機(jī)載LiDAR 技術(shù)在密林區(qū)低頻泥石流溝調(diào)查中的應(yīng)用

王 平 賴安鋒

（深圳市工勘巖土集團(tuán)有限公司，廣東深圳 518000）

0 引言

低頻泥石流溝通常具有隱蔽性強(qiáng)、群發(fā)性、同發(fā)性、破壞性強(qiáng)、災(zāi)情嚴(yán)重的特點(diǎn)[1]。在深圳等南方地區(qū)，植被生長(zhǎng)快速，其隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)就更為突出，一些泥石流溝長(zhǎng)期無發(fā)災(zāi)記錄被誤認(rèn)為正常溝谷而未能列入地質(zhì)災(zāi)害隱患。深圳自1978 年以來溝谷型泥石流極少發(fā)生，2014 年以前僅有的幾起均由人為堆渣、人工開挖邊坡引起，業(yè)界普遍認(rèn)為深圳市無自然因素主導(dǎo)的溝谷型泥石流災(zāi)害。2014 年6 月，受局地極端暴雨的影響，深圳市坪山區(qū)石井—田頭山一帶的自然溝谷產(chǎn)生了群發(fā)性稀性水石流，造成了水庫(kù)淤埋、道路損毀、天然氣管道外露等嚴(yán)重災(zāi)害，深圳市自然因素主導(dǎo)的低頻泥石流溝的識(shí)別得到關(guān)注。

深圳市鹽田區(qū)1∶50000 地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查遙感數(shù)據(jù)源采用0.30 m 分辨率的WV-3 全色衛(wèi)星影像，解譯時(shí)發(fā)現(xiàn)鹽田區(qū)80%左右區(qū)域?yàn)橹脖桓采w的密林區(qū)，衛(wèi)星影像上顯現(xiàn)為大片單調(diào)的綠色，僅能讀取大概的地形輪廓，影像可解譯程度差。鑒于工作區(qū)光學(xué)影像具有局限性，深圳市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中應(yīng)用機(jī)載LiDAR 技術(shù)，在鹽田區(qū)鹽田坳一帶19 km2區(qū)域（以下稱為“研究區(qū)”）識(shí)別了包括4 條低頻泥石流溝的多處地質(zhì)災(zāi)害隱患，并進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證。

1 機(jī)載LiDAR 的技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)載LiDAR（Airborne Light Detection and Ranging）源于激光雷達(dá)技術(shù)，1993 年投入商用[2]。發(fā)展過程中，機(jī)載LiDAR 逐步克服了設(shè)備體積大、激光器壽命短、算法不公開、成本高昂等缺點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)了其采樣密度大、精度高、植被穿透力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪、災(zāi)害調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市三維建模、林業(yè)調(diào)查、電力調(diào)查、海岸帶測(cè)量等領(lǐng)域[2]。

機(jī)載LiDAR 是一種主動(dòng)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，集成了GPS、IMU、激光掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備。其中主動(dòng)傳感系統(tǒng)（激光掃描儀）利用返回的脈沖獲取探測(cè)目標(biāo)高分辨率的距離、坡度、粗糙度和反射率等信息，最后經(jīng)過綜合處理而得到地面區(qū)域三維定位與成像結(jié)果[3]。LiDAR 設(shè)備的激光脈沖掃描密度高且穿透植被能力強(qiáng)，可記錄多次不同時(shí)刻到達(dá)的同一束發(fā)射激光的回波信號(hào)（見圖1），通過數(shù)據(jù)處理來區(qū)別樹冠表面、灌木表面和地面，可以快速地獲取高精度的地表三維信息，轉(zhuǎn)而生成高精度DEM 模型和DSM 模型[4]，會(huì)使掩蓋于植被之下的各種山體損傷和松散堆積體暴露無遺，有效識(shí)別隱蔽性災(zāi)害[5]。

