GF-1圖像在中印邊境楚魯松杰村地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

張焜， 李曉民， 馬世斌， 劉世英， 李生輝

(1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西寧　810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院,西寧　810012)

GF-1圖像在中印邊境楚魯松杰村地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

張焜1,2， 李曉民1,2， 馬世斌1,2， 劉世英1,2， 李生輝1,2

(1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西寧810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院,西寧810012)

摘要：為了解高分一號(hào)衛(wèi)星(GF-1)圖像的應(yīng)用性能和查明中印邊境楚魯松杰村一帶的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律，利用DEM和GF-1圖像對(duì)該地區(qū)的巖性、構(gòu)造和地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行詳細(xì)的遙感解譯。研究結(jié)果表明，GF-1數(shù)據(jù)的融合圖像對(duì)災(zāi)害體的微地貌形態(tài)反映較明顯，能夠用于識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害體的位置、邊界范圍等特征信息； 區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害類型主要為滑坡和寒凍風(fēng)化碎屑流等，滑坡、崩塌、泥石流多發(fā)生在[25°,35°]坡度段內(nèi)，而寒凍風(fēng)化碎屑流的發(fā)生則與坡度的增大成正相關(guān)； 地質(zhì)災(zāi)害運(yùn)移方向與主構(gòu)造線方向、基巖層面傾向基本一致。研究還揭示出該區(qū)內(nèi)分布多級(jí)河流階地，較大的垂直落差及豐富的第四系松散堆積物是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的重要因素。

關(guān)鍵詞：高分一號(hào)衛(wèi)星(GF-1)； 中印邊境； 地質(zhì)災(zāi)害； 寒凍風(fēng)化碎屑流； 遙感調(diào)查

0引言

西藏自治區(qū)札達(dá)縣楚魯松杰村一帶地處中印邊境地區(qū)。在該區(qū)開(kāi)展基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)、地貌、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、交通設(shè)施與重要地物等綜合遙感調(diào)查，對(duì)該區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等有著重要意義，尤其對(duì)邊境地區(qū)的國(guó)防建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。由于特殊的地理、地質(zhì)環(huán)境及氣候條件，該區(qū)域內(nèi)的滑坡、泥石流、崩塌及滾石等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，常常阻斷交通； 曾有地質(zhì)災(zāi)害波及到印度境內(nèi)帕里河流域并影響到當(dāng)?shù)氐陌踩?，致使印度反映?qiáng)烈[1-2]。如何減少地質(zhì)災(zāi)害對(duì)該區(qū)域內(nèi)交通和國(guó)防建設(shè)帶來(lái)的危害，是亟待研究的一個(gè)課題。

遙感技術(shù)能快速、高效地獲取地表信息，在滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)和研究中發(fā)揮了重要作用[1-12]。隨著我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星在資源、環(huán)境、測(cè)繪、海洋等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越重要[13-16]。2013年4月26日在我國(guó)酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射的高分一號(hào)衛(wèi)星(GF-1)是中國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的首發(fā)星，對(duì)提高我國(guó)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱高分?jǐn)?shù)據(jù))自給率具有重大意義。本文以西藏自治區(qū)中印邊境楚魯松杰村一帶的地質(zhì)災(zāi)害為研究對(duì)象，采用GF-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對(duì)其全色、多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，制作正射遙感影像圖； 并將遙感數(shù)據(jù)與DEM數(shù)據(jù)疊加生成三維遙感影像圖，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯。從應(yīng)用角度了解GF-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)特色及其在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查方面的能力； 在分析研究區(qū)的自然與地質(zhì)環(huán)境、水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，查明研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生地點(diǎn)、種類、規(guī)模和范圍，探討該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害形成和發(fā)育的規(guī)律。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于西藏阿里地區(qū)西部與印度接壤地帶，屬喜馬拉雅山脈，面積約800km2。其中，境內(nèi)行政區(qū)劃屬西藏自治區(qū)阿里地區(qū)扎達(dá)縣，面積約400km2； 境外面積約400km2，屬印度西姆拉地區(qū)。區(qū)內(nèi)為典型的高山峽谷地貌，丘狀高原及構(gòu)造侵蝕形成的深切峽谷為其主要地貌特征。大多數(shù)山峰海拔超過(guò)5 000m，現(xiàn)代河流發(fā)育的高程為3 000～3 800m； 相對(duì)高差多在1 500m以上，“V”形溝谷發(fā)育。山峰上發(fā)育典型的山岳冰川，具有各種類型的冰川地貌。

