三維遙感影像模型在花垣縣地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險普查中的應(yīng)用

本論文以國務(wù)院組織的2020年～2022年全國第一次自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查中的湖南省花垣縣地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險普查

為項目背景進行研究。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害防治管理的實際情況和需求，按照《地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)要求（1：50000）》（DD2019-08），本輪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險普查在充分利用以往1：5萬地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果的基礎(chǔ)上開展，不再開展重復(fù)性野外調(diào)查工作。本次工作主要利用遙感手段，收集最新的遙感數(shù)據(jù)，針對孕災(zāi)地質(zhì)條件開展調(diào)查，并對地質(zhì)災(zāi)害隱患點變化情況進行復(fù)核，遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用在本項目顯得尤為重要

。

該公司最大的4.0智庫之一是其去年10月推出的SOPHIA服務(wù)平臺。此平臺的基本功能是發(fā)出實時信息和數(shù)據(jù)，優(yōu)化機器和系統(tǒng)的性能和生產(chǎn)率，利用收集到的信息對生產(chǎn)過程和機器性能進行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)失常情況，在維修、訂購配件、避免故障發(fā)生等方面給客戶以協(xié)助。Biesse 2018—2020計劃的目標(biāo)之一是進一步改進其服務(wù)，從“快速排除故障”到“有預(yù)見性的主動服務(wù)”。Biesse已具有創(chuàng)造數(shù)字化、自動化、具有緊密聯(lián)系的工廠的能力。

遙感技術(shù)的應(yīng)用可貫穿于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的始終，災(zāi)前可預(yù)見性的評價地質(zhì)災(zāi)害隱患的易發(fā)性，災(zāi)害發(fā)生時可真實客觀具體的反映發(fā)災(zāi)情況及救援過程中可能發(fā)生的二次災(zāi)害，災(zāi)害發(fā)生善后階段可監(jiān)測災(zāi)害現(xiàn)狀的發(fā)展變化趨勢，指導(dǎo)相關(guān)職能部門決策。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

花垣縣，隸屬于湖南省湘西土家族苗族自治州，位于湖南省西部，武陵山脈中段，湘黔渝交界處，地理坐標(biāo)：東經(jīng)109° 13′ ～109° 39′，北緯28°10′～28°38′?？h境南北長49.5km，東西寬38.5km，總面積1109.90平方公里。境內(nèi)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤性氣候，四季分明，雨量充足，季節(jié)變化性較大?？h域內(nèi)根據(jù)地貌的成因、形態(tài)及其組合特征，大致可劃分為侵蝕構(gòu)造地貌、剝蝕構(gòu)造地貌、溶蝕構(gòu)造地貌和河谷階地四個類型?；ㄔh地處揚子地臺與華南地軸的過渡地段，境內(nèi)出露地層較為簡單，主要為青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系及第四系覆蓋層。主要山脈走向與構(gòu)造線基本一致，呈北東—南西向，支脈多與構(gòu)造線垂直或斜交。

根據(jù)實地調(diào)查和收集資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計，花垣縣共有地質(zhì)災(zāi)害隱患點89處（不含已核銷地質(zhì)災(zāi)害隱患點），其中不穩(wěn)定斜坡隱患點29處，占災(zāi)害點總數(shù)32.58%（本次地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險普查將不穩(wěn)定斜坡按變形趨勢進一步進行分類為滑坡隱患、崩塌隱患、泥石流隱患）；滑坡29處，占災(zāi)害點總數(shù)32.58%；崩塌8處，占災(zāi)害點總數(shù)8.99%；泥石流5處，占災(zāi)害點總數(shù)5.62%；地面塌陷18處，占災(zāi)害點總數(shù)20.22%（其中6處為采空塌陷）（詳見圖1）。

1.2 遙感數(shù)據(jù)源

崩塌地質(zhì)災(zāi)害特別是針對中小型規(guī)模的孕災(zāi)特征僅從平面的二維影像上進行識別與判斷的難度較大

，但建立三維遙感影像模型后，可以極具針對性的建立地形地貌的三維可視化仿真模擬，與平面的二維遙感影像相比，三維遙感影像模型呈現(xiàn)的地形地貌形態(tài)更加形象逼真，更有利于工程技術(shù)人員識別地質(zhì)災(zāi)害中的崩塌地質(zhì)現(xiàn)象，并對崩塌孕災(zāi)地質(zhì)條件、風(fēng)險源特征、崩塌承災(zāi)體范圍及潛在危害程度進行更具宏觀性的識別與判斷。

以DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立三維模型，結(jié)合花垣縣1：5萬區(qū)域地質(zhì)圖、1：20萬水文地質(zhì)圖中提取的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等孕災(zāi)地質(zhì)背景要素進行遙感解譯復(fù)核，解譯復(fù)核現(xiàn)狀臺帳數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，判定其穩(wěn)定性、危害程度和發(fā)展趨勢。

遙感調(diào)查的具體工作方法主要是由：全面搜集花垣縣歷史上所發(fā)生的各類地質(zhì)災(zāi)害的時間、類型、規(guī)模、災(zāi)情等資料，已開展調(diào)查、評價、勘查、監(jiān)測、治理、應(yīng)急處置等方面的資料，并針對1：5萬地質(zhì)災(zāi)害詳查、變更調(diào)查、中小學(xué)調(diào)查及近年新發(fā)災(zāi)點的最新臺帳分析前人調(diào)查及研究成果資料、結(jié)合DEM、DLG數(shù)據(jù)對遙感影像底圖進行制作及處理、開展災(zāi)點室內(nèi)遙感解譯調(diào)查、野外踏勘抽樣調(diào)查建立解譯標(biāo)志、實地驗證及修改完善地質(zhì)災(zāi)害解譯標(biāo)志、室內(nèi)資料匯總分析及整理等一系列工作構(gòu)成（圖2）。

此外，今年以來跌幅超過20%的基金還有華夏大中華企業(yè)精選、華寶海外中國成長、交銀中證海外中國互聯(lián)網(wǎng)等24只基金。

2 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

2.1 解譯流程與方法

稗草對已經(jīng)使用多年的除草劑的敏感性不斷降低，其防效逐年下降，為了有效應(yīng)對水稻田雜草危害問題，常州市信德農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)了4%氟嘧啶草醚+2.5%五氟磺草胺可分散油懸浮劑100毫升/畝，該藥劑使用方便，可以直接進行甩施，該藥劑擴大了殺草譜，不僅可以防治稗草還可以防治野慈姑，本研究對其安全性和防效進行了研究，得出以下結(jié)論：

在ArcGIS平臺ArcScene模塊下，對0.5m高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)進行最佳波段組合、圖像鑲嵌、圖像增強等圖像數(shù)字處理

。

通過上述處理，獲得的三維遙感影像模型完全能滿足1：5萬精度的風(fēng)險普查要求。制作的圖像層次豐富、清晰易讀、色調(diào)均勻、反差適中，處理后的圖像與原始數(shù)據(jù)相比，明顯地增強了圖像的密度、紋形和色調(diào)信息，提高了遙感圖像的可解譯精度和質(zhì)量

。

本文利用HEC-RAS模型耦合嵌套于ArcGIS平臺的HEC-GeoRAS(Hydrologic Engineering Center Geographic River Analysis System)模塊，對青海省玉樹縣巴塘河流域進行洪水模擬分析，以對該區(qū)防洪預(yù)報和工程選址提供參考和借鑒。

通過加載DEM數(shù)據(jù)、二維平面柵格影像數(shù)據(jù)、DLG陡坎矢量數(shù)據(jù)和方便查找小地名的注記要素等操作，制作三維遙感影像模型（圖3、圖4），從而使圖像解譯和分析更加直觀和準(zhǔn)確。

2.2 崩塌影像特征及解譯標(biāo)志的建立

通過對前人地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究的總結(jié)及巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害在花垣縣三維遙感影像模型上的特征分析，建立了以下影像特征、地貌特征等孕災(zāi)要素的解譯標(biāo)志

。

崩塌地質(zhì)災(zāi)害是自然演化的斜坡山體在地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、植被覆蓋類型等多種孕災(zāi)地質(zhì)條件下共同孕育誘發(fā)所致，多發(fā)生在原始斜坡地形陡峻、巖石軟硬相間、巖體節(jié)理裂隙發(fā)育的區(qū)域。在解譯崩塌地質(zhì)災(zāi)害之前，首先對崩塌的孕災(zāi)地質(zhì)條件及易滑易崩地層發(fā)育規(guī)律進行研究，建立崩塌地質(zhì)災(zāi)害體中人工目視影像識別孕災(zāi)要素的解譯標(biāo)志。孕災(zāi)要素的建立，可以提高崩塌遙感解譯的針對性，大幅度提升解譯識別的準(zhǔn)確率，提高解譯工作的效率，減少解譯工作時間、人力、物力、財力的投入。