圖1 機(jī)載LiDAR 數(shù)據(jù)采集工作原理

2 機(jī)載LiDAR 在國(guó)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)機(jī)載LiDAR 在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域最早始于汶川地震，2008 年研究人員在北川唐家山堰塞湖開展了應(yīng)急性機(jī)載LiDAR 掃描，為該堰塞湖庫(kù)容量的計(jì)算提供了直接數(shù)據(jù)支持[6]。2009 年—2017 年，劉圣偉等、馮光勝、佘金星等利用機(jī)載LiDAR 技術(shù)在長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)、新疆巴倫臺(tái)、九寨溝地震災(zāi)區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，取得了良好的效果[7—9]。2019 年，由佛山地質(zhì)局承擔(dān)的西樵山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃調(diào)查評(píng)價(jià)，采用了機(jī)載LiDAR 技術(shù)作為其“天空地”一體化調(diào)查的重要組成。由于機(jī)載LiDAR 獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，2021 年自然資源部發(fā)布的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)要求，將其列入了新技術(shù)、新方法之列[10]。

3 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于深圳市鹽田區(qū)的中西部的低山、丘陵地帶，地形起伏大、山高坡陡、溝谷密集且切割普遍較深。西側(cè)為深圳市最高峰梧桐山，山頂海拔943.7 m，相對(duì)高差約930 m，山體為侏羅紀(jì)噴發(fā)形成的層狀火山，水系呈放射性分布，溝谷深切，巖性主要為中上侏羅統(tǒng)梧桐山組（J2+3w）火山巖（凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)熔巖、火山角礫巖等）。東側(cè)為高陵區(qū)，山頂海拔475 m，相對(duì)高差約460 m，坡度一般約20°～40°，局部形成陡崖，水系呈現(xiàn)出一系列相互平行的樹枝狀，巖性主要為侏羅系—白堊系侵入的花崗巖。東西兩側(cè)之間為坳谷狀地形，巖性主要為泥盆系—石炭系層狀碎屑巖（砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等）。山腳為城市建設(shè)區(qū)，工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)、民居、道路密集，山區(qū)基本無人居住，通行、通視條件差。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要為斷裂，以北西向斷裂最為發(fā)育，其次為東西向和北東向（見圖2）。

圖2 研究區(qū)位置及地質(zhì)略圖

研究區(qū)植被覆蓋達(dá)80% 以上。植被類型為常綠落葉闊葉次生林、常綠落葉闊葉人工林，郁閉度約0.78～0.86，喬木密度14.9～21.0 株/100 m2、平均樹高5.4～6.1 m、冠幅達(dá)2.7～3.2 m，灌木密度2.5～6.7 株/m2[11]。研究區(qū)植被具有多層結(jié)構(gòu)，從上至下生長(zhǎng)有高大喬木、一般喬木、灌木、藤、草[12]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的劃分標(biāo)準(zhǔn)按郁閉度劃分[13]，研究區(qū)屬密林區(qū)，植被層次多，光學(xué)影像可譯性差。

4 機(jī)載LiDAR 作業(yè)和數(shù)據(jù)處理

此次機(jī)載LiDAR 采用了羅賓遜R44 載人直升機(jī)和OPTECH ALTM Galaxy T 1000 激光雷達(dá)系統(tǒng)。獲取了19 km2的機(jī)載LiDAR 點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)云總數(shù)為1169002287 個(gè)，通過點(diǎn)云去燥、濾波等操作后去除植被獲得的地面點(diǎn)數(shù)量為70039303 個(gè)，綜合植被穿透率為5.99 %。通過處理后獲得了研究區(qū)地面分辨率0.2 m 的數(shù)字高程模型（DEM），對(duì)DEM 數(shù)據(jù)進(jìn)行山體陰影處理后生成了有立體效果的影像（見圖3）（如無特殊說明，下文中的“DEM 圖像”均指機(jī)載LiDAR DEM 數(shù)據(jù)山體陰影處理后的圖像）。與WV-3 衛(wèi)星影像（見圖4）相比，LiDAR 獲取的DEM 圖像地貌輪廓清晰銳利、紋理深刻、地表細(xì)節(jié)豐富。