研究區(qū)位于帕米爾構(gòu)造結(jié)東翼，屬北喜馬拉雅特提斯沉積帶，主要由元古宇基底巖系聶拉木巖群(AnZN)、古生界蓋層淺變質(zhì)巖系色龍群(PS)和中生界才里群(JC)臺(tái)地碳酸鹽沉積組成，并伴有喜山早期含電氣石二云母花崗巖的侵位。聶拉木巖群是構(gòu)成喜馬拉雅地區(qū)結(jié)晶基底的主體，整體為一套火山-沉積建造； 色龍群為一套淺變質(zhì)巖系，由灰綠色砂板巖和變砂巖組成，夾少量碳酸鹽沉積，主要為淺海-濱海相陸源碎屑沉積建造； 才里群則為一套臺(tái)地相碳酸鹽建造。構(gòu)造變形以面理改造和小型褶皺發(fā)育為特征，疊加有后期脆性斷裂改造； 斷裂構(gòu)造以NW向多期大型壓剪為主要特征，NE向和近SN向斷裂多屬主壓斷裂所派生[17-18]。從所處的特殊地質(zhì)構(gòu)造、氣候背景條件分析，研究區(qū)屬滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。

2遙感技術(shù)方法

2.1GF-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)

GF-1衛(wèi)星搭載了2臺(tái)2m分辨率全色/8m分辨率多光譜相機(jī)和4臺(tái)16m分辨率多光譜相機(jī)[19]，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　GF-1衛(wèi)星有效載荷技術(shù)指標(biāo)

本文使用的GF-1原始數(shù)據(jù)的獲取時(shí)間為2014年6月26日，包括8m分辨率的多光譜數(shù)據(jù)和2m分辨率的全色數(shù)據(jù),均自帶有理函數(shù)模型(rationalfunctionmodel,RFM)的元數(shù)據(jù)文件。圖像中云雪覆蓋量較少(約占1%)，輻射畸變、幾何畸變和噪聲均較小，圖像清晰，整體質(zhì)量較好，適用于進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯。

2.2圖像處理

在遙感專業(yè)處理軟件Erdas中的LSP模塊下采用 “DEM+RFM+GCP”(“數(shù)字高程模型+有理函數(shù)模型+地面控制點(diǎn)”)的方法分別對(duì)GF-1多光譜和全色原始數(shù)據(jù)進(jìn)行正射糾正。其中，讀取RPC.XML文件中的內(nèi)、外定向參數(shù)作為GF-1的RFM模型參數(shù)； 選用由IRS-P5衛(wèi)星數(shù)據(jù)制作的數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)作為本次正射糾正處理的輔助數(shù)據(jù)； 選擇GF-1多光譜圖像的B4(R)B3(G)B2(B)波段組合并采用Pansharp算法與全色波段進(jìn)行融合處理； 最后根據(jù)本文研究對(duì)象對(duì)融合后的圖像進(jìn)行局部拉伸處理，制作遙感正射影像圖(圖1)。

圖1GF-1圖像處理流程

Fig.1FlowchartofGF-1imageprocessing

2.3三維可視化

利用ArcInfo-ArcScene軟件平臺(tái)，以制作好的遙感正射影像圖為基礎(chǔ)，按照一定的原則，通過(guò)疊加研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)三維地形特征與地理要素的立體觀察。