在承擔(dān)本次風(fēng)險普查之前，本團隊已開展了一定量的花垣縣1：1萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和風(fēng)險評價的工作，其中包括已現(xiàn)場復(fù)核的上述老木山村崩塌、兩河村崩塌、白巖山將軍巖崩塌?；诖耍覀儗σ熏F(xiàn)場復(fù)核的崩塌地質(zhì)災(zāi)害點特征進行總結(jié)，并形成花垣縣域內(nèi)的崩塌影響特征及建立崩塌的解譯標(biāo)志，以期對未開展復(fù)核的其他崩塌隱患點提供借鑒與參考。

（1）孕災(zāi)地質(zhì)條件的三維立體解譯。從DEM數(shù)字高程模型中提取的坡度、坡向、高程等地形地貌要素，從DLG數(shù)據(jù)中提取陡坎線等微地貌要素，對斜坡山體匯水面積、水文泉點等水文地質(zhì)條件要素的提取疊加解譯上圖，對用地類型、植被覆蓋、民房切坡建房等人類工程活動進行解譯識別。

（2）地貌特征：崩塌一般發(fā)生于陡崖附近，地貌特征呈上陡下緩，崩塌堆積體在坡度陡緩交界處附近，堆積體表面多見具粗糙感的斑點狀滾石。

從表5可知，A、B不同TPS排水瀝青混合料浸水殘留穩(wěn)定度分別為87.5%和81%；A型TPS混合料飛散損失小于B型TPS混合料，表明A型TPS排水瀝青混合料水穩(wěn)定性較優(yōu)且兩者水穩(wěn)定性均滿足工程要求，由于TPS改性劑加入后，增大集料表面瀝青厚度，防止水分進入集料與瀝青膜之間的黏結(jié)界面，從而有效增強瀝青與集料之間的黏結(jié)力，提高混合料水穩(wěn)定性。

（2）三維地質(zhì)災(zāi)害分析。利用遙感影像及“群測群防”1：5萬在冊地質(zhì)災(zāi)害威脅對象村民的管控記錄，結(jié)合1：5萬地質(zhì)災(zāi)害變更調(diào)查及其復(fù)核表、“兩卡一案”等各類地質(zhì)災(zāi)害防治的存檔調(diào)查數(shù)據(jù)，能夠快速、高效地確定卜如坪崩塌地質(zhì)災(zāi)害“靶區(qū)”大致位置、威脅范圍、歷史變形跡象等地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)資料。

遙感信息源的選取決定著地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查遙感解譯效果，在花垣縣地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險普查遙感調(diào)查中，選用湖南省自然資源廳下發(fā)的1：5萬、1：1萬DRG、DLG及0.5m高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)

。

3 建立三維遙感影像模型：以卜如坪崩塌為例

以卜如坪崩塌為例進行三維遙感影像模型的應(yīng)用展示，卜如坪崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患點是2006年開展的湖南省花垣縣1：10萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查時發(fā)現(xiàn)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患點，一直在冊延續(xù)管控至今。但該點因崩塌風(fēng)險源山高坡陡、植被茂密、人跡罕至，花垣縣自然資源局地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)支撐單位的頻繁更換以及原調(diào)查人員退休記憶模糊，現(xiàn)場訪問村民也語焉不詳，崩塌危巖體風(fēng)險源具體位置已無人知曉，成為歷史懸案。通過本輪風(fēng)險普查的遙感解譯技術(shù)室內(nèi)精準(zhǔn)識別危巖體風(fēng)險源目標(biāo)靶區(qū)，結(jié)合野外現(xiàn)場復(fù)核調(diào)查，解決了該崩塌危巖體找不到風(fēng)險源的歷史遺留問題。建立仿真的三維遙感影像模型的主要目的是對地質(zhì)災(zāi)害隱患點附近的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性在三維立體上有更清晰的了解和認(rèn)識，不僅有助于工程技術(shù)人員全面掌握了解各類孕災(zāi)地質(zhì)條件的形態(tài)及分布規(guī)律，還有助于從宏觀上識別潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，更有利于對受災(zāi)群眾防災(zāi)減災(zāi)的宣傳科普教育、主管職能部門救災(zāi)的及時決策。具體效果如圖5所示。

結(jié)合卜如坪崩塌的具體孕災(zāi)地質(zhì)條件進行的三維遙感影像模型分析主要包括了以下內(nèi)容：

（1）典型的影像特征：花垣縣域內(nèi)崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要為陡壁山崖威脅坡腳承災(zāi)體人口聚集區(qū)的中高位巖質(zhì)崩塌，在三維遙感影像模型中，巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的遙感影像特征為：崩塌源陡壁山崖影像輪廓明顯、山崖表面坎坷不平，有粗糙感，呈鋸齒狀或花瓣狀。其顏色與巖性有關(guān)，通常色調(diào)比周圍圍巖淺；當(dāng)陡坎為懸崖時，受光照方向的影響，整個崩塌壁可能處于遙感影像的陰影區(qū)而顏色發(fā)暗；

