遙感技術(shù)在庫車市地質(zhì)災(zāi)害精細化調(diào)查中的應(yīng)用

遲 瑤

（中國地質(zhì)工程集團有限公司，北京 100089）

近十年以來，遙感技術(shù)在諸多方面都取得了巨大的進步。在新疆阿克蘇地區(qū)實施的比例為1：10,000的精細化地質(zhì)災(zāi)害研究項目中，遙感解釋被用作精細化地質(zhì)災(zāi)害研究的先導(dǎo)方法，并首先考慮了宏觀層面的現(xiàn)場研究中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展，地質(zhì)環(huán)境的背景和工程活動。為下一次野外勘測創(chuàng)建信息庫，并進行有針對性的有效地質(zhì)野外勘測，并建立重要地質(zhì)災(zāi)害隱患三維空間模型，用以分析孕災(zāi)體地質(zhì)條件，最終形成地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查遙感解譯相關(guān)報告及圖件。

1 調(diào)查區(qū)概括

庫車市地處天山南麓中部，南側(cè)塔里木盆地，為新疆南疆重鎮(zhèn)，是南北疆的交通要沖?？傮w地勢北高南低，北部為極高山區(qū)、高山區(qū)，南部為平原區(qū)，最高點海拔位于調(diào)查區(qū)北部天山山脈，最低海拔位于調(diào)查區(qū)南部塔里木河。受地形地貌等因素的影響，在庫車市不同地區(qū)，溫度存在明顯差異。平原的溫度高于山區(qū)的溫度，海拔每100米平均降低0.59℃。在海拔4000米以上的海拔高度，一年四季都在海平面寒冷。

庫車鎮(zhèn)的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要有四種類型：坍塌、滑坡、泥石流和塌陷。地質(zhì)災(zāi)害空間分布的總體格局表現(xiàn)為：崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害多發(fā)育于北部高山、極高山區(qū)；中低山區(qū)多發(fā)育泥石流；低山丘陵區(qū)、山前平原區(qū)是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的低發(fā)育區(qū)；平坦區(qū)域的救濟是開放的，并且不具有發(fā)生以上四種地質(zhì)災(zāi)害的條件，因此不會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害[1]。

2 技術(shù)路線與工作方法

2.1 技術(shù)路線

在已有資料的基礎(chǔ)上，對資料進行分析和二次開發(fā)，對工作區(qū)地質(zhì)、地形地貌、孕災(zāi)背景和形成條件、地表形變特征、地質(zhì)災(zāi)害類型和分布規(guī)律等要素建立宏觀認(rèn)識，基于InSAR技術(shù)、高分辨率光學(xué)遙感、無人機三維傾斜攝影測量等綜合遙感技術(shù)，對地質(zhì)災(zāi)害（隱患）點進行識別、提取，最終達到精準(zhǔn)科學(xué)防治地質(zhì)災(zāi)害，減少地質(zhì)災(zāi)害直接和間接損失，保護人民生命財產(chǎn)安全的目的。具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 地質(zhì)技術(shù)路線具體流程

2.2 工作方法

在調(diào)查區(qū)內(nèi)，采用合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）技術(shù)識別正在緩慢變形的地質(zhì)災(zāi)害點，同時結(jié)合光學(xué)遙感輔助解譯進行驗證，并對重點區(qū)域、小流域開展三維傾斜攝影測量。主要工作內(nèi)容包括：資料收集、InSAR地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、高分辨率光學(xué)遙感解譯、無人機三維傾斜攝影測量及野外核查驗證工作[2]。

3 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

3.1 解譯標(biāo)志的建立

建立解釋遙感的標(biāo)志可以幫助識別目標(biāo)，其屬性和關(guān)系。在創(chuàng)建解釋標(biāo)簽時，有必要定義圖像圖對象的一般類別，主要包括該對象在圖像圖上反射的對象的光譜顏色和形狀以及色調(diào)的特定表達、陰影、圖案、紋理、大小等[3]。解釋標(biāo)記包括兩種類型：直接解釋標(biāo)記和間接解釋標(biāo)記。上述顏色，陰影，圖案等是直觀的表現(xiàn)，并且是直接解釋的符號；間接解釋的跡象是通過某種內(nèi)部聯(lián)系而產(chǎn)生的、例如位置、空間關(guān)系、地貌、植物和水系統(tǒng)的變化，以便推斷特定物體的屬性或自然現(xiàn)象[4]。