2.4遙感解譯

在充分收集已有地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害資料的基礎(chǔ)上，建立地質(zhì)災(zāi)害及其發(fā)育地質(zhì)環(huán)境的遙感解譯標(biāo)志； 利用Erdas,PhotoShop和ArcGIS等軟件平臺(tái)，以人機(jī)交互解譯為主要手段，獲取相關(guān)地質(zhì)背景和地質(zhì)災(zāi)害信息。

地質(zhì)背景解譯主要參考研究區(qū)已有基礎(chǔ)地質(zhì)資料，以正射影像圖為基礎(chǔ)圖像進(jìn)行巖性識(shí)別和構(gòu)造解譯，著重解譯第四系、斷層、微地貌及階地等的特征、位置和范圍。境外地區(qū)的地質(zhì)解譯則是在掌握我國(guó)境內(nèi)地質(zhì)情況及遙感影像特征基礎(chǔ)上，利用對(duì)比分析方法，按照從已知到未知的原則，采取推演、擴(kuò)展、外延的方法進(jìn)行。

3地質(zhì)背景遙感解譯

3.1地層解譯

應(yīng)用GF-1遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合前人1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果資料，對(duì)各類地質(zhì)體進(jìn)行了較詳細(xì)的遙感解譯，尤其是對(duì)不同成因的第四系及其空間展布進(jìn)行了識(shí)別與圈定。基巖區(qū)可見(jiàn)友誼橋巖組(Pt1y)變粒巖、石英片巖和石英巖，達(dá)巴勞組(O1d)變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖，石器坡組(S1s)粉砂質(zhì)板巖夾薄層變質(zhì)石英砂巖，普魯組(S2-3p)厚層狀細(xì)晶灰?guī)r，涼泉組(D1l)白云巖及白云質(zhì)板巖，色龍群(P2-3S)石英砂巖夾長(zhǎng)石砂巖，聶聶雄拉組下段(J2n1)泥晶灰?guī)r夾粉砂巖、石英砂巖和聶聶雄拉組上段(J2n2)亮晶顆?；?guī)r等巖性出露。上述地層在GF-1圖像中多以“V”形溝谷、均一色調(diào)為主要特征，灰?guī)r出露區(qū)表現(xiàn)為典型的尖棱狀“灰?guī)r陡崖”微地貌景觀； 片巖在圖像中以發(fā)育與片理走向基本一致的平行狀紋形、色帶為典型特征； 變質(zhì)砂巖、石英巖則呈似層狀影像特征，常形成較低緩的光禿圓滑垅脊或丘崗。

下更新統(tǒng)香孜組(Qp1x)地層僅殘存于現(xiàn)今朗欽藏布兩岸，主要沿楚魯松杰村—昌格里贊格—納姆吉亞一帶展布，出露的海拔高度為3 300～4 200m； 在GF-1圖像中呈灰褐色或淺黃褐色色調(diào)，為較平坦的層狀地貌，影像結(jié)構(gòu)細(xì)膩光滑，局部地段被后期沖洪積所改造，發(fā)育明顯的扇狀、樹(shù)枝狀水系； 具有較明顯的河流相沉積特征，其中昌格里贊格地區(qū)河流相沉積保留比較完整，⑦⑧⑨級(jí)河流階地構(gòu)成了區(qū)內(nèi)的最高級(jí)階地，與鄰區(qū)札達(dá)盆地附近的沉積對(duì)比[20-21]，其時(shí)代應(yīng)為早更新世。④⑤⑥級(jí)河流階地為中更新世沖積，②③級(jí)河流階地為晚更新世沖積(圖2)。

(①—⑨為河流階地級(jí)數(shù)； 黃色實(shí)線為解譯的地層界線；

GF-1圖像顯示，古河流一直向西(現(xiàn)今朗欽藏布方向)側(cè)蝕遷移，且河流階地的階面逐漸變窄，前緣階坡垂直高度增大，反映該區(qū)經(jīng)歷了強(qiáng)烈的差異性隆升與河流下切作用，也表現(xiàn)出青藏高原間歇性抬升愈演愈烈的頻繁性和劇烈性。

