多源遙感技術(shù)在強(qiáng)降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查中的應(yīng)用

摘 要：多源遙感技術(shù)在強(qiáng)降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查中發(fā)揮重要作用，能夠幫助研究人員獲得多角度、全方位、可視化的遙感成果?！?·28”特大暴雨造成貴州省冊(cè)亨縣內(nèi)多處出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情，所誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)出點(diǎn)多、面廣、突發(fā)性強(qiáng)、危害性大等特點(diǎn)。以貴州省冊(cè)亨縣為例，應(yīng)用多源遙感技術(shù)協(xié)同全面排查冊(cè)亨縣“5·28”特大暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害隱患，探討多源遙感技術(shù)協(xié)同對(duì)強(qiáng)降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害隱患排查的適用性，旨在為強(qiáng)降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查和地質(zhì)災(zāi)害防治提供科學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；多源遙感技術(shù)協(xié)同；地面調(diào)查；冊(cè)亨縣

中圖分類號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）12–0-03

2022年5月27日，冊(cè)亨縣遭遇特大暴雨襲擊，最

大降雨量322.6 mm（“5·28”特大暴雨），特大暴雨誘發(fā)多處滑坡，嚴(yán)重威脅群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，亟須開展地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查，及時(shí)識(shí)別已發(fā)生或即將發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害隱患并應(yīng)急處置。短時(shí)強(qiáng)降雨天氣極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。SAR具備穿云透雨、能夠全天時(shí)、全天候觀測對(duì)地觀測能力，有效補(bǔ)齊山區(qū)光學(xué)遙感數(shù)據(jù)獲取困難的短板，在滑坡隱患早期識(shí)別、監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急調(diào)查方面具有較大優(yōu)

勢(shì)[2]。無人機(jī)攝影測量因其機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)獲取精度高等特性，適用于地震、暴雨、人類活動(dòng)等誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別工作，可以實(shí)現(xiàn)小區(qū)域范圍內(nèi)定期持續(xù)觀測，是衛(wèi)星遙感和地面調(diào)查的有效補(bǔ)充[3]。

光學(xué)衛(wèi)星遙感、無人機(jī)和SAR在地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別中具有各自優(yōu)勢(shì)和識(shí)別范疇，但也存在短板，僅靠單一的技術(shù)手段難以有效解決大范圍地質(zhì)災(zāi)害的精準(zhǔn)調(diào)查、識(shí)別和監(jiān)測預(yù)警問題。

1 研究區(qū)概況

冊(cè)亨縣位于貴州省西南部，地處珠江上游南、北盤江交匯、云貴高原向廣西低山丘陵過渡的斜坡夾角地帶，地勢(shì)西北高、東南低。出露地層從石炭系到第四系均有發(fā)展，其中出露硬質(zhì)巖類地層主要分布于研究區(qū)北部冗渡鎮(zhèn)、坡妹鎮(zhèn)和丫他鎮(zhèn)、巧馬鎮(zhèn)北部一帶，巖性主要為灰?guī)r、白云巖。出露軟質(zhì)夾硬質(zhì)巖類地層主要分布于研究區(qū)南部，地層巖性為黏土巖、粉砂巖、砂巖、頁巖等夾泥灰?guī)r。受區(qū)域構(gòu)造及地質(zhì)環(huán)境的影響，區(qū)內(nèi)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，軟硬相間的巖組廣布，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的孕育與形成起到極其重要的作用[4]。

2 “5·28”特大暴雨概況及誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型

冊(cè)亨縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量為1 300.8 mm，年降雨量一般為1 000～1 300 mm，雨季降水量占全年總降水量的81%，旱季降水量僅占全年總降水量的19%。在暴雨發(fā)生率方面，冊(cè)亨縣北部高于南部[5]。“5·28”特大暴雨災(zāi)害導(dǎo)致多個(gè)氣象站24 h累計(jì)降雨量超過200 mm，其中冗渡鎮(zhèn)冗硝氣象站點(diǎn)24 h內(nèi)降雨量達(dá)到322.6 mm，突破近50年來的歷史極值，且特大暴雨發(fā)生后連續(xù)多日降雨，誘發(fā)多處滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，造成縣內(nèi)多處出現(xiàn)險(xiǎn)情。亟需開展地質(zhì)災(zāi)害隱患排查，并對(duì)排查出的地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行評(píng)估，保障地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)的群眾安全轉(zhuǎn)移。

