遙感技術(shù)在攸縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

王多兵 姜依然 周進(jìn)

摘 要：文章采用SPOT5遙感影像作為數(shù)據(jù)源，結(jié)合地形圖，建立各種地質(zhì)災(zāi)害解譯標(biāo)志、室內(nèi)初步解譯、野外驗(yàn)證、室內(nèi)詳細(xì)解譯幾個(gè)步驟對(duì)攸縣進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯。結(jié)果表明攸縣共有地質(zhì)災(zāi)害51處，其中滑坡20處，崩塌23處，塌陷7處，泥石流1處，其分布與降雨、地形、斷裂構(gòu)造有密切關(guān)系。

關(guān)鍵詞：攸縣；地質(zhì)災(zāi)害；遙感

1 概述

地質(zhì)災(zāi)害作為一種常見的自然災(zāi)害，其發(fā)生后的遙感影像與周圍地物的形態(tài)、影紋和色調(diào)均有明顯的差別，因此，對(duì)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象均能從遙感影像上直接解譯[2]。首先，利用遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害，利用衛(wèi)星可以實(shí)時(shí)的獲取災(zāi)害發(fā)生地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)，第一時(shí)間獲取災(zāi)害的破壞程度。其次，融合多種數(shù)據(jù)時(shí)，我們可以快速地提取出地質(zhì)災(zāi)害。最后，地質(zhì)災(zāi)害在應(yīng)用遙感技術(shù)時(shí)是應(yīng)用ArcGis、ENVI、ERDAS等技術(shù)平臺(tái)完成的。

文章以SPOT5衛(wèi)星影像作為數(shù)據(jù)源，從遙感影像中提取滑坡、崩塌、塌陷和泥石流地質(zhì)災(zāi)害的各種信息，判定地質(zhì)災(zāi)害的類型、規(guī)模和分布情況，判定其穩(wěn)定性、危害程度和發(fā)展趨勢(shì)，最終為攸縣1：5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳查項(xiàng)目提供指導(dǎo)依據(jù)。

2 區(qū)域概況

攸縣，湖南省株洲市轄縣，地理位置為東緯113°09′09″～113°51′30″，北緯26°46′34″～27°26′30″，總面積2664平方公里，總?cè)丝?6萬(wàn)。

攸縣屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫17.8℃，多年年均降水量1484.2mm，降水集中在4-6月，占全年降水量的45%，年最大降雨量2202.4mm（1997年），年最小降雨量886.3mm（1971年），月最大降雨量577.6mm（1998年7月），日最大降雨量240.2mmmm（2000年9月2日）。

攸縣地貌以山地為主，約占全縣面積的32.3%，其次為崗地，約占全縣面積的31.3%，接下來(lái)依次為平原、丘陵和水面，各占全縣面積的16.9%、16.3%和3.2%[4]。

攸縣位于我國(guó)新華夏系構(gòu)造第Ⅱ巨型隆起帶和第Ⅱ沉降過渡區(qū)，東部為強(qiáng)烈褶皺斷裂隆起區(qū)，中部為斷陷盆地區(qū)，西部為斷裂褶皺區(qū)。區(qū)內(nèi)地層出露較全，除缺失奧陶系、志留系、泥盆系下統(tǒng)、三迭系中、上統(tǒng)、侏羅系上統(tǒng)、上第三系外，自板溪群至第四系均有出露，巖漿巖主要為花崗巖類、玄武巖等。其中沉積巖主要為灰?guī)r、白云巖、砂頁(yè)巖，以白堊系紅層分布面積最廣。變質(zhì)巖以板溪群淺變質(zhì)砂巖、板巖為主。松散巖類主要是沿河谷地帶及山坡分布的第四系，其巖性為粘土、粉質(zhì)粘土、砂礫石層等。