圖3　中更新統(tǒng)河流相沉積

全新統(tǒng)冰磧(Qhgl)位于現(xiàn)代冰川冰舌前沿及冰川退縮不久的冰斗之中，呈長(zhǎng)條形、弧形，舌形前緣清晰可見(jiàn)，“U”形冰槽谷明顯，具終磧堤或終磧垅地貌特征。全新統(tǒng)坡積(Qhdl)分布于喜馬拉雅山山脈南北陡峻山地的巖石坡面上，是基巖經(jīng)長(zhǎng)期寒凍作用發(fā)生崩解的巖石沿坡面堆積的產(chǎn)物。全新統(tǒng)沖洪積(Qhpal)以面狀展布于現(xiàn)代河谷寬谷地帶。全新統(tǒng)洪積(Qhpl)主要分布于山間溝谷出口處，呈山間寬谷及山前扇形地貌。全新統(tǒng)沖積(Qhal)沿現(xiàn)代河流呈帶狀、條帶狀或條狀分布，影像結(jié)構(gòu)細(xì)膩光滑。

3.2構(gòu)造解譯

區(qū)內(nèi)斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育，其中以NW向斷裂為主，NE(或NNE)向和近SN向斷裂多為后期斷裂,常將NW向斷裂錯(cuò)斷(圖4)。

圖4　斷裂構(gòu)造影像特征

3.3巖漿巖解譯

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，以中酸性巖漿巖為主，主要分布于研究區(qū)東北部，巖性為中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖(ηγE3)，在遙感圖像中呈淺灰白色—淺乳黃色色調(diào)，形態(tài)多為不規(guī)則塊狀，典型樹(shù)枝狀水系發(fā)育，普遍具較為細(xì)密的斑點(diǎn)狀影紋,影紋結(jié)構(gòu)較為粗糙。

4地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征遙感分析

4.1災(zāi)害體解譯效果

崩塌在GF-1圖像中邊界完整，清晰可辨； 陡坎狀后壁連續(xù)齊整，色調(diào)較周圍地物淺，陰影明顯； 崩塌堆積區(qū)呈灰白色或灰褐色，其線理結(jié)構(gòu)和圖案與周圍明顯不同，呈團(tuán)塊狀或流線狀紋理； 崩塌體在坡腳形成錐狀堆積體或倒石錐，邊界呈弧形鋸齒狀，崩積物多而不均，故影像粗糙，常顯斑狀紋理。因此，在GF-1圖像中能夠識(shí)別出崩塌區(qū)和崩塌堆積區(qū)的空間形態(tài)和展布特征，但對(duì)發(fā)育在后壁的次級(jí)崩塌或小型崩塌體難以識(shí)別(圖5)。

圖5　崩塌影像特征

滑坡在GF-1多光譜圖像中一般顯示簸箕形、舌形、弧形和環(huán)形等地貌特征，圈狀弧形突出，后壁較陡，坡度可達(dá)[30°，40°]，后壁之上沖溝不發(fā)育。滑坡體多呈臺(tái)階狀，故形成一系列近于平行展布的陡坎，滑坡體的整體紋理和色調(diào)與背景環(huán)境明顯不一致[10]。本文利用GF-1融合圖像解譯出滑坡的空間展布形態(tài)，滑坡堆積體的長(zhǎng)度、寬度等特征部位信息(圖6)，也能夠識(shí)別出古滑坡、新滑坡等類型。