圖3 研究區(qū)機(jī)載LiDAR 獲取的DEM 山體陰影圖像

5 低頻泥石流識(shí)別與解譯

5.1 基本識(shí)別方法

國(guó)內(nèi)泥石流的判別方法主要有判別因素法、嚴(yán)重程度數(shù)量化綜合評(píng)判法、識(shí)別要素臨界值判別法[14]。這些方法中，斜坡不良地質(zhì)作用（崩塌、滑坡、土壤侵蝕等）的嚴(yán)重程度所占的比重較大，植被覆蓋程度也是重要的考量因素，植被越好則泥石流發(fā)生的可能性越低。王春山等[15]對(duì)1983 年—2005 年間中國(guó)發(fā)生的13 條典型的泥石流資料進(jìn)行了整理與分析，認(rèn)為低頻泥石流具有危害嚴(yán)重的特點(diǎn)，其主要原因之一為低頻泥石流潛伏時(shí)間長(zhǎng)，原來的沖積路徑上植被早已恢復(fù)并生長(zhǎng)茂密，使人放松警惕。王帥等[16]通過相關(guān)文獻(xiàn)的分析，認(rèn)為某些低頻泥石流區(qū)域人煙稀少，歷史資料匱乏，溝口堆積扇上的植被恢復(fù)快，泥石流發(fā)生后的地貌標(biāo)志常被植被所掩蓋，野外調(diào)查和航片判斷均有相當(dāng)?shù)碾y度。綜合以上觀點(diǎn)，認(rèn)為以斜坡不良地質(zhì)作用與植被覆蓋程度為主要判據(jù)確定溝域是否存在泥石流，對(duì)于低頻泥石流的確定會(huì)出現(xiàn)誤判。在國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)，訪問當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)者是重要的判別依據(jù)，深圳建市時(shí)期晚，城市變遷幅度大，原始居民基本已另遷新址，現(xiàn)場(chǎng)難以找到年齡大的原住居民，低頻泥石流調(diào)查訪問的有效性低。鑒于以上情況，本次調(diào)查對(duì)于低頻泥石流溝的識(shí)別以泥石流地貌和泥石流堆積物的判別為主。研究區(qū)山高林密，通行通高條件差，光學(xué)遙感可譯性差，調(diào)查工作以DEM圖像為主初步判別各條溝谷是否具有泥石流地貌和泥石流堆積物，再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查驗(yàn)證，最終確定是否泥石流溝。

參考鐘敦倫和謝洪的觀點(diǎn)，溝域內(nèi)具有泥石流侵蝕地貌、堆積地貌和侵蝕—堆積地貌之一，應(yīng)判別為泥石流溝[14]。泥石流侵蝕地貌主要有破碎坡、基巖谷、角峰，泥石流堆積地貌主要有堆積扇、堆積壟崗、堆積龍頭、堆積舌和堆積裙邊、堆積斑，泥石流侵蝕—堆積地貌主要有泥石流階地、葫蘆谷、縫隙堆積基巖谷、多變谷[14]。有些溝谷下游人為改造強(qiáng)烈，需結(jié)合原始形態(tài)下的老地形圖輔助判讀。

泥石流堆積物通常從堆積物形態(tài)、堆積剖面、顆粒特征三方面觀察與分析[17]。泥石流堆積物在縱斷面上多呈錐形，在平面上呈扇形，其縱橫比降較大，為3°～12°，堆積物表面一般呈壟崗起伏，坎坷不平，而洪積扇縱、橫比降小，一般為1°～3°，表面較為平整[18]。堆積物形態(tài)在DEM 圖像上可清晰判讀，并可在三維分析軟件中快速讀取平面尺寸與坡度。人類改造嚴(yán)重地帶，仍需結(jié)合老地形圖分析判斷。堆積剖面特征、顆粒特征難以在DEM 圖像上讀取，要在現(xiàn)場(chǎng)核查驗(yàn)證。

5.2 解譯標(biāo)志

密林區(qū)泥石流的遙感解譯標(biāo)志，可通過野外實(shí)地調(diào)查與DEM 圖像特征相對(duì)照，建立圖像上泥石流地貌和堆積物形態(tài)的解譯標(biāo)志。

