掃描地災(zāi)潛伏的隱秘角落

◎ 陳舒 車娜 毛海英

“這有變化，我得拍下來?！薄斑@里是我們用InSAR(合成孔徑雷達(dá)干涉)和LiDAR(激光雷達(dá)測量)發(fā)現(xiàn)的新隱患點(diǎn)?！薄?0 月中旬，自然資源部第三地理信息制圖院的工程師袁野再次來到九寨溝核查地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)變化情況。

經(jīng)過3 年多的災(zāi)后重建，補(bǔ)妝歸來的九寨溝風(fēng)姿再現(xiàn)，諾日朗瀑布、犀牛海、五彩池等著名景點(diǎn)讓游客贊不絕口。今年國慶前夕，九寨溝單日游客接待量已由1.7 萬人次升至2.3 萬人次?！鞍俾劜蝗缫灰姡覀儾贿h(yuǎn)千里過來，值!”來自廣東省佛山市的李女士感慨道。

不過，震后的九寨溝依然需要小心呵護(hù)。目前，2017 年的“8·8”九寨溝地震對(duì)地質(zhì)環(huán)境的破壞效應(yīng)仍在持續(xù)：不穩(wěn)定山體悄然異動(dòng)，尤其雨季局部小型崩塌、滑坡時(shí)有發(fā)生……看得見的隱患正在加緊治理，看不見的怎么辦?

“我們采用InSAR、LiDAR、傾斜三維、全景航拍等測繪遙感技術(shù)，對(duì)高位遠(yuǎn)程、高隱蔽性的地災(zāi)隱患進(jìn)行早期識(shí)別，結(jié)合地面排查，空天地一體化鎖定地災(zāi)隱患點(diǎn)?！辈康谌乩硇畔⒅茍D院院長文學(xué)虎如是說。這是“8·8”九寨溝地震后該院接到的一項(xiàng)任務(wù)：利用測繪遙感技術(shù)助力九寨溝地災(zāi)防治。

測繪技術(shù)跨界應(yīng)用 “防災(zāi)部隊(duì)”添新兵

顯示屏上，綠色的山巒閃爍著形狀各異的紅黃斑塊。輕點(diǎn)鼠標(biāo)，紅黃區(qū)域的植被瞬間被剝除，斜坡結(jié)構(gòu)、斷層裂縫、崩滑堆積體等地表信息清楚地展現(xiàn)在眼前。這一幕描述的便是激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)現(xiàn)九寨溝核心區(qū)疑似地災(zāi)隱患點(diǎn)的情景。

“InSAR 的優(yōu)點(diǎn)是識(shí)別范圍大，可以通過持續(xù)監(jiān)測判斷哪些地方正在形變，因此又叫作形變監(jiān)測。LiDAR 則可以有針對(duì)性地在重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤?，穿透茂密的植被獲得地災(zāi)隱患詳細(xì)信息?！辈康谌乩硇畔⒅茍D院生產(chǎn)技術(shù)科科長李永鑫介紹。據(jù)了解，從九寨溝重點(diǎn)場鎮(zhèn)漳扎鎮(zhèn)到景區(qū)溝口，InSAR 監(jiān)測識(shí)別出沿途有數(shù)十個(gè)形變點(diǎn)；諾日朗瀑布到箭竹海區(qū)域，LiDAR 調(diào)查則發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大型泥石流溝，溝內(nèi)有許多碎屑巖石、不穩(wěn)定堆積體。

別看這些技術(shù)如今在九寨溝運(yùn)用廣泛，但幾年前，它們與地災(zāi)防治工程交集甚少。李永鑫介紹說，傳統(tǒng)的地災(zāi)調(diào)查講究“坡到頂、溝到底”，主要依靠地災(zāi)防治人員地毯式排查，而InSAR、LiDAR 技術(shù)的應(yīng)用則長期囿于測繪領(lǐng)域。

交集出現(xiàn)在2017 年6 月24 日。當(dāng)日凌晨，茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村發(fā)生高位山體滑坡，造成100 余人被掩埋。在事后反思中，有專家研究指出，此次滑坡屬于高位、遠(yuǎn)程、隱蔽性地災(zāi)，地勘人員沒法爬上去調(diào)查，傳統(tǒng)的航拍影像又被茂密的樹木遮擋，亟須借助新技術(shù)力量提高隱患早期識(shí)別能力。InSAR 和LiDAR技術(shù)因其鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢，逐漸進(jìn)入地災(zāi)防治專家們的視野。

為驗(yàn)證技術(shù)的可行性，四川省自然資源廳果斷決定嘗試：由技術(shù)力量雄厚的部第三地理信息制圖院牽頭，在龍門山斷裂帶、大渡河沿岸6 萬平方公里地災(zāi)防治重點(diǎn)區(qū)域開展InSAR、LiDAR 遙感測繪調(diào)查。“我們普查時(shí)發(fā)現(xiàn)600 余處斜坡形變，經(jīng)地災(zāi)調(diào)查專業(yè)隊(duì)伍和專家核實(shí)，準(zhǔn)確率高達(dá)80%。”文學(xué)虎對(duì)此記憶猶新。結(jié)果證明此路可行。