圖6　滑坡影像特征

區(qū)內(nèi)泥石流在GF-1多光譜圖像中的輪廓比較清晰，物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)容易辨別。物源區(qū)山體較破碎，呈勺狀、漏斗狀、橢圓狀等三面環(huán)山之冰蝕圍谷，第四系松散堆積物(冰磧、殘坡積)較豐富，坡面及細(xì)溝侵蝕嚴(yán)重，支溝普遍發(fā)育； 流通區(qū)內(nèi)水系呈線狀或樹(shù)枝狀，溝谷曲直不一、切割明顯，溝谷一般較窄、斷面形態(tài)呈“V”形； 堆積區(qū)多為溝谷下游出口，地形突變而趨于平緩，常形成扇形堆積，扇形大小不一。堆積扇上水流不固定，多呈漫流，影像結(jié)構(gòu)粗細(xì)間雜。因GF-1多光譜融合圖像中的色調(diào)不夠豐富，局部堆積區(qū)的色調(diào)、紋理特征不甚明顯，對(duì)植被的反映也不夠清晰，泥石流的發(fā)育階段不易判識(shí)(圖7)。

圖7　泥石流影像特征

寒凍風(fēng)化碎屑流主要呈散體結(jié)構(gòu)分布于我國(guó)西部高寒山區(qū)，成分以碎石及少量巖屑為主，外貌特征與大型采石場(chǎng)加工碎石料后的堆石特征類似，為典型的由寒凍風(fēng)化引起的基巖剝蝕產(chǎn)物，受高山冰緣環(huán)境中的海拔、坡向、溫度和降水、巖性構(gòu)造及地形條件等條件制約[24-26]。區(qū)內(nèi)寒凍風(fēng)化碎屑流多分布于陡坡之上，呈面狀展布，影像粗糙，灰白或灰褐色調(diào)，具斑點(diǎn)狀或斑狀紋理，在GF-1多光譜圖像中可以判識(shí)其位置和范圍等特征信息(圖8)。

圖8　寒凍風(fēng)化碎屑流影像特征

4.2災(zāi)害體分布規(guī)律

經(jīng)詳細(xì)綜合解譯，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害86處，主要類型為滑坡和寒凍風(fēng)化碎屑流，崩塌和泥石流次之。其中： 崩塌5處，滑坡41處，泥石流4條，寒凍風(fēng)化碎屑流36處。參照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查規(guī)范( 1∶50 000)》中的分類原則，區(qū)內(nèi)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害按規(guī)模劃分為特大型1處、大型9處、中型39處、小型37處。

4.2.1崩塌

研究區(qū)內(nèi)的崩塌主要發(fā)生于朗欽藏布(印度稱之為薩特萊杰河)兩岸，均位于高山峽谷地段，共5處，海拔高程范圍為3 400～3 600m，均發(fā)育在友誼橋巖組(Pt1y)石英片巖和石英片巖夾變粒巖組合中。

利用DEM數(shù)據(jù)將全區(qū)坡度分成4個(gè)級(jí)別： [5°,15°)為平緩，[15°,25°)為緩，[25°,35°)為中陡，≥35°為高陡。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，崩塌主要發(fā)育在中陡和高陡的坡度段內(nèi)，緩坡度地段發(fā)育崩塌較少(僅占20%)，均為中、小型崩塌(表2)。

表2　崩塌基本特征統(tǒng)計(jì)

4.2.2滑坡

區(qū)內(nèi)滑坡主要發(fā)生在第四系松散堆積物和海拔3 200～4 800m并以沉積巖為主的冰蝕發(fā)育區(qū)，共41處。其中發(fā)育在第四系松散堆積物(主要為下更統(tǒng)世香孜組)中的有27處，約占滑坡總數(shù)的65.85%； 其余主要發(fā)生在色龍群(P2-3S)石英砂巖夾粉砂巖組合和友誼橋巖組(Pt1y)石英片巖夾變粒巖組合中。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，滑坡主要發(fā)生在[5°,15°)坡度段內(nèi)，約占滑坡總數(shù)的53.66%； 發(fā)生在[15°,25°)坡度段內(nèi)的滑坡占39.02%； ≥25°的地段發(fā)育滑坡較少，所占比例僅為7.32%； 區(qū)內(nèi)滑坡均為中、小型滑坡(表3)。

表3　滑坡基本特征統(tǒng)計(jì)

