害解譯。主要根據(jù)色調(diào)、紋理和形態(tài)，在坡度較大、植被稀疏、水系發(fā)育的地區(qū)重點進行解譯(圖2)。

色彩：在融合影像圖上谷坡以暗黑色為主，谷底多為淺色。上游源區(qū)色彩較淺，中部通道區(qū)色彩較深，堆積區(qū)則為淺色調(diào)，以淺白色為主。

影紋：泥石流溝特征影紋圖案為花斑狀，上游源區(qū)及下部堆積區(qū)尤為明顯。

形態(tài)：整條泥石流溝包括形成區(qū)及堆積區(qū)大多構(gòu)成啞鈴狀，源區(qū)常為漏斗形、櫟葉形、瓢狀，溝口堆積體為舌狀或扇狀。

在遙感圖像上還可見到研究區(qū)中部歷史上發(fā)生的泥石流的遺跡。根據(jù)其目前分布位置，將其分為山前泥石流和沖洪積斜坡泥石流。

山前泥石流的解譯標(biāo)志：多發(fā)育在山谷的溝口；溝谷兩側(cè)植被稀疏，坡積物松散；泥石流殘跡規(guī)模較小，呈不規(guī)則片狀、邊緣清晰；色調(diào)、紋理均勻，與周圍地物差異明顯；說明泥石流形成的時間較新，物源成分比較單一，以泥沙為主。

沖洪積斜坡泥石流解譯標(biāo)志：主要分布在山前沖洪積斜坡，地勢相對比較平坦，并與較大河流相伴而生且規(guī)模較大；形態(tài)呈不規(guī)則片狀或團塊狀，與主河道走勢相似；泥石流殘跡邊緣模糊，色調(diào)與周圍地物差異不明顯，表面紋理粗糙；說明物源成分由大小石塊與泥沙混雜組成，搬運距離較遠、能量較大。

圖2 泥石流解譯標(biāo)志

3.3 滑坡解譯標(biāo)志

滑坡體后部一般色彩較深，常形成陰影，為深灰、灰黑色；滑坡中部以亮灰色為主，而前緣多為淺色，常見淺白、淺棕及淺綠色彩。在滑坡兩側(cè)及后緣常可見深色調(diào)呈弧形展布，形成滑坡周界。整體呈現(xiàn)斑塊狀、花斑狀圖案，表面結(jié)構(gòu)粗糙，與周邊影紋差異較大(圖3)?；麦w上植被稀疏或無植被生長，人為活動頻繁，其上及周邊多耕地，下部時有民居及公路切坡，古滑坡滑坡舌常被人為改造。滑體巖層產(chǎn)狀與周圍巖層產(chǎn)狀不連續(xù)。

圖3 滑坡解譯標(biāo)志

4 地形分析

依據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)定和前期工作經(jīng)驗，確定管道兩側(cè)各500m作為重點區(qū)域進行地質(zhì)災(zāi)害情況統(tǒng)計，對管道全線進行分段統(tǒng)計和分析，從而比選優(yōu)良線路。規(guī)模比較大、距離管道較近或者穿越管道位置定為高危險；規(guī)模比較小，坡度比較平緩和距離管道比較近(500m內(nèi))定為中等危險；規(guī)模比較小，距離管道比較遠(大于500m)定為低度危險；

表1 地質(zhì)災(zāi)害危險等級判定表

按照上述標(biāo)準(zhǔn)，對不同的地質(zhì)災(zāi)害都進行危害分級并統(tǒng)計，比較不同路段的災(zāi)害等級及數(shù)量，并據(jù)此進行線路篩選(圖4)。比較1-1和1-2管線，1-1管線兩邊分布的泥石流有9個，規(guī)模較大；滑坡分布有4個。1-2管線兩邊分布泥石流10個，但規(guī)模較小；滑坡分布2個。同時根據(jù)研究區(qū)數(shù)字高程圖像，對兩條比選線路的地形高差起伏進行比較分析，對未來的施工方法及難易程度進行初步選擇和估算，輔助地質(zhì)危害危險等級分析結(jié)果進行最佳管道路線的選擇(圖5、圖6)。

圖4 路段地質(zhì)災(zāi)害分級分布圖

圖5 路段數(shù)字高程圖像

圖6 路段比選線路高程剖面圖

5 結(jié)束語

隨著我國油氣項目海外業(yè)務(wù)的發(fā)展和實施，施工條件更加復(fù)雜，相關(guān)資料較難獲得而相對缺少。遙感數(shù)據(jù)方便快捷、不受限制的獲取條件，為盡快掌握長輸管道施工環(huán)境的現(xiàn)狀、變化及潛在的地質(zhì)危害等信息提供了真實有效的資料。遙感高分數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和普及，更加促進了遙感技術(shù)在管道工程設(shè)計、施工及后期管理維護方面的應(yīng)用。

參考文獻：

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