隨后不久，8 月8 日九寨溝地震發(fā)生了。震后第一時(shí)間進(jìn)入九寨溝參與應(yīng)急搶險(xiǎn)救援的四川測繪地理信息局測繪應(yīng)急保障中心佘金星博士介紹，當(dāng)時(shí)16 名游客因滑坡塌方被困在熊貓海區(qū)域，救援部隊(duì)計(jì)劃讓官兵徒步翻過塌方體進(jìn)行救援，但無人機(jī)遙感監(jiān)測發(fā)現(xiàn)該區(qū)域塌方嚴(yán)重，可能會(huì)給官兵們帶來生命危險(xiǎn)。據(jù)此，救援部隊(duì)緊急調(diào)派直升機(jī)成功營救了被困游客。

接連的“被肯定”，為測繪技術(shù)日后在九寨溝震后重建中應(yīng)用增加了砝碼。

空天地一體化調(diào)查 提前識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

九寨溝深處的溝谷中，坐落著一塊高9.2 米、重約522 噸的巨石，名曰“8·8 石”?！?·8”九寨溝地震使該巨石脫離山體，從海拔2654 米處滾下，造成沿途植被盡毀，形成巨大溝槽。這是地震造成九寨溝山體破損的冰山一角。

震后，九寨溝新增了大量地災(zāi)隱患點(diǎn)，而茂密的植被又增加了隱患的隱蔽性。針對(duì)這個(gè)情況，四川省自然資源廳和四川測繪地理信息局提出將遙感測繪調(diào)查納入九寨溝災(zāi)后恢復(fù)重建地災(zāi)防治專項(xiàng)工程，作為傳統(tǒng)地災(zāi)調(diào)查排查工作的重要補(bǔ)充，空天地一體化開展地災(zāi)防治。

文學(xué)虎介紹，項(xiàng)目分為災(zāi)區(qū)重點(diǎn)區(qū)域InSAR、LiDAR 遙感調(diào)查、重大地災(zāi)點(diǎn)傾斜實(shí)景三維模型建設(shè)和災(zāi)區(qū)地災(zāi)防治專用圖測繪保障3個(gè)方面，共9 個(gè)單項(xiàng)工程。其最重要的目的之一，就是充分運(yùn)用遙感技術(shù)把“看不見”“難到達(dá)”的高位遠(yuǎn)程隱蔽性地災(zāi)隱患找出來。

“我們按照全省統(tǒng)一部署，在著名地災(zāi)專家、成都理工大學(xué)許強(qiáng)教授提出的普查—詳查—核查‘三查’工作體系的指引下開展工作，取得了實(shí)實(shí)在在的效果?！蔽膶W(xué)虎介紹，“三查”工作體系，首先是給地表進(jìn)行“全面體檢”，通過InSAR 技術(shù)對(duì)地表進(jìn)行大面積多期次持續(xù)掃描，普查篩查出地表形變的重點(diǎn)部位或區(qū)域。

其次，為疑似隱患點(diǎn)做“CT”。根據(jù)普查發(fā)現(xiàn)的重大形變風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，結(jié)合地形坡度、植被覆蓋、人工地面到達(dá)難易程度，利用LiDAR、無人機(jī)遙感技術(shù)，對(duì)高位高隱蔽性部位斜坡結(jié)構(gòu)、斷層發(fā)育、裂隙走向等進(jìn)一步解析。

再次，由地質(zhì)專家進(jìn)行“臨床診斷”。按照居民聚居區(qū)、場鎮(zhèn)、學(xué)校、重大工程設(shè)施等威脅險(xiǎn)情等級(jí)，有計(jì)劃地開展地面核查后，由地質(zhì)專家分析研判，最終達(dá)到從“區(qū)域—重點(diǎn)—靶心”逐項(xiàng)深度調(diào)查。

黑河鄉(xiāng)某高山頂暗藏一處滑坡隱患，地面調(diào)查人員上不去。經(jīng)過“三查”，很快摸清了隱患點(diǎn)的狀況，及時(shí)采取防范措施消除了安全隱患。類似的實(shí)例，在九寨溝已有上百個(gè)。

“‘三查’工作體系提前摸清了地災(zāi)隱患早期形變特征，是人工排查的有力補(bǔ)充，極大提高了地災(zāi)隱患調(diào)查的精準(zhǔn)度和針對(duì)性，是傳統(tǒng)地面調(diào)查向空天地一體化調(diào)查方式轉(zhuǎn)變的重要突破?！睒I(yè)內(nèi)專家如是評(píng)價(jià)。