（3）植被特征：崩塌源附近植被覆蓋度極差，影紋粗糙。新近發(fā)生的崩塌體無植被生長，多呈淺色調(diào)，而老崩塌體多有灌草植被滋生，常比周圍色調(diào)稍深；危巖體因坡陡或植被發(fā)育色彩較濃，或較緩、無植被而呈綠色、淺綠色和灰綠色，為連續(xù)或斷續(xù)條塊狀，表面凹凸不平。

1950年代云南民族民間文學(xué)的整理翻譯工作，1953年的《阿詩瑪》也是一個典范文本，其在全國范圍的成功也是一個標(biāo)志性事件?！栋⒃姮敗纷屚饨缫娮R了云南民族民間文化的魅力，也讓云南的文化工作者看到民歌的力量——“可以促進各民族的‘偉大的精神解放’”（陸萬美：《雋永的回憶》），而且也讓很多少數(shù)民族知識分子喚起了自身的“民族文學(xué)”的意識以及對本民族文化的自豪感。陸萬美說，云南其他兄弟民族的干部群眾看到《阿詩瑪》后，都說，“這樣的歌，我們也有”。

（3）將已有的1：50000區(qū)域地質(zhì)圖中地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)要素疊加到三維影像上，以三維可視化形式表達，結(jié)合原1：5萬地災(zāi)調(diào)查的災(zāi)點表格信息，能較為準(zhǔn)確的識別崩塌風(fēng)險源潛在靶區(qū)位置，對野外調(diào)查路線的規(guī)劃和針對性具有較強的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

（1）利用省自然資源廳下發(fā)的花垣縣1：5萬、1：1萬DRG、DLG、0.5m高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合1：5萬地質(zhì)圖中提取的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境背景信息，在ArcGIS平臺上可以快速、高效、準(zhǔn)確地編制1：50000地質(zhì)災(zāi)害隱患點的三維遙感影像模型圖。

（2）以卜如坪崩塌為例，通過本輪風(fēng)險普查的遙感解譯技術(shù)室內(nèi)精準(zhǔn)識別危巖體風(fēng)險源目標(biāo)靶區(qū)，結(jié)合野外現(xiàn)場復(fù)核調(diào)查，解決了該崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患點找不到危巖體風(fēng)險源的尷尬歷史遺留問題。

（3）利用三維遙感影像模型對地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查路線和斜坡結(jié)構(gòu)調(diào)查點的選擇更具指導(dǎo)意義，提高了地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)人員在野外復(fù)核驗證調(diào)查中的目的性、針對性和效率，在節(jié)約人力、降低物力、節(jié)省財力等方面成效明顯意義重大。

二是健全行政機關(guān)與法院的良性互動與聯(lián)絡(luò)機制。法院主要負(fù)責(zé)行政行為及強制執(zhí)行申請的合法性、可執(zhí)行性審查。經(jīng)審查符合要求，法院在裁定準(zhǔn)予執(zhí)行前后，均可就強制執(zhí)行中需要防范、注意的事項與風(fēng)險，需要采取的相關(guān)措施，向行政機關(guān)書面提出建議。業(yè)務(wù)主管部門等相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強與法院之間的信息溝通，在社會穩(wěn)定風(fēng)險、環(huán)境風(fēng)險評估、研究與落實防范措施、編制強制執(zhí)行預(yù)案等準(zhǔn)備階段，現(xiàn)場實際實施，以及后續(xù)矛盾化解、違法后果消除等善后工作方面，積極接受法院的指導(dǎo)與監(jiān)督，如可以請求法院派員到執(zhí)行現(xiàn)場進行監(jiān)督指導(dǎo)等，確保強制執(zhí)行工作的合法與規(guī)范。

借助湖南省自然資源廳下發(fā)的0.5m高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)與DEM數(shù)字高程模型、DLG數(shù)字線劃地圖、1：5萬區(qū)域地質(zhì)圖、1：20萬水文地質(zhì)圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建三維遙感影像模型，高精度的呈現(xiàn)傳統(tǒng)二維平面圖件難以全面體現(xiàn)斜坡單元地形地貌、地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)體與人口聚集區(qū)承災(zāi)體的空間相對關(guān)系，這是新技術(shù)、新方法在傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的有效應(yīng)用。

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