（1）破碎坡

本文中的破碎坡是指流域內(nèi)山坡因崩塌、滑坡、侵蝕等作用在地表形成損傷的現(xiàn)象。研究區(qū)破碎坡在DEM 圖像上通常顯示為槽狀或條狀陰影，具有凹凸不平粗糙的質(zhì)感（見圖5、圖6），當(dāng)破碎坡發(fā)育強(qiáng)烈時(shí)，DEM 圖像顯示為斑痕累累、支離破碎。正在變形的滑坡，其裂縫在DEM 圖像上呈明顯的線狀暗色陰影（見圖7）。

圖5 破碎坡—崩塌（鹽田坳北側(cè)道路旁崩塌）

圖6 破碎坡—坡面侵蝕（研究區(qū)東側(cè)溝谷上游）

圖7 破碎坡—滑坡裂縫（鹽田坳綠道西側(cè)滑坡）

（2）堆積扇

在光學(xué)影像上，低頻泥石流的堆積扇與周圍色調(diào)相差不明顯，很難辨認(rèn)。而在DEM 影像上堆積扇形態(tài)清晰，其色調(diào)較周圍要明亮，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈凸出的立體感（見圖8）。圖像表面有晶鉆狀或蜂窩狀斑塊，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，這些斑塊是堆積扇表面的漂石、塊石。DEM 圖像可在三維分析軟件中量出表面坡度、高差等信息，用于間接判斷堆積扇的性質(zhì)。

圖8 堆積扇（百泰集團(tuán)后山溝谷下游）

（3）堆積階地

古泥石流堆積階地僅在云海學(xué)校西側(cè)溝谷分布（見圖9），位于現(xiàn)代河溝的兩側(cè)、堆積扇的上游，階面平坦，分布有規(guī)律性橫向條紋，與周邊地物有明顯的區(qū)別。

圖9 云海學(xué)校西側(cè)泥石流階地

（4）溝底松散堆積物

試驗(yàn)區(qū)溝底的松散堆積物在DEM 圖像上比較容易辨認(rèn)，呈現(xiàn)出密集的晶鉆式或蜂窩式圖案，明暗相間，質(zhì)感粗糙（見圖10），部分區(qū)域略有凸出感。圖像中晶鉆體（蜂窩體）的直徑一般與漂塊石的粒徑相仿，有些情況下圖像的晶鉆體直徑大于實(shí)體。

圖10 百泰集團(tuán)后山溝谷內(nèi)松散堆積物

基巖谷在DEM 圖像上特征不明顯，角峰、縫隙堆積基巖谷、葫蘆谷、多變谷等在研究區(qū)未見到，因此未能建立解譯標(biāo)志。

5.3 低頻泥石流溝的識(shí)別

按流域?qū)⒀芯繀^(qū)劃分為17 個(gè)溝谷單元（見圖11），從DEM 圖像上逐個(gè)判別是否泥石流溝。通過地貌形態(tài)、堆積物形態(tài)的判讀和現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，最終確定了4#、15#、16#、17#共4 條泥石流溝（見表1）。這些溝谷在深圳建市以來無泥石流發(fā)生的記錄，但溝口有老（古）的泥石流堆積物，屬于低頻泥石流溝。

表1 研究區(qū)主要溝谷泥石流的判別

圖11 溝谷單元?jiǎng)澐?/p>

5.4 泥石流詳細(xì)解譯

利用DEM 圖像結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)判別為泥石流的溝谷進(jìn)一步詳細(xì)解譯，以典型溝谷（4#溝、16#溝）為例分析。

（1）4#溝詳細(xì)解譯

該溝谷位于云海學(xué)校西側(cè)，將其DEM 圖像載入三維分析軟件中，生成溝域的立體效果圖（見圖12），根據(jù)其流域特征分為形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。流域面積約1.309 km2，主溝長(zhǎng)約2690 m，流域高差875 m，總體縱坡降18°。該溝位于低山區(qū)，基巖為火山熔巖和火山碎屑巖。