2018 年11 月，全國首屆“重大地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別專題研討會(huì)”在貴陽召開，400 余名測繪、地災(zāi)領(lǐng)域的專家齊聚一堂。文學(xué)虎作為全國InSAR 技術(shù)工程化應(yīng)用專家代表，在會(huì)上作了關(guān)于地災(zāi)早期識(shí)別防治技術(shù)工程化研究的報(bào)告。InSAR、LiDAR 等遙感技術(shù)獲得了不少地災(zāi)防治專家的認(rèn)可。許強(qiáng)指出，我國地災(zāi)點(diǎn)多面廣，通過多種技術(shù)手段的綜合運(yùn)用，從不同角度識(shí)別和發(fā)現(xiàn)地災(zāi)隱患，是地災(zāi)防治的一大實(shí)際需求。

截至目前，部第三地理信息制圖院和四川測繪地理信息局測繪應(yīng)急保障中心已在九寨溝災(zāi)區(qū)開展了4000 多平方千米InSAR 監(jiān)測、1800 多平方千米LiDAR 遙感調(diào)查，共發(fā)現(xiàn)數(shù)百處地災(zāi)隱患點(diǎn)，其中200 余處正發(fā)生形變，經(jīng)地質(zhì)專家現(xiàn)場調(diào)查核實(shí)，115 處隱患點(diǎn)納入新增地災(zāi)點(diǎn)，將加強(qiáng)日常防治管理。

三維實(shí)景平臺(tái)管理 呈現(xiàn)防治全景圖

“89”“54”“21”……九寨溝景區(qū)管理局地災(zāi)組施工代表朱海榮如數(shù)家珍的這串?dāng)?shù)字，代表著緩急不同的地災(zāi)治理工程?！笆着钇惹行枰卫淼?9 處地災(zāi)隱患點(diǎn)集中在景區(qū)主干道，威脅著游客和過往車輛的安全，第二批54 個(gè)工程在原始森林里，目前整個(gè)景區(qū)已經(jīng)竣工21 個(gè)工程?！?/p>

沿九寨溝主干道前行，棚洞、欄石擋墻、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等一批防范落石、崩塌的工程項(xiàng)目和措施隨處可見。朱海榮和工程人員正用“網(wǎng)”與“磚”，會(huì)同遙感監(jiān)測、地面調(diào)查共同筑起生命的安全防線。

而在“云端”，九寨溝的溝溝坎坎全部“濃縮”在三維管理平臺(tái)里。為直觀展現(xiàn)地災(zāi)防治全景，滿足景區(qū)防范和管理的需求，部第三地理信息制圖院自主研發(fā)了三維管理平臺(tái)，構(gòu)建了以九寨溝景區(qū)為核心的三維場景，集成三維服務(wù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用，特別是對(duì)重要地災(zāi)點(diǎn)進(jìn)行了360 度還原，供專家分析研判。

三維管理平臺(tái)主要研發(fā)人員劉立打開平臺(tái)界面，調(diào)取出九寨溝樹正社區(qū)三維信息，當(dāng)?shù)鼐用裆顓^(qū)域房屋、道路等一目了然。在社區(qū)南側(cè)山體上，可以看到明顯的山體垮塌痕跡，巖石表面新鮮，這表明該部位是新的垮塌。

再看看納入89 處率先治理的地災(zāi)隱患點(diǎn)老虎嘴崩塌處。從2018 年、2019 年兩期影像中可以直觀看到，2018 年3 月時(shí)，老虎嘴緊鄰道路的陡坡被“撕”開了一大片，治理工程還未開工，治理方案有“主動(dòng)網(wǎng)﹢加強(qiáng)錨桿﹢角墻”“主動(dòng)網(wǎng)﹢加強(qiáng)錨桿﹢格構(gòu)錨桿﹢角墻”兩種。而到了2019 年9 月時(shí)，裸露的山體已經(jīng)穿上了漂亮的“花格裙”?！斑@些年，院里把數(shù)據(jù)和技術(shù)應(yīng)用展示作為一項(xiàng)課題，組織團(tuán)隊(duì)專門研究，讓數(shù)據(jù)成果普適化用起來，更好地服務(wù)和支撐地災(zāi)防治工作。”劉立說。

截至目前，部第三地理信息制圖院已建成九寨溝三維模型150 平方千米、全景影像334 處、三維電子沙盤1 套，完成震后影像圖及震后地災(zāi)調(diào)查底圖9000余平方千米，1∶2000 帶狀圖(規(guī)劃設(shè)計(jì)專用圖)200 平方千米，災(zāi)后重建項(xiàng)目分布圖3 套。所有成果已向九寨溝縣自然資源局、九寨溝景區(qū)管理局等單位移交。有了它們，九寨溝的地災(zāi)動(dòng)態(tài)監(jiān)測將會(huì)更加智能。