4.2.3泥石流

區(qū)內(nèi)泥石流共發(fā)育4條，以溝口堆積型為主，規(guī)模均較小，所處高程多在2 900～5 900m之間，流域坡度均在[16°,27°]坡度段內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)波石流發(fā)育受控于友誼橋巖組(Pt1y)石英片巖、石英片巖夾變粒巖，色龍群(P2-3S)石英砂巖夾粉砂巖以及第四系洪積、冰磧、冰水堆積、坡積等沉積物。局部泥石流溝兩側(cè)可見(jiàn)滑坡和崩塌，細(xì)溝和坡面侵蝕嚴(yán)重(表4)。

表4　泥石流基本特征統(tǒng)計(jì)

4.2.4寒凍風(fēng)化碎屑流

區(qū)內(nèi)寒凍風(fēng)化碎屑流多發(fā)生在海拔高程3 400～5 800m之間，其物質(zhì)組成主要為全新統(tǒng)坡積(Qhdl)砂土、碎石以及少量巖屑，原巖為聶聶雄拉組二段(J2n2)灰?guī)r夾砂巖和板巖，涼泉組(D1l)白云巖及白云質(zhì)板巖和友誼橋巖組(Pt1y)石英片巖及石英片巖夾變粒巖等。碎屑流相對(duì)高度多在200～300m之間，最高可達(dá)1 600m，主要為中型(占發(fā)育總數(shù)的72.22%)。大部分碎屑流發(fā)生在>35°坡度段內(nèi)，所占比例約為66.67%; 其次發(fā)生在[25°,35°]坡度段內(nèi)，約占30.56%(表5)。

表5　寒凍風(fēng)化碎屑流基本特征統(tǒng)計(jì)表

5地質(zhì)災(zāi)害形成條件分析

5.1地形地貌條件

研究區(qū)內(nèi)高山峽谷發(fā)育，地形高差懸殊，說(shuō)明曾經(jīng)發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的外動(dòng)力地質(zhì)作用，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了足夠的勢(shì)能和巨大的空間。不同坡度段內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖9。

圖9　不同坡度段內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)

對(duì)解譯結(jié)果的研究發(fā)現(xiàn)，滑坡、崩塌和泥石流在不同坡度段內(nèi)具較好的相關(guān)性，多集中發(fā)生在中陡的[25°,35°)坡度段內(nèi)； 而寒凍風(fēng)化碎屑流的發(fā)生則與坡度的增大成正相關(guān)——在一定的區(qū)間內(nèi)，坡度越大，寒凍風(fēng)化碎屑流越易發(fā)生，表明區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生明顯受地形地貌條件的控制。

5.2地質(zhì)構(gòu)造條件

地質(zhì)災(zāi)害的形成和分布主要受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造活動(dòng)、水文地質(zhì)條件、地震以及氣候、人類活動(dòng)等因素制約[27-28]。其中，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造活動(dòng)是地質(zhì)災(zāi)害形成的基本條件。

5.2.1地層巖性

區(qū)內(nèi)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害共計(jì)86處(圖10)。按不同地層中地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的個(gè)數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)，與第四系松散堆積物有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害有67處(占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的77.91%)，說(shuō)明中陡和高陡坡度段內(nèi)發(fā)育的大量松散堆積物為地質(zhì)災(zāi)害的形成奠定了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。從巖性及水文地質(zhì)條件來(lái)看，松散堆積物孔隙度大，透水性強(qiáng)，而下伏基巖透水性相對(duì)較差，易形成隔水層。地表降水的入滲使松散堆積物呈飽和狀態(tài)，下滲后的地下水軟化土體，增大土體重量和孔隙水壓力，使土體力學(xué)強(qiáng)度降低，因而易在土體中或基巖面上形成滑帶或滑移面，導(dǎo)致松散堆積物滑動(dòng)，形成滑坡。