3 遙感數(shù)據(jù)處理

遙感數(shù)據(jù)源采用研究區(qū)SPOT5衛(wèi)星數(shù)據(jù)，為滿足本次調(diào)查工作需要，根據(jù)遙感圖像各波段光譜特征，選擇對(duì)工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境反映較好的三個(gè)波段，選出SPOT321三個(gè)波段進(jìn)行假彩色合成。然后在ENVI和ERDAS圖像處理系統(tǒng)平臺(tái)上對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，以地形圖為基準(zhǔn)，結(jié)合GoogleEarth，選擇地面控制點(diǎn)，進(jìn)行幾何精校正和地理坐標(biāo)配準(zhǔn)，消除遙感圖像的幾何畸變。接著利用SPOT數(shù)據(jù)與全色波段進(jìn)行基于HIS彩色空間交換的方法融合，最終圖像的分辨率為2.5m，該影像基本保留了SPOT的光譜信息，空間分辨率也提高了一倍，各種地質(zhì)、構(gòu)造和地質(zhì)災(zāi)害可通過圖像的光譜信息及紋理特征較好的識(shí)別。最后為了滿足用戶目視解譯和人機(jī)交互式解譯等需要，對(duì)該圖像進(jìn)行反差擴(kuò)展、彩色增強(qiáng)等光譜信息增強(qiáng)的方法。遙感影像處理與制圖流程（圖1）。

4 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

4.1 滑坡地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

斜坡大量巖土體在重力作用下失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，沿一定的滑動(dòng)面（或帶）整體向下滑動(dòng)的現(xiàn)象，稱為滑坡[5]。

（1）滑坡地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在有一定坡度上山坡和呈馬蹄形環(huán)狀地形的山坡上部，并且含水量面積較大的巖土體，均易發(fā)生滑坡。（2）滑坡在遙感影像上多呈弧形、新月形、舌形和三角狀輪廓等各種形態(tài)，滑坡體上錯(cuò)臺(tái)跡象明顯，后緣存在圈椅狀陡壁，前緣常有土體被擠出。（3）在遙感影像上，由人工開挖引起的土質(zhì)滑坡常呈灰白色調(diào)，而其他老滑坡在影像上色調(diào)雜亂，影紋粗糙。本研究區(qū)典型的滑坡有酒埠江白石沖大坡組滑坡（圖2）等。從遙感影像上可以看出，滑坡的形態(tài)近似于半圓形，影像色調(diào)雜亂，呈灰白色間雜著黃色，影紋粗糙。從圖像上可以清晰地觀察到斜坡邊緣，坡體高低起伏，后緣沉降，后緣存在圈椅狀陡壁，基本無(wú)植被生長(zhǎng)，從植被的發(fā)育情況也可以觀察到滑坡邊緣，崩滑碎石土堆積在滑坡前緣，圖像上顯示為黃色，有粗糙感。該滑坡位于公路一側(cè)，是由于切坡修路，引發(fā)公路內(nèi)側(cè)上方的土體下滑以致成災(zāi)，滑體斜長(zhǎng)約65m，寬度20m。

4.2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

陡峻的懸崖上的巨大巖塊在重力作用下，突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現(xiàn)象稱為崩塌[5]。

（1）崩塌地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在由堅(jiān)硬巖石組成的，坡度較大的山坡上，或又人工開挖形成的高陡邊坡上，崩塌體堆積在平緩地帶。（2）崩塌邊緣明顯，呈簸箕狀，表面呈參差狀，基本無(wú)植被生長(zhǎng)，有時(shí)會(huì)伴有裂縫。（3）在遙感影像上，由巖塊直接脫落山體的正在發(fā)展的崩塌呈較淺色調(diào)，基本無(wú)植被生長(zhǎng)；趨于穩(wěn)定的崩塌多呈灰或暗灰色調(diào)，且有少量植物生長(zhǎng)；穩(wěn)定的崩塌多呈深色調(diào)，且有較多的植物生長(zhǎng)。

圖2 酒埠江滑坡圖像和照片（左圖為SPOT5圖像，右圖為照片）

圖3 老漕村崩塌圖像和照片（左圖為SPOT 5圖像，右圖為照片）

本研究區(qū)典型的崩塌有鸞山鎮(zhèn)老漕村上垅組崩塌（圖3）等。從遙感影像上可以看出，崩塌的形態(tài)為扇形，崩塌體上部呈亮灰色，堆積體在坡腳，呈棕灰色、灰色，色調(diào)較沒有發(fā)生崩塌地段淺，且其表面比較粗糙，崩塌體上基本無(wú)植被生長(zhǎng)，從植被發(fā)育情況可在地貌上分辨出災(zāi)害體邊緣。該崩塌位于柳基沖鐵礦區(qū)，由于強(qiáng)降雨，在重力作用、風(fēng)化作用等外力地質(zhì)作用下，巖石不時(shí)與母體分離而產(chǎn)生崩塌。

