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空间高分辨率数字正射影像黄土区地质灾害解译特征与应用:以甘肃天水麦积区幅为例

2017-01-19杨为民程小杰张树轩

现代地质 2016年5期
关键词:滑坡体色调泥石流

田 尤,杨为民,刘 廷,李 浩,程小杰,张树轩

(1.中国地质科学院 探矿工艺研究所,四川 成都 611734;2.中国地质调查局地质灾害防治技术中心,四川 成都 611734;3.中国地质科学院 地质力学研究所,北京 100081)

空间高分辨率数字正射影像黄土区地质灾害解译特征与应用:以甘肃天水麦积区幅为例

田 尤1,2,3,杨为民3,刘 廷3,李 浩3,程小杰3,张树轩3

(1.中国地质科学院 探矿工艺研究所,四川 成都 611734;2.中国地质调查局地质灾害防治技术中心,四川 成都 611734;3.中国地质科学院 地质力学研究所,北京 100081)

国产高分辨率遥感技术的大力发展,使得通过高分辨率遥感数据提取地质灾害的形态结构和要素组成、开展恶劣环境地区的地质灾害遥感调查等方面成为可能。基于空间高分辨率数字正射影像地图(DOM),对甘肃天水麦积区幅内各类地质灾害进行目视解译,结合实地调查,提出黄土区滑坡、崩塌、泥石流的影像解译特征。其中,黄土滑坡以圈椅状地貌、滑坡壁阴影或白色条纹、滑坡周界在微地貌上表现出同一等高线的梯田不连续为主要解译标志;泥石流、崩塌解译侧重以灾害体轮廓、色调区分。研究结果表明:对于黄土区灾害解译而言,DOM是一种较为理想的遥感数据源,且地质灾害解译准确率以泥石流和滑坡最高,崩塌解译准确率略低;而漏检率以滑坡最高,泥石流次之,崩塌最低。基于这一认识,对其原因进行了探讨。

高分辨率数字正射影像地图;地质灾害;解译标志;麦积区幅;黄土滑坡

0 引 言

天水市位于甘肃省东南部,是我国滑坡、泥石流等地质灾害多发的地区之一。灾害的发生往往威胁着当地居民的生命财产安全,造成不可估量的损失。如2013年7月集中强降雨,天水市麦积区境内就新增滑坡、泥石流灾害共20余处,造成二百余人受灾,毁坏公路、农田、经济林不计其数,经济损失严重。

运用遥感(Remote Sensing)技术研究地质灾害已经成为灾害调查的重要手段之一。我国最先利用遥感技术要追溯到20世纪80年代,历经十余年探索,至20世纪90年代初,全国已完成了约10万km2的滑坡、泥石流灾害遥感调查[1]。而后相继开展了长江三峡、黄河龙羊峡、京九铁路等一些重点区域的滑坡、泥石流灾害遥感详细调查[2-3]。20世纪末至21世纪初,在区域地质灾害详细调查研究的基础上,结合航天卫星遥感数据,总结出遥感解译灾害的基本特征,提出了不同遥感数据源经假彩色合成后的解译新方法[4-11]。21世纪以来,随着国外高分辨率卫星的升空,高分辨率遥感数据越来越多地被应用于灾害地质调查、监测、评估等方面。然而,我国自主高分辨率遥感数据源极度匮乏,90%以上依赖进口,这很大程度上限制了高分辨率遥感技术在我国地质灾害领域的发展[12]。目前,亚米级高分辨率遥感技术,特别是国产高分辨率遥感技术的大力发展,使得基于高分辨率遥感数据提取地质灾害的形态结构和要素组成,开展恶劣环境地区的地质灾害遥感调查等方面成为可能[12-13]。

在对天水市麦积区幅地质灾害调查过程中,基于空间高分辨率数字正射影像地图(Digital Orthophoto Map,以下简称DOM),采用机助目视解译和地面调查相结合的方法,验证了DOM解译黄土区灾害的可靠性。本文对黄土区遥感地质调查进行研究,为DOM数据的应用与推广起到一定的促进作用,同时为黄土区地质灾害解译、探索黄土区灾害发育规律提供支撑。