圖10　研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

基巖中發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害有19處(占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的22.09%)，主要為滑坡和崩塌。上述地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在友誼橋巖組(Pt1y)石英片巖和石英片巖夾變粒巖組合及聶聶雄拉組下段(J2n1)的灰?guī)r夾砂巖組合中，這些地層中的巖性軟—硬、厚—薄相間，多具軟弱夾層，且?guī)r層間多以規(guī)模不等的片理化帶為界，各巖性層片理發(fā)育，在寒凍風(fēng)化、降水、雪融作用以及上覆重物的作用下極易發(fā)育成滑動(dòng)面，從而發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害[29]。

5.2.2地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)由于青藏高原的強(qiáng)烈隆升，其周緣地區(qū)構(gòu)造變形十分強(qiáng)烈，加之氣候環(huán)境特殊，成為地質(zhì)災(zāi)害事件集中發(fā)生的區(qū)域[30]。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)育具有明顯的影響： ①控制了地貌的形成和發(fā)育。區(qū)內(nèi)的地貌特征反映了地殼上升、河流下切的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，以本區(qū)河流相沉積為例，多級(jí)河流階地所組成的層狀地貌就是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最近時(shí)期的產(chǎn)物，反映了地殼的間歇性垂向運(yùn)動(dòng)特征，是高原地面抬升的直接證據(jù)[31]。區(qū)內(nèi)廣泛分布多級(jí)河流階地，且早更新世河流相沉積與現(xiàn)代河流的海拔高程相差近1 000m，標(biāo)志著現(xiàn)代地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)仍存在顯著的繼承性垂直運(yùn)動(dòng)，也表明了0.15Ma(共和運(yùn)動(dòng)[32])以來(lái)該區(qū)又進(jìn)入了強(qiáng)烈的隆升時(shí)期。差異性隆升造就了區(qū)內(nèi)山勢(shì)險(xiǎn)峻、溝谷深切、臨空面發(fā)育的地貌特征(如在朗欽藏布兩岸形成300～1 500m的高陡邊坡)，為區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了臨空條件。②限制了地質(zhì)災(zāi)害的分布范圍。由圖10可以看出，區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線方向?yàn)镹W向，NE向和近SN向次之。地質(zhì)災(zāi)害的條帶狀分布基本上受控于這3組斷裂帶，大部分地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育在斷裂帶附近。同時(shí)，對(duì)區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)地質(zhì)資料分析和地質(zhì)災(zāi)害運(yùn)移方向的統(tǒng)計(jì)(圖11)表明： 基巖層面傾向?yàn)?10°～160°，地質(zhì)災(zāi)害的運(yùn)移方向主要為220°和150°，分別與主構(gòu)造線方向、基巖層面傾向基本一致。這一事實(shí)說(shuō)明，區(qū)內(nèi)斷裂、大型節(jié)理、面理和層理等成災(zāi)構(gòu)造是導(dǎo)致在這一地區(qū)頻發(fā)崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的直接原因。③改變了巖土體的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和力學(xué)強(qiáng)度。以寒凍風(fēng)化碎屑流為例，影響寒凍風(fēng)化速率的主要因素是節(jié)理的密集程度，特別是有斷裂帶通過(guò)的地段會(huì)加速寒凍風(fēng)化[19]。而區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形十分強(qiáng)烈，巖石中發(fā)育大量節(jié)理和面理構(gòu)造，且在壓力、剪切力、重力等作用下，巖石易發(fā)生破碎和位移，也就更易發(fā)生寒凍風(fēng)化碎屑流。

圖11　地質(zhì)災(zāi)害運(yùn)移方向玫瑰花圖

6結(jié)論

1)高分一號(hào)衛(wèi)星(GF-1)數(shù)據(jù)的融合圖像對(duì)地質(zhì)體(或?yàn)?zāi)害體)的微地貌形態(tài)特征反映較明顯，能夠用于識(shí)別災(zāi)害體的位置、邊界范圍等特征信息。