3 地質(zhì)災(zāi)害多源遙感技術(shù)協(xié)同應(yīng)急調(diào)查方法

針對(duì)冊(cè)亨縣“5·28”特大暴雨災(zāi)害后嚴(yán)峻復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害防治形勢(shì)，研究充分發(fā)揮遙感技術(shù)優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)開展降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害隱患的識(shí)別與調(diào)查工作，最大限度地獲取降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害的空間位置、變形跡象、威脅范圍等信息，并結(jié)合地形、坡度、坡向等地形因子和人居條件，評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情級(jí)別，并進(jìn)行實(shí)地核查驗(yàn)證，進(jìn)一步提高地質(zhì)災(zāi)害定位和特征識(shí)別的準(zhǔn)確度和識(shí)別效率，技術(shù)路線如圖1所示。

3.1 D-InSAR地表形變檢測結(jié)果

D-InSAR共識(shí)別出16處典型地表形變區(qū)（圖2），形變量為10～200 mm。形變區(qū)分布與“5·28”特大暴雨發(fā)生區(qū)域高度吻合。本次監(jiān)測到的特大暴雨中心位于研究區(qū)中部，D-InSAR未檢測到明顯的地表形變的信息，與北部主要出露硬質(zhì)巖類地層密切相關(guān)。冊(cè)亨縣南部主要出露軟質(zhì)夾硬質(zhì)巖類地層，該類地層地質(zhì)環(huán)境敏感脆弱，人為因素?cái)_動(dòng)和降雨情況下極易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，且主要為降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害。因此，本次特大暴雨發(fā)生后，南部多處出現(xiàn)滑坡和泥石流地質(zhì)災(zāi)害。圖2為D-InSAR識(shí)別出的較為典型的6處疑似滑坡地表形變，其形變特征和范圍均表現(xiàn)出滑坡的基本特征，其主要誘發(fā)因素是降雨。

3.2 光學(xué)衛(wèi)星遙感技術(shù)識(shí)別結(jié)果

結(jié)合兩期（2022年4月12日和7月11日）光學(xué)衛(wèi)星遙感解譯，發(fā)現(xiàn)縣境內(nèi)特大暴雨前后發(fā)生明顯滑塌的區(qū)域共43處，由于多數(shù)滑塌區(qū)域人跡罕至，無受威脅對(duì)象，未開展實(shí)地調(diào)查。將InSAR識(shí)別出的16處明顯的地表形變區(qū)域與光學(xué)遙感解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，發(fā)現(xiàn)D-InSAR識(shí)別出的16處地表形變區(qū)在光學(xué)衛(wèi)星遙感影像上均表現(xiàn)出不同程度的滑塌，6處在光學(xué)遙感影像上表現(xiàn)出明顯的滑動(dòng)紋理特征，且滑動(dòng)紋理范圍與D-InSAR識(shí)別出的形變范圍高度吻合。圖3可以看出強(qiáng)降雨前后，滑坡體表現(xiàn)出明顯的局部滑動(dòng)、下挫、溜滑、光學(xué)遙感紋理特征表現(xiàn)出明顯的周界，表明滑坡體出現(xiàn)了明顯的滑動(dòng)。主要原因是強(qiáng)降雨過程中雨水下滲，使得巖、土體水分過飽和，加之滑坡周界及巖、土臨界面被雨水下滲沖刷，雨水的“潤滑”作用，巖、土體水分過飽和，達(dá)到巖、土體下滑臨界點(diǎn)，發(fā)生滑坡。

3.3 無人機(jī)攝影測量滑坡隱患識(shí)別

結(jié)合光學(xué)衛(wèi)星遙感和D-InSAR解譯結(jié)果，通過無人機(jī)和地面調(diào)查對(duì)發(fā)現(xiàn)的多處隱患進(jìn)行實(shí)地核查驗(yàn)證，最終確定本次強(qiáng)降雨共誘發(fā)25處滑坡，基于光學(xué)遙感和D-InSAR識(shí)別出的16處具有明顯滑動(dòng)的區(qū)域在實(shí)地調(diào)查后均被判定為強(qiáng)降雨誘發(fā)滑坡。對(duì)于前期D-InSAR識(shí)別和光學(xué)衛(wèi)星遙感解譯發(fā)現(xiàn)的疑似地質(zhì)災(zāi)害隱患，經(jīng)圈定后再進(jìn)行實(shí)地調(diào)查核實(shí)，發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域均已發(fā)生滑塌，對(duì)周邊群眾和車輛造成嚴(yán)重威脅。D-InSAR和光學(xué)衛(wèi)星遙感解譯成果，為本次特大暴雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查提供了定向調(diào)查靶區(qū)，提高了應(yīng)急調(diào)查工作效率，進(jìn)一步確保應(yīng)急調(diào)查隊(duì)員和群眾的安全。

