水工環(huán)地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)中的應(yīng)用策略

楊洪磊

（遼寧省冶金地質(zhì)勘查研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 114038）

1 水工環(huán)地質(zhì)概述

水工環(huán)地質(zhì)是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的統(tǒng)稱，借此，可以對(duì)地質(zhì)資源進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的了解，從而給出地質(zhì)的基本情況。水工環(huán)地質(zhì)勘察是目前規(guī)避和防治地質(zhì)災(zāi)害的有效手段，在一個(gè)完整的水工環(huán)地質(zhì)勘察過程中，需包含初測(cè)、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的設(shè)定需圍繞具體的地質(zhì)情況和可能或已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害問題隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，逐層深入地進(jìn)行探索，以實(shí)現(xiàn)清楚明晰地了解地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)和影響因素。初測(cè)就是利用最簡(jiǎn)單、最基礎(chǔ)的勘察手段對(duì)地質(zhì)進(jìn)行初步的了解，了解被勘察地區(qū)地質(zhì)的基本情況，常用的包括磁法、電阻法等；初步設(shè)計(jì)相對(duì)于初測(cè)在數(shù)據(jù)資料的完善程度上要求更高，常采用電法和井法，相比初測(cè)，進(jìn)行更詳細(xì)的勘察，為后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害的防控提供更詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；技術(shù)設(shè)計(jì)是基于前期的初步勘察，對(duì)部分信息進(jìn)行深入挖掘，可采用地下水淹沒物勘測(cè)或是巖層勘測(cè)等手段作業(yè)，盡可能獲取更詳盡的勘察結(jié)果。

2 水工環(huán)地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)中的應(yīng)用策略

水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)中能夠運(yùn)用到的技術(shù)種類十分繁多，諸如GPS 技術(shù)、GPR 技術(shù)、RS 技術(shù)、TEM 技術(shù)、RTK 技術(shù)、水質(zhì)測(cè)試技術(shù)等等。下面僅分析RS 技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)中的應(yīng)用實(shí)例。

2.1 基本概況

某地區(qū)礦產(chǎn)資源十分豐富，礦產(chǎn)資源長(zhǎng)期的開采使當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平得到了快速的發(fā)展，同時(shí)也留下了一系列的礦山環(huán)境問題，最為突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問題為地下開采礦山開采引起的礦山地質(zhì)災(zāi)害。針對(duì)該地區(qū)的實(shí)際情況，采用遙感技術(shù)對(duì)礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查研究，總結(jié)形成了一套較為成熟的研究方法，為礦山地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估，監(jiān)測(cè)預(yù)警、災(zāi)害評(píng)估和防災(zāi)減災(zāi)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2 遙感技技術(shù)的概念

RS 即遙感技術(shù)，RS 也是應(yīng)用電磁波原理通過傳感儀器對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息收集處理。近幾年，RS 技術(shù)已經(jīng)由單一波段發(fā)展到多源遙感，同時(shí)也配備了多元模型的分析手段，目前主要被應(yīng)用于環(huán)境地質(zhì)勘測(cè)與園林城市建設(shè)中，取得了非凡的成績(jī)。

2.3 遙感影像處理與信息提取方法

1) 遙感數(shù)據(jù)源。本次研究區(qū)采用World View-2 衛(wèi)得數(shù)據(jù)（融合后分辨率為0.5m） 為數(shù)據(jù)源。World View-2 衛(wèi)星的星載多光譜遙感器不僅將具有4 個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)波譜段（紅、綠、藍(lán)、近紅外），還包括四個(gè)額外波段，分別為海岸、黃、紅邊和近紅外2，多樣性的譜段提供了精確變化檢測(cè)和制圖的能力。