2)本文依據(jù)微地貌特征，在GF-1融合圖像中識(shí)別并圈定出不同類型的第四系。在楚魯松杰村—昌格里贊格—納姆吉亞一帶新解譯出下更新統(tǒng)香孜組地層、中更新統(tǒng)沖積和上更新統(tǒng)沖積，完善了區(qū)內(nèi)第四系地層系統(tǒng)，為研究區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及青藏高原隆升補(bǔ)充了與第四系有關(guān)的資料。

3)區(qū)內(nèi)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害86處，主要災(zāi)害類型為滑坡和寒凍風(fēng)化碎屑流，崩塌和泥石流次之。其中： 滑坡41處，崩塌5處，泥石流4條，寒凍風(fēng)化碎屑流36處。

4)滑坡、崩塌和泥石流在不同坡度段內(nèi)具較好的相關(guān)性，多集中發(fā)生在中陡的[25°,35°]坡度段內(nèi)； 而寒凍風(fēng)化碎屑流的發(fā)生則與坡度的增大成正相關(guān)，在一定的區(qū)間內(nèi)，坡度越大，寒凍風(fēng)化碎屑流越易發(fā)生。

5)地質(zhì)災(zāi)害的運(yùn)移方向分別與主構(gòu)造線方向和基巖層面傾向基本一致。

6)區(qū)內(nèi)第四系松散堆積物廣泛分布(大多數(shù)分布在海拔高程4 000m左右)，較大的垂直落差及組成物質(zhì)的松散性成為誘發(fā)滑坡、泥石流和寒凍風(fēng)化碎屑流的重要因素。

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(責(zé)任編輯： 劉心季)

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ZHANGKun1，2，LIXiaomin1，2，MAShibin1，2，LIUShiying1，2，LiShenghui1，2

(1. Qinghai Province North of the Qinghai-Tibet Plateau Geological Process and Mineral Resources Key Laboratories， Xining 810012，China； 2. Institute of Geological Survey of Qinghai Province， Xining 810012， China)

Abstract:Using data obtained from DEM and GF-1 Satellite(called GF-1) concerning lithological characteristics in Cosibsumgy village on Sino-India border area, the authors conducted detailed remote sensing interpretation of structures and geological disasters to understand the application performances of GF-1 and find out the patterns of geological disasters that have happened in this area. The results show that the fused image of GF-1 data appears to be evident for the micro morphology of the disasters. It can identify the locations and outlines of the geological disasters. Landslide and frost weathering debris flow are dominant in the geological disasters. The landslide, collapse and mudslide mostly occur in the gradients ranging [25°, 35°], whereas the frost weathering debris flow has positive correlation with the gradients. The migration directions of the geological disasters are basically consistent with the directions of the main tectonic lines and the tendency of the bedrocks. Meanwhile, the multilevel river terraces existing in the area and the huge vertical fall from Quaternary system are the main causes for geological disasters, as revealed in this study.

Keywords:GF-1 satellite； Sino-India border； geological disaster； frost weathering debris flow； remote sensing interpretation

doi:10.6046/gtzyyg.2016.02.22

收稿日期：2014-10-24；

修訂日期：2015-02-02

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“西北邊境地區(qū)國(guó)土資源遙感綜合調(diào)查”(編號(hào)： 12120114090601)資助。

中圖法分類號(hào)：TP 79

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-070X(2016)02-0139-10

第一作者簡(jiǎn)介：張焜(1973-),男,高級(jí)工程師,主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)遙感技術(shù)應(yīng)用研究。Email： zhangkun0623@sina.com。

引用格式： 張焜,李曉民,馬世斌,等.GF-1圖像在中印邊境楚魯松杰村地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].國(guó)土資源遙感,2016,28(2)：139-148.(ZhangK,LiXM,MaSB,etal.ApplicationofGF-1imagetogeologicaldisastersurveyinCosibsumgyvillageonSino-Indiaborderarea[J].RemoteSensingforLandandResources,2016,28(2)：139-148.)