1 麦积区幅环境地质条件

麦积区幅地处陇西黄土高原,南邻西秦岭山区,属渭河流域;图幅地理位置为北纬34°30′00″~34°40′00″、东经105°45′00″~106°00′00″,面积440 km2。区内山脊多以北西西向、北东向、近南北向为主,地势上整体呈西高东低,海拔最高点为1 923 m,最低点为1 061 m,相对高差862 m。地貌上发育黄土塬、梁、峁、冲沟。

区内出露地层主要为第四系、新近系、古近系和下古生界牛头河群。第四系不同类型的松散层沿河谷及谷坡分布,冲、洪积物广泛分布于沟口、河床及两岸阶地,残积、崩坡积物主要分布于山顶平台及缓坡地带,马兰黄土、离石黄土呈披覆式覆盖在新近系泥岩之上;新近系泥岩出露于渭河及其支流岸坡,产状近水平;古近系红色砂砾岩仅零星出露于河谷两侧;下古生界牛头河群中-细粒片岩、片麻岩出露于渭河、牛头河两岸岸坡,地层厚度较大;此外,研究区局部见火成岩出露,主要为印支、燕山期的黑云母斑状花岗岩和中粗-中细粒花岗岩,分布范围小。

甘肃天水地区分属祁吕贺山字型构造体系和秦岭—昆仑纬向构造体系的复合部位,构造上位于青藏高原东北缘近南北向构造带与秦岭构造带交汇区,其西北面与陇西旋卷构造体系相邻,南面与南西面分别与武都山字型构造体系和康藏歹字型构造体系相连。祁吕贺山字型南北向构造体系和秦岭—昆仑东西向构造体系构成了本区最基本的地质构造格局,形成了沿北西向、近南北向展布的断裂带,其地质构造复杂,断裂现今活动性强[14-17]。

研究区属温暖带半湿润半干旱气候区,具有气候温和、四季分明、降雨适中等特点,多年平均气温10.5 ℃,年降雨量600 mm。降雨主要集中在7月至9月,且多以暴雨和连阴雨形式为主。

2 数据来源及解译方法

麦积区幅DOM数据采用由国家基础地理信息中心分发的非压缩GEOTIFF格式数据,空间分辨率为1 m,比例尺为1∶10 000。数据是基于1∶10 000地形图,利用PCI、ENVI和ERDAS等图像处理软件,经几何校正和DEM配准、调色、拼接和镶嵌等图像处理技术,处理成图像清晰、过渡自然、高程比例协调,且能反映实际地物的正射影像[18-19]。

在充分收集区域环境地质条件的基础上,通过机助目视解译→地面调查验证→综合分析、归纳总结的研究方法,建立基于DOM数据的地质灾害要素的解译标志,进而获取黄土区滑坡、崩塌、泥石流的地质环境以及地质灾害信息。

3 地质灾害解译特征

3.1 黄土滑坡解译特征

一个发育完全的滑坡,一般具有下列要素(图1):滑坡体、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台阶、滑坡舌、滑坡轴、滑坡鼓丘、张拉裂缝、剪切裂缝、扇形裂缝、鼓张裂缝、破裂缝、后缘洼地、滑动面、滑动带、滑坡床等[16-17]。

麦积区幅内黄土滑坡多为历史滑坡,滑坡裂缝多被后期掩盖或遭后期自然改造成冲沟;同时,滑坡沿沟谷两侧分布,滑坡舌、滑坡鼓丘多被冲沟中流水带走;滑动带、滑动面和滑坡床是位于地表以下的滑坡要素,通过目视解译极其困难。因此,就麦积区幅黄土滑坡解译而言,滑坡平面形态、残留滑坡体、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台阶和后缘洼地几项是解译最基本的要素。

3.1.1 滑坡解译特征

麦积区幅黄土滑坡多发育在河流、冲沟两岸岸坡,类型丰富,规模大小不一。基于DOM数据,黄土滑坡的遥感解译标志主要如下:

图1 滑坡要素示意图(据文献[20-21]修编)Fig.1 Term sketch for landslide elements1.滑坡体;2.滑坡周界;3.滑坡壁;4.滑坡台阶;5.滑坡舌;6.滑坡轴;7.滑坡鼓丘;8.张拉裂缝;9.剪切裂缝;10.扇形裂缝;11.鼓张裂缝;12.破裂缝;13.后缘洼地;14.滑动面;15.滑动带;16.滑坡床;17.剪出口;18.原始地面