4.3 塌陷地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

地面塌陷是指地表巖、土體及賦存其中的水、氣所組成的綜合體系，在自然或人為因素作用下，產(chǎn)生各種破壞其穩(wěn)定平衡狀態(tài)的力學(xué)效應(yīng)，導(dǎo)致巖土體覆蓋層向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一種地質(zhì)現(xiàn)象[6]。

（1）塌陷地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在巖溶地區(qū)，以及礦山采礦、過量抽汲地下水或其他人工活動(dòng)造成的地下采空區(qū)。（2）在遙感影像上，色調(diào)雜亂，影紋粗糙，塌陷坑邊緣較清晰。

本研究區(qū)典型的崩塌有黃豐橋鎮(zhèn)嚴(yán)塘村鐘家里組塌陷（圖4）等。從遙感影像上可以看出，塌陷的形態(tài)為橢圓形，塌陷坑邊緣有一定高差的，深色調(diào)的不規(guī)則封閉條帶或環(huán)形帶影像，較為清晰，塌陷坑內(nèi)部呈綠色色調(diào)，影紋粗糙，有植被生長(zhǎng)。

圖4 嚴(yán)塘村塌陷圖像和照片（左圖為SPOT 5圖像，右圖為照片）

4.4 泥石流地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

在山區(qū)，由于暴雨或融雪的急流攜帶著大量固體物質(zhì)（粘土、砂粒、塊石、碎石）沿著溝谷、陡坡急驟下泄的暫時(shí)性山地洪流稱為泥石流[5]。

（1）泥石流地質(zhì)災(zāi)害多分布在地形坡度比較陡，并且匯水面積較大的巖土體。（2）泥石流包含形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個(gè)部分。形成區(qū)多為三面環(huán)山，地形較開闊，出口呈瓢形或漏斗狀，有大量的堆積體，植被不易生長(zhǎng)，常會(huì)伴隨著滑坡、崩塌等其他地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生；流通區(qū)多呈現(xiàn)瓶頸狀或喇叭狀，分布在坡度較陡的山坡，這樣泥石流可以快速直泄；堆積區(qū)多呈現(xiàn)扇形或錐形，且常分布在山前平原或河谷接地，這樣碎屑物質(zhì)可以堆積在這里。（3）在遙感影像上呈深色調(diào)，表面比較粗糙，流通區(qū)地勢(shì)陡窄，堆積區(qū)地勢(shì)相對(duì)平緩，泥石流向前流動(dòng)至溝口散開扇狀堆積。

本研究區(qū)典型的泥石流有鸞山鎮(zhèn)南岸村滴玉石組泥石流（圖5）等。從遙感影像上可以清晰地看出泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個(gè)部分，形成區(qū)有陡峭的山坡，在山坡上堆放著碎屑固體物質(zhì)，影像色調(diào)雜亂，有滑坡產(chǎn)生，有一定的植被生長(zhǎng)；流通區(qū)地段較陡，兩側(cè)分布著坡表較穩(wěn)定的山坡，這樣堆積物可以快速流下；堆積區(qū)位于溝谷的出口處，地面開闊，坡度較平緩，形成洪積扇，扇形輪廓較清晰，且在影像上呈淺棕色。