圖12 4#泥石流溝三維模型

形成區(qū)長(zhǎng)約1600 m，占整個(gè)流域長(zhǎng)度的59%。山高林密，人員難以進(jìn)入，無人機(jī)航拍和光學(xué)衛(wèi)星影像均不能達(dá)到效果，機(jī)載LiDAR 生成的高精度DEM 圖像可以解決這一難題。DEM 圖像中，形成區(qū)山坡陡峭、高差大，溝壑密集、切割深度大，溝谷呈V 形和深V 形。在DEM 圖像上測(cè)量所得，形成區(qū)主溝長(zhǎng)1590 m，高差740 m，溝底總體縱坡降25°，溝谷兩側(cè)坡度約35°～55°。根據(jù)前述解譯標(biāo)志，解譯出形成區(qū)破碎坡12 處，總面積約102618 m2，分布于溝谷上游的溝頭部位、支溝兩側(cè)，在圖像上量取坡度約35°～55°，顯示出溝谷侵蝕越往上游越強(qiáng)的特點(diǎn)。據(jù)DEM 圖像解譯，形成區(qū)有松散堆積物的溝段長(zhǎng)度為2375 m，溝底松散物質(zhì)儲(chǔ)藏量較大。破碎坡所在區(qū)域?yàn)閷訝罨鹕降纳喜?，巖性為火山熔巖夾火山角礫巖，坡殘積物較薄，層間相對(duì)軟弱的火山角礫巖風(fēng)化較強(qiáng)烈，層間支撐力減弱，堅(jiān)硬耐風(fēng)化塊狀結(jié)構(gòu)的火山熔巖在地表形成了散落的塊石或孤石（見圖13），在雨水沖刷等作用下，塊石和風(fēng)化碎屑進(jìn)入溝槽，成為了溝谷松散物質(zhì)的主要來源。根據(jù)DEM 圖像，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查證，形成區(qū)物源總量估算為467472 m3：破碎坡潛在不穩(wěn)定體平均厚度約4 m，體積約410472 m3；溝底松散物質(zhì)平均單寬面積約24 m2，體積約57000 m3。

圖13 4#溝形成區(qū)遙感解譯圖

流通區(qū)位于流域中下游，上游樹枝形溝匯集成一條單溝，呈U 型斷面，形成了寬谷地貌。長(zhǎng)530 m，高差約72 m，主溝總體縱坡降約8°?，F(xiàn)代河溝、泥石流階地在DEM 圖像上清晰可見（見圖14），河溝位于溝底偏右（面向下游）處，呈反S 形擺動(dòng)，圖像上量測(cè)河溝寬約15～25 m，左岸侵蝕形成陡坡，量測(cè)坡高約6～13 m，右岸向岸坡平緩過渡，部分河段形成了伏流。泥石流階地在DEM 圖像上表現(xiàn)為長(zhǎng)條形臺(tái)地，局部形成微起伏的壟崗，是泥石流滿床堆積所形成的，主體位于現(xiàn)代河溝左岸，寬約100～200 m，物質(zhì)成分主要為次棱角—次圓狀塊石、漂石夾砂和黏性土，粗細(xì)混雜，無明顯的分選，從上游往下游顆粒略有變細(xì)的趨勢(shì)。河床左岸岸坡坡度約35°～42°，基本上是塊漂石土的自然休止角，受流水長(zhǎng)期沖蝕坡腳的影響，岸坡會(huì)產(chǎn)生塌岸，成為泥石流的物源之一。

圖14 4#溝流通區(qū)遙感解譯圖

堆積區(qū)位于溝谷出口以下，地勢(shì)開闊，地表被改造為住宅區(qū)和道路，人為改造強(qiáng)烈，扇體輪廓在DEM 影像上仍較清晰（見圖14）。堆積區(qū)地面全部被硬化或覆蓋，未見堆積物露頭，剝開前緣高邊坡底錨桿格構(gòu)梁的綠化層，揭露為雜亂的漂塊石土，有地下水滲出，證明老泥石流堆積體波及較遠(yuǎn)且厚度較大。根據(jù)DEM 圖像（見圖15）、老地形圖和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，大致確定堆積扇縱長(zhǎng)約580 m，平均寬約500 m，縱向比降約7°，橫向比降3°～4°。

