遥感技术在复杂地区管道线路遴选中的应用

申晋利，钱凯俊，张强，穆青，于世勇，邢学文

(中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

1 引 言

遥感技术从上世纪60年代诞生以来，广泛应用于农业、林业、矿业、地质、军事、油气等领域，充分显示了遥感技术的实用性和先进性。遥感技术在油气长输管道中的应用已十分成熟，但其应用阶段主要是可研阶段[1-4]。本文主要对遥感技术在油气长输管道勘察设计时的初步设计时线路比选中的应用进行探讨和分析。

研究区地质情况复杂，整体位于至今仍活跃的特提斯构造域，处于两个板块的缝合带。管道通过的主体地段基本分布在8°～9°地震烈度区域，除西端是山谷中的小块平地外，向东延伸基本是在崇山峻岭和高山峡谷中穿行，两侧有常年积雪的高大山脉，大部分地区山高坡陡、沟谷纵横、河流冲沟密集，在发生地震、降雨或冰雪融化时极易引发泥石流和山体滑坡，对管道形成危害。由于研究区地质资料缺乏，地形条件复杂，遥感数据由于其获取速度快、受限条件少成为主要信息获取来源。

2 地质特征

2.1 数据选择

采用经正射校正的SPOT-5融合影像图，空间分辨率达到2.5m。经过合成、镶嵌、裁剪等处理方法，生成管道两侧各13km范围的图像[5]。

2.2 解译方法

采用目视解译法和人机交互解译法，以后者为主，在三维信息管理系统的解译平台上，建立工作区三维地形模型，并结合AarGIS、ArcView等软件平台，在经过统一处理的数字影像上进行立体仿真解译，提高解译准确度。人机交互解译法是一种利用计算机技术直接解译圈定编图单位或将目视解译结果输入计算机内与解译图像匹配，并进行修改补充的一种方法。用该方法编制的解译图件，编图单位划分准确，边界误差小，可提高编图精度。

3 解译标志

3.1 断裂解译标志

断裂解译大致分为两类：一类是非活动隐伏或推测断裂，主要发育在岩石露头区，在第四系覆盖区或露头区具有不太确定的明显线性影像特征；另一类是在遥感断裂解译的基础上，充分考虑研究区的地震烈度图(国家地震局发布的全球地震烈度图)并参考美国国家地质调查局统计的近50年以来(1963年～2012年)地震发生点的数据，综合确定活动断裂。主要识别和解译标志有：连续的或断续的、首尾有一定对应关系的线性影像结构，明显的断层三角面、平直的河流或冲沟，色调或地貌有明显差异的界限等(图1)[6-7]。

图1 断裂解译标志

3.2 泥石流解译标志

采用遥感数据结合DEM地形数据生成立体影像进行泥石流灾害解译。主要根据色调、纹理和形态，在坡度较大、植被稀疏、水系发育的地区重点进行解译(图2)。

色彩：在融合影像图上谷坡以暗黑色为主，谷底多为浅色。上游源区色彩较浅，中部通道区色彩较深，堆积区则为浅色调，以浅白色为主。

影纹：泥石流沟特征影纹图案为花斑状，上游源区及下部堆积区尤为明显。

形态：整条泥石流沟包括形成区及堆积区大多构成哑铃状，源区常为漏斗形、栎叶形、瓢状，沟口堆积体为舌状或扇状。

在遥感图像上还可见到研究区中部历史上发生的泥石流的遗迹。根据其目前分布位置，将其分为山前泥石流和冲洪积斜坡泥石流。

山前泥石流的解译标志：多发育在山谷的沟口；沟谷两侧植被稀疏，坡积物松散；泥石流残迹规模较小，呈不规则片状、边缘清晰；色调、纹理均匀，与周围地物差异明显；说明泥石流形成的时间较新，物源成分比较单一，以泥沙为主。

冲洪积斜坡泥石流解译标志：主要分布在山前冲洪积斜坡，地势相对比较平坦，并与较大河流相伴而生且规模较大；形态呈不规则片状或团块状，与主河道走势相似；泥石流残迹边缘模糊，色调与周围地物差异不明显，表面纹理粗糙；说明物源成分由大小石块与泥沙混杂组成，搬运距离较远、能量较大。

图2 泥石流解译标志

3.3 滑坡解译标志

滑坡体后部一般色彩较深，常形成阴影，为深灰、灰黑色；滑坡中部以亮灰色为主，而前缘多为浅色，常见浅白、浅棕及浅绿色彩。在滑坡两侧及后缘常可见深色调呈弧形展布，形成滑坡周界。整体呈现斑块状、花斑状图案，表面结构粗糙，与周边影纹差异较大(图3)。滑坡体上植被稀疏或无植被生长，人为活动频繁，其上及周边多耕地，下部时有民居及公路切坡，古滑坡滑坡舌常被人为改造。滑体岩层产状与周围岩层产状不连续。

图3 滑坡解译标志

4 地形分析

依据相关行业规定和前期工作经验，确定管道两侧各500m作为重点区域进行地质灾害情况统计，对管道全线进行分段统计和分析，从而比选优良线路。规模比较大、距离管道较近或者穿越管道位置定为高危险；规模比较小，坡度比较平缓和距离管道比较近(500m内)定为中等危险；规模比较小，距离管道比较远(大于500m)定为低度危险；

表1 地质灾害危险等级判定表

按照上述标准，对不同的地质灾害都进行危害分级并统计，比较不同路段的灾害等级及数量，并据此进行线路筛选(图4)。比较1-1和1-2管线，1-1管线两边分布的泥石流有9个，规模较大；滑坡分布有4个。1-2管线两边分布泥石流10个，但规模较小；滑坡分布2个。同时根据研究区数字高程图像，对两条比选线路的地形高差起伏进行比较分析，对未来的施工方法及难易程度进行初步选择和估算，辅助地质危害危险等级分析结果进行最佳管道路线的选择(图5、图6)。

图4 路段地质灾害分级分布图

图5 路段数字高程图像

图6 路段比选线路高程剖面图

5 结束语

随着我国油气项目海外业务的发展和实施，施工条件更加复杂，相关资料较难获得而相对缺少。遥感数据方便快捷、不受限制的获取条件，为尽快掌握长输管道施工环境的现状、变化及潜在的地质危害等信息提供了真实有效的资料。遥感高分数据的出现和普及，更加促进了遥感技术在管道工程设计、施工及后期管理维护方面的应用。

参考文献：

[1] 胡艳，丁数柏，邹立群.遥感技术和地理信息技术在管道选线中的应用[J].国土资源遥感，2001，60(2)：43-46.

[2] 程仲元，王卫民，王冰怀.SPOT卫星影像数据在长输管道工程中的应用[J].油气储运2001，20(5)：23-25.

[3] 张士虎，胥兵，胡珺.滑坡地质灾害遥感解译在中线——武汉输气管道工程西部山地段的应用[J].资源环境与工程，2012，26(2)：158-161，184.

[4] 刘丽，万仕平.卫星遥感技术在油气长输管道勘察设计中的应用[J].天然气与石油，2010，28(1)：29-32.

[5] 丰茂森.遥感图像数字处理[M].北京：地质出版社，1992.

[6] 朱亮璞.遥感地质学[M].北京：地质出版社，1994.

[7] 杨金中，聂洪峰，李景华.遥感技术在浙江东部穿山半岛地区活动断裂调查中的应用[J].国土资源遥感，2003，58(4)：50-53.