2） 遙感影像處理。①遙感影像糾正。在開展遙感解譯工作之前需要對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行正射處理，在進(jìn)行正射處理時(shí)以選擇優(yōu)于1：10000 地形圖和DEM 為基準(zhǔn)，對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行正射校正，正射校正時(shí)的控制點(diǎn)應(yīng)選擇田埂交匯處，道路交叉點(diǎn)等，不宜選擇在有高差的地物點(diǎn)，且控制點(diǎn)應(yīng)均勻分布，每景影像所選的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)不低于15 個(gè)。②遙感影像融合。本研究區(qū)的影像融合采用Pansharpen 的融合方法，該方法能較完整的保留多光譜的波段信息，同時(shí)也能較好的體現(xiàn)全色波段的影像特征。③色調(diào)調(diào)整。遙感影像的色調(diào)調(diào)整主要對(duì)整合后的遙感影像，采取波段的反差增強(qiáng)，拉伸、彩色增加等處理，使得遙感影像的地物把關(guān)更明顯，層次更豐富、色調(diào)更均勻的過程，調(diào)整后的影像在解譯過程中更能體現(xiàn)地物特征，以提高解譯的正確性。④遙感影像鑲嵌。遙感影像鑲嵌的過程就是將多影像相鄰的已經(jīng)正射校正和色調(diào)一致的影像進(jìn)行無縫拼接的過程，在鑲嵌過程中為了保證鑲嵌的精度需要在相鄰兩景遙感影像的重疊區(qū)域選擇鑲嵌的同名控制點(diǎn)，且在鑲嵌過程中需要對(duì)兩影像相鄰的影像進(jìn)行色調(diào)匹配，以降低遙感影像的色調(diào)差異，保證圖像色調(diào)的一致性。

3） 信息提取方法。信息提取主要依托于Arc GIS 軟件平臺(tái)，并根據(jù)野外踏勘建立的遙感解譯標(biāo)志，采用人工目視解譯的方法，結(jié)合遙感影像各地物的物理及光譜特征。中誤差不超過兩個(gè)像素，根據(jù)相關(guān)的信息對(duì)勾繪的圖斑進(jìn)行屬性錄入，并對(duì)有疑似的地質(zhì)災(zāi)害圖斑進(jìn)行標(biāo)注，以開展相關(guān)的野外調(diào)查驗(yàn)證工作，以確保信息提取的準(zhǔn)確性。

4） 塌陷遙感解譯標(biāo)志。遙感解譯標(biāo)志作為礦山地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯的基礎(chǔ)參考資料，在遙感解譯標(biāo)志建立之前需要對(duì)研究區(qū)內(nèi)各類典型的地物的遙感影像特征進(jìn)行野外調(diào)查踏勘，充分的了解其遙感影像特征在實(shí)地調(diào)查表現(xiàn)特征，并建立其關(guān)聯(lián)性，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)背景、自然地理等特征，建立礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯標(biāo)志。

5） 遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果。在Arc GIS 軟件平臺(tái)上，對(duì)遙感影像進(jìn)行室內(nèi)解譯，并進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查與驗(yàn)證，得到該地區(qū)礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)結(jié)果。研究區(qū)內(nèi)共有因地下開采煤礦引起的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害共368 處，都是因長(zhǎng)期的地下開采煤礦而引起的地面山體塌陷，造成了當(dāng)?shù)卮迕穹课莸拈_裂、地下水枯竭等。地面塌陷威脅對(duì)象主要對(duì)當(dāng)?shù)氐拇迕穹课莅踩班l(xiāng)村道路開裂，造成無法通行，極大的影響了當(dāng)?shù)卮迕竦男熊嚰叭松戆踩?/p>

總之，水工環(huán)地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害中的作用十分凸顯，為探明地質(zhì)災(zāi)害的類型提供了重要依據(jù)，也為地質(zhì)災(zāi)害治理提供了思路建議。本文以World View-2 高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，采用人機(jī)交互相結(jié)合的方法開展了研究區(qū)內(nèi)礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯，并結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，查明了區(qū)內(nèi)地面塌陷的分布情況，為相關(guān)部分的地災(zāi)治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）本文所采用的技術(shù)方法能快速的發(fā)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害，相比傳統(tǒng)的全野外調(diào)查法節(jié)省了成本、減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了工作效率。