3.2 遙感解譯標(biāo)志

不同類型的地質(zhì)災(zāi)害在遙感影像上的反應(yīng)差距較大，如微地貌、色調(diào)、影紋等特征。

3.2.1 滑坡

在影像圖上，發(fā)生滑坡的區(qū)域呈鍋形，舌形，梨形和其他扁平形狀。在大規(guī)模的滑坡中，可以看到微小的浮雕，例如滑坡墻、滑坡臺階、滑坡城墻、滑坡舌和滑坡裂縫?；露喟l(fā)育于在峽谷中的緩坡、分水嶺的陰坡等處發(fā)育[5]?；掠跋褚妶D2。

圖2 滑坡影像特征

3.2.2 崩塌

崩塌堆積體的影像特征包括：如果在高分辨率圖像中的懸崖或陡坡下看到巨大的巖體，則這是一個簇，影像帶有粗糙感。崩塌危巖體影像特征包括：①危巖體多處于坡度較陡的山坡地段，其縱斷面的坡度在形態(tài)表現(xiàn)為上陡下緩；②危巖體的周圍有時發(fā)育有節(jié)理裂縫。崩塌影像見圖3。

圖3 崩塌影像特征

3.2.3 泥石流

影像圖上，標(biāo)準(zhǔn)型泥石流溝可清楚的看到物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。物源區(qū)坡段坡度較大，具有較為嚴(yán)重的延時風(fēng)化現(xiàn)象，存在較多的松散堆積物質(zhì)，常伴有崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；環(huán)流區(qū)主要位于泥流溝壑的床層，呈線性或彎曲帶狀，其坡度比源區(qū)平緩，但比堆積區(qū)陡；堆積區(qū)處于泥石流溝的溝口處，坡度較小，地勢較為平緩，呈扇狀淺色調(diào)，在扇面上可見溝槽或漫流狀溝槽。泥石流影像見圖4。

圖4 泥石流影像特征

3.2.4 地面塌陷

影像圖上，當(dāng)工作區(qū)域的影響到達地面時，經(jīng)常在工作區(qū)域上形成土壤沉降，并發(fā)生許多相關(guān)的土壤裂縫。規(guī)模較大的采空塌陷的發(fā)育形態(tài)表現(xiàn)為長達10—100米的環(huán)形帶或條帶，其邊緣常伴生地裂縫，裂縫兩側(cè)地表表現(xiàn)一定高度。在環(huán)形帶的上方色調(diào)較亮，下發(fā)色調(diào)較暗；規(guī)模較小的塌陷坑多呈獨立的環(huán)形或橢圓形斑點、斑塊狀[6]。地面塌陷影像見圖5。

圖5 地面塌陷影像特征

3.3 解譯結(jié)果和野外核查

通過室內(nèi)遙感解譯，形成了調(diào)查區(qū)高中易發(fā)區(qū)InSAR形變區(qū)提取圖、高中易發(fā)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患遙感解譯圖。本次遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害點共48處，其中崩塌點28處，滑坡點8處，泥石流點11處，地面塌陷點1處。現(xiàn)場檢查是根據(jù)不同類型的地質(zhì)災(zāi)害進行的精細調(diào)查，以確定地質(zhì)災(zāi)害的類型、發(fā)展特征、災(zāi)害和危害、并預(yù)測其發(fā)展趨勢。野外核查也是對InSAR監(jiān)測及光學(xué)遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害的交叉驗證，對于偽隱患點或遺漏隱患點進行地質(zhì)災(zāi)害精細化排查、確認(rèn)。

4 結(jié)論

遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害精細化調(diào)查中，不僅可以獲取在野外研究中不容易或難以實現(xiàn)的地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展和地質(zhì)環(huán)境狀況的數(shù)據(jù)，而且還可以初步估計研究區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量、規(guī)模、形式和特征。

當(dāng)前，高精度地質(zhì)災(zāi)害空間監(jiān)測技術(shù)主要有InSAR技術(shù)、高分辨率遙感技術(shù)等，這些技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測和評價中得到廣泛使用，實現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域性的定量監(jiān)測。

綜上所述，目前尚無任何一種單一技術(shù)手段可同時實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的早期大范圍識別探測、定期局部監(jiān)測和實時定點監(jiān)測預(yù)警這一系列工作。在監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害和預(yù)警研究中，新技術(shù)，新理論和新方法不僅具有廣闊的生命力，而且具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)該進一步加強地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)警、計算機模擬技術(shù)等方法的研究。結(jié)合遙感技術(shù)特別是國產(chǎn)衛(wèi)星遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，構(gòu)建“天、空、地”多種平臺和多種技術(shù)手段的一體化的地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域性監(jiān)測預(yù)警體系，是實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的“早期識別、定期檢測、實時監(jiān)測和預(yù)警”是必然發(fā)展趨勢。