圖5 南岸村泥石流圖像

5 遙感解譯成果

5.1 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯方法和過程

遙感解譯，即在基礎(chǔ)圖像上重視野外實(shí)際環(huán)境景觀，基于地學(xué)原理進(jìn)行地物識(shí)別及定性和定量、時(shí)間和空間分析，獲取地質(zhì)災(zāi)害及其發(fā)育環(huán)境信息。此次工作主要是采取了目視解譯的方法，結(jié)合GoogleEarth對(duì)研究區(qū)的遙感影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯，在ArcGIS軟件平臺(tái)上進(jìn)行人機(jī)交互方式解譯。在解譯過程中，首先根據(jù)研究區(qū)的遙感影像、地形地質(zhì)圖建立符合客觀實(shí)際的滑坡、崩塌、塌陷和泥石流的遙感解譯標(biāo)志，然后以遙感影像為依據(jù)，采用目視解譯與人機(jī)交互解譯相結(jié)合，根據(jù)解譯標(biāo)志對(duì)研究區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害遙感初步解譯，接著對(duì)初步解譯結(jié)果進(jìn)行野外驗(yàn)證（驗(yàn)證率超過60%，準(zhǔn)確率達(dá)到90%），然后在野外驗(yàn)證的基礎(chǔ)上建立和完善各種地質(zhì)災(zāi)害的解譯標(biāo)志，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行詳細(xì)解譯，編制最終的解譯成果圖件，確保解譯結(jié)果的可靠與準(zhǔn)確。

5.2 遙感解譯結(jié)果

通過對(duì)攸縣分辨率為2.5米的SPOT5影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯，并結(jié)合野外實(shí)地驗(yàn)證對(duì)初步解譯結(jié)果進(jìn)行修改，共解譯滑坡、崩塌、塌陷和泥石流地質(zhì)災(zāi)害體51處。解譯滑坡20處，占總數(shù)的39.2%，崩塌23處，占總數(shù)的45.1%，塌陷7處，占總數(shù)的13.7%，泥石流1處，占總數(shù)的2.0%。總之，攸縣地質(zhì)災(zāi)害類型以滑坡、崩塌為主，有少數(shù)的塌陷和泥石流。

根據(jù)遙感解譯結(jié)果并結(jié)合環(huán)境背景，對(duì)攸縣地質(zhì)災(zāi)害分布進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)：

（1）攸縣地質(zhì)災(zāi)害多集中在東北部和中部偏西重點(diǎn)區(qū)，與研究區(qū)地貌有關(guān)，研究區(qū)東、西海拔較高，群山環(huán)繞，中部海拔較低，主要是由平原和崗地構(gòu)成，城鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布很少。（2）攸縣地質(zhì)災(zāi)害分布與地質(zhì)斷層也有密切的關(guān)系，研究區(qū)域內(nèi)主要的斷層有酒埠江斷層（萍鄉(xiāng)-酒埠江）、黃豐橋斷層（萬(wàn)新-昭村）、洋濱斷層（洋濱-鳳塔）等，其中在最大的，長(zhǎng)度約為60公里的酒埠江斷層（萍鄉(xiāng)-酒埠江）就有滑坡的發(fā)生，并且在黃豐橋斷層附近也常有滑坡、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。（3）攸縣境內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害多由降雨所誘發(fā)的，研究區(qū)降雨主要集中在每年的4～7月，所以地質(zhì)災(zāi)害也多集中發(fā)生在這幾個(gè)月。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過對(duì)攸縣SPOT5遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯和野外實(shí)地調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)解譯結(jié)果準(zhǔn)確率較高，可以快速而準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型、分布、規(guī)模大小及數(shù)量等，為攸縣1：5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目提供了指導(dǎo)依據(jù)。

（2）攸縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁，通過解譯結(jié)果及野外實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要以滑坡、崩塌為主，存在少量的塌陷和泥石流，規(guī)模均以中小型為主。

（3）用SPOT321三個(gè)波段進(jìn)行假彩色合成的影像，可以較好的反映工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境，地質(zhì)災(zāi)害解譯標(biāo)志明顯，邊界清晰，可以較好的解譯出研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害類型和規(guī)模，提高了地質(zhì)災(zāi)害解譯工作的準(zhǔn)確性。

（4）攸縣地質(zhì)災(zāi)害多由內(nèi)外力地質(zhì)作用引起，但是暴雨和不良的人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也會(huì)引起這些不良地質(zhì)現(xiàn)象。建議在選擇工程建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)盡量避開易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地段，大力開展封山育林、植樹種草等保護(hù)生態(tài)環(huán)境措施，修筑排水溝渠以盡快排泄滑坡區(qū)的地表水和地下水，并做好災(zāi)害的預(yù)報(bào)工作，應(yīng)盡量避免因人類的不合理開挖所引起的各種地質(zhì)災(zāi)害。

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作者簡(jiǎn)介：王多兵（1978，9-），男，湖南株洲人，本科，學(xué)歷，工程師，研究方向：主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究工作。