圖15 4#溝堆積區(qū)DEM 圖像及航拍照片

堆積區(qū)河溝已護(hù)岸和鋪底，從堆積區(qū)上游至下游，沿線皆有塊漂石、碎石堆積，堆積體成條帶狀和散粒狀，粒徑從上游往下游逐漸變小，由漂塊石為主轉(zhuǎn)變?yōu)樗槭?、砂、黏性土為主，水平方向上分選明顯。下游暗涵口全斷面有稀泥漿附著（見圖16），涵底鋪滿碎石和砂土，雙孔涵洞隔墻和兩側(cè)翼墻見有受碰撞破損的情況（見圖17），根據(jù)碰撞痕跡和泥痕判斷，近期大暴雨時(shí)溝內(nèi)流體狀態(tài)為高含砂洪水，還達(dá)不到泥石流的密度界限值（1.3 t/m3），固體物質(zhì)堆積量較小，近期泥石流活動(dòng)弱。

圖16 4#溝下游暗涵口攜砂洪水的痕跡

圖17 4#溝下游暗涵內(nèi)的堆積情況

（2）16#溝詳細(xì)解譯

該溝位于黃碧圍北側(cè)，根據(jù)DEM 圖像結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)核查，將該溝谷劃分為清水匯流區(qū)、物源流通區(qū)和堆積區(qū)（見圖18）。流域面積0.261 km2，主溝長(zhǎng)約1070 m，高差約370 m，主溝總體縱坡降19°。該溝位于花崗巖丘陵區(qū)，主要構(gòu)造為東西向斷裂。

圖18 16#泥石流溝三維模型

清水匯流區(qū)DEM 圖像較為光滑，坡面過渡舒緩自然，局部有陳舊性的損傷，植被茂盛，山體穩(wěn)定。DEM 影像上顯示有少量凸出的亮斑，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查為花崗巖孤石，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證這些孤石均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

物源流通區(qū)位于流域中游，溝谷呈V 形，切割較深，溝底縱坡降較陡，總體坡降26°，頂部形成跌水，兩側(cè)溝岸較陡，坡度約25°～30°。從DEM 圖像上解譯，泥石流的主要物源為頂部的危巖帶和其下部的崩塌堆積體。從DEM 圖像來看，本區(qū)上部為陡坡，有一大片長(zhǎng)條形的粗糙帶橫穿溝谷（見圖19），該帶延展方向?yàn)榻鼥|西向，放大圖像后，發(fā)現(xiàn)該粗糙帶由一些明亮的凸出斑塊和細(xì)密粗糙的暗部區(qū)域交錯(cuò)而成，并有縱向細(xì)溝切割坡面。根據(jù)圖像特征結(jié)合區(qū)域地質(zhì)，將此區(qū)域解譯為沿東西向斷層面發(fā)育的危巖帶，帶內(nèi)支溝侵蝕較嚴(yán)重，形成了各危巖區(qū)的側(cè)向邊界，促進(jìn)了危巖的發(fā)生與發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)核查該帶為階梯狀陡崖組成的陡坡，并發(fā)現(xiàn)了構(gòu)造作用形成的磨光面和擠壓形成的片狀蝕變巖，印證了東西向斷層面的判斷，坡面分布有大量的危巖，大部分危巖隱沒于樹叢中，外表僅能看到個(gè)別突出塊體，有些區(qū)域已產(chǎn)生了貫通性裂縫。在DEM 圖像上圈畫了6 個(gè)危巖密集的小區(qū)，總面積約5040 m2，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查估計(jì)危巖平均厚度約3 m，總體積約15120 m3。DEM 圖像可見危巖帶下部有一片晶鉆狀斑塊組成的區(qū)域，與周圍地面的紋理、質(zhì)感相差較大，平面形態(tài)呈倒三角形，總體坡度27°，視覺上有明顯的凸出感。解譯為崩塌堆積體，現(xiàn)場(chǎng)核查，該區(qū)域表面為花崗巖塊石所覆蓋，呈棱角—次棱角狀，確認(rèn)為崩塌堆積體，崩塌塊石粒徑一般1～5 m，大者可達(dá)10 m 以上，塊石粒徑與圖像上的斑塊長(zhǎng)度相仿。在DEM 圖像上量測(cè)堆積體區(qū)面積10750 m2，根據(jù)主溝在堆積體邊緣的切割面估計(jì)，堆積體平均厚度約4 m，體積約43000 m3，堆積體厚度小，堆積區(qū)植被較好，無明顯的變形破壞跡象，現(xiàn)狀整體穩(wěn)定，當(dāng)上部危巖大范圍崩塌時(shí)，將引起堆積體的失穩(wěn)，可能引起泥石流發(fā)生。