3.4 多源遙感技術(shù)協(xié)同地質(zhì)災(zāi)害隱患排查

衛(wèi)星遙感平臺(tái)受到時(shí)空分辨率、氣象條件、衛(wèi)星姿態(tài)等因素的限制，在實(shí)際運(yùn)用中還存在短板，“5·28”特大暴雨發(fā)生后，研究團(tuán)隊(duì)積極尋找特大暴雨發(fā)生前后最近時(shí)間段的光學(xué)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，但受到冊(cè)亨縣特殊的地理位置和氣象條件等因素的影響，研究團(tuán)隊(duì)未能獲得完全滿足要求的光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。

SAR數(shù)據(jù)獲取雖不受氣象因素的影響，但冊(cè)亨縣植被覆蓋率高、地形起伏大，運(yùn)用SAR數(shù)據(jù)解譯地表形變信息過程中需要充分考慮地形要素引起的幾何畸變和山體陰影對(duì)解譯結(jié)果的影響。無人機(jī)攝影測量雖然消除了衛(wèi)星遙感的時(shí)空分辨率不高、機(jī)動(dòng)性不強(qiáng)等弊端，但無法滿足大范圍地質(zhì)災(zāi)害隱患排查的實(shí)際需求。因此，通過綜合協(xié)同運(yùn)用不同遙感技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)不同時(shí)空尺度、不同環(huán)境條件、不同氣象條件下地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別和監(jiān)測預(yù)警。

D-InSAR監(jiān)測運(yùn)用表明，該滑坡體在“5·28”特大暴雨發(fā)生前后出現(xiàn)了明顯的地表形變（圖2），形變量為89～110 mm，表明該滑坡體地表形變明顯，可能出現(xiàn)滑動(dòng)。圖3（d、e）為特大暴雨前、后該點(diǎn)在光學(xué)遙感影像上的變化，暴雨后該滑坡表現(xiàn)出明顯的滑坡變形特征。結(jié)合無人機(jī)攝影測量和地面詳細(xì)調(diào)查（圖4），發(fā)現(xiàn)該滑坡體在“5·28”特大暴雨發(fā)生過程中出現(xiàn)滑動(dòng)，滑坡體長約250 m，寬約165 m，滑體厚度為3～5 m，

為小型順層滑坡，調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡體已下滑并推倒前緣擋土墻，下滑產(chǎn)生的推力使得房前出現(xiàn)裂縫，滑床有渾濁雨水滲出，這說明滑坡體已貫穿，底部已形成臨空面，坡體已經(jīng)處于蠕動(dòng)變形階段，整體穩(wěn)定性差，強(qiáng)降雨下還存在下滑風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語

應(yīng)用多源遙感技術(shù)開展強(qiáng)降雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查，充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從全局到局部進(jìn)行逐一、精準(zhǔn)排查，不僅能解決傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率不高的問題，還能提供全方位、多角度、可視化的高精度遙感成果和信息，增強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害隱患應(yīng)急調(diào)查識(shí)別的有效性。構(gòu)建一套多源遙感技術(shù)協(xié)同應(yīng)用技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為強(qiáng)降雨誘發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查提供了技術(shù)支撐，但傳統(tǒng)的地面調(diào)查與專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷仍是現(xiàn)階段地質(zhì)災(zāi)害隱患排查不可或缺的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-08-04

基金項(xiàng)目：貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)科研項(xiàng)目“基于空地一體化的喀斯特山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別研究”（黔地礦科合〔2021〕22號(hào)）。

作者簡介：湯云濤（1991—），男，貴州遵義人，工程師，研究方向?yàn)闇y繪地理信息、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)估、資源環(huán)境遙感。#通信作者：張珊珊，女，貴州遵義人，工程師，研究方向?yàn)闇y繪地理信息、資源環(huán)境遙感、地質(zhì)環(huán)境，E-mail：2338499759@qq.com。