圖19 16#溝主要物源解譯

堆積區(qū)位于下游，前緣為建成區(qū)，被大幅度改造。堆積扇中后部在DEM 圖像上特征十分明顯，平面上呈錐形，向外凸出的立體感十分強(qiáng)烈，前緣雖然被破壞，但大致輪廓仍可辨認(rèn)（見圖20）。DEM 圖像上量測(cè)其主軸長(zhǎng)度300 m，平均寬度120 m，縱比降12°，橫比降約8°～10°?，F(xiàn)場(chǎng)核查，該區(qū)域?yàn)橐诲F形脊?fàn)疃逊e體，道路開挖斷面上可見主要由棱角—次棱角狀的塊碎石夾黏性土、巖屑組成，最厚處大于5 m，土石比約7∶3—6∶4，呈中密—密實(shí)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)雜亂，局部有架空現(xiàn)象，塊體大小一般約0.1～2.0 m，大者可達(dá)4～5 m。細(xì)節(jié)方面，堆積體表面紋路呈晶鉆式和蜂窩式排，斑塊尺寸大于表面塊石的粒徑。后期鉆探成果表明，該堆積體在溝口處座落于細(xì)顆粒的洪積物之上，兩者在結(jié)構(gòu)、粒徑、分選性上區(qū)別明顯，確定該堆積體為古老泥石流堆積而成。堆積體左岸有一片暗色區(qū)域，非常粗糙，現(xiàn)場(chǎng)核查為現(xiàn)代河溝侵蝕形成的陡坡，堆積體右岸也有一條溝槽，水呈伏流從前緣溢出，侵蝕較弱。對(duì)比上部的崩塌堆積體，其粒徑較小，細(xì)粒含量稍多，密實(shí)度更好。從地表情況判斷，該堆積體整體呈穩(wěn)定狀態(tài)。左、右兩條溝槽所在的涵洞無明顯破損，涵口干凈，顯示較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)無泥石流活動(dòng)，現(xiàn)今活動(dòng)性弱。

圖20 16#溝堆積扇DEM 圖像

6 結(jié)論

將機(jī)載LiDAR 技術(shù)應(yīng)用于密林區(qū)低頻泥石流溝調(diào)查，解決了密林山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查精度低的難題，通過應(yīng)用案例介紹與分析，得出如下結(jié)論：

（1）通過機(jī)載LiDAR 技術(shù)，精細(xì)地顯現(xiàn)了鹽田坳密林山區(qū)的地表形態(tài)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與圖像特征的對(duì)比，初步建立了低頻泥石流的地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志。

（2）在機(jī)載LiDAR 解譯的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)地核查，于鹽田坳一帶發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了4 條低頻泥石流溝，對(duì)泥石流溝的形態(tài)特征、物質(zhì)來源、堆積狀況進(jìn)行了全面的調(diào)查與分析，取得了初步的成果。

（3）可利用機(jī)載LiDAR 的便利性、可重復(fù)性和絕對(duì)定位的特點(diǎn)開展密林區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，定期對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行掃描，獲取多時(shí)相、多時(shí)段的遙感成果，深入研究其發(fā)展變化趨勢(shì)。