(1)滑坡周界的平面形态多为圈椅状、圆状、半圆状(图2(a)和(b)),滑坡边界清楚,微地貌上表现为同一等高线上的梯田在滑坡边界处发生明显转折(图3中A)。

(2)滑坡壁在阳面坡和阴面坡色调差异大,阴面坡表现为深色调的浓重阴影,阳面坡则表现为白-灰白色调或浅色调。受光照条件和成像时间影响,处阴面的滑坡壁色调为黑色,周围色调相对较浅,色调深浅差异所形成的弧形交界线为滑坡壁界线(图3中B),通常滑坡壁呈黑色阴影(图3中D),且阴影越长,滑坡壁高度越大;处阳面坡的滑坡壁色调为灰白色-亮灰色,周围色调相对较暗,其明暗的弧形分界线为滑坡壁界线(图3中B),通常滑坡壁呈灰白色-亮灰色条纹(图3中C),且条纹越宽,滑坡壁高度越大。

(3)滑坡壁的平直或弯曲性反映滑坡是否具有多期活动的特点。仅一个期次形成的滑坡通常滑坡壁平直、光滑(图2(b));而多期次形成的滑坡,通常滑坡后壁不平滑、呈弯曲状(图2(d)),滑坡形成的多期次性是反映滑坡形成机理的重要依据。

(4)滑坡体平面形态通常呈舌形、簸箕形和不规则形等(图2(a)—(f)),且多以灰黑色、土黄色等较深色调为主。其中,通常老滑坡中后部较陡、前部较缓,新滑坡整体角度相当;滑坡后缘洼地在平面上呈封闭椭圆形或长条形,表现为灰黑、暗黑色调,它们是喜水性植物在洼地上茂盛生长的结果;滑坡台阶平面上表现为宽大的长方形或不规则形,色调不一,多以浅色调为主,微地貌上表现为宽大的农田、村庄的集中分布等(图2(b));滑坡裂缝在平面上线状特征明显,以灰-灰黑色调为主,遭后期改造的裂缝多发育成冲沟(图2(e)),后缘裂缝发育彻底后形成“双沟同源”地貌(图2(f));滑坡鼓丘色调以浅色调为主,微地貌上明显高突(图2(f))。

图2 麦积区幅黄土滑坡解译特征Fig.2 Deciphering characteristics of loess landslides in Maiji sheet(a)半圆状-圈椅状地貌;(b)圈椅状地貌,平面形态呈簸箕形,发育滑坡后缘台阶;(c)滑坡体平面形态呈舌形,滑坡体内发育切割深度大的冲沟;(d)滑坡台阶上的村庄,同一等高线的梯田在滑坡边界处发生明显转折,滑坡体上冲沟发育,滑坡壁上树枝状冲沟发育;(e)滑坡台阶上的村庄,滑坡体内树枝状冲沟发育;(f)滑坡体平面形态呈不规则形,发育“双沟同源”地貌,前缘发育滑坡鼓丘

图3 处阴面和处阳面的黄土滑坡壁对比(左为阴面,右为阳面)Fig.3 Shadow slip cliff image and light slip cliff image (Shadow image on the left and light image on the right)

(5)以滑坡的后期改造程度、后壁高矮的解译可以判断滑坡形成的相对年代。较老滑坡多表现为滑坡边界不完整,主要遗留滑坡高陡的后壁,滑坡两侧裂缝形成切割深度较大的沟谷,滑坡内部裂缝多发育成树枝状冲沟,滑坡台阶宽大、平坦,且村庄集中分布在滑坡台阶上等特点(图2(d));新滑坡则表现为边界完整,滑坡后壁高度不大,滑坡台阶细窄,次生冲沟不发育,可见后缘洼地等特征。

(6)通过解译受滑坡威胁对象的多少可定性判断滑坡危害性大小。研究区滑坡威胁对象主要为村庄、公路和农田,按照威胁对象“量”的多少将区内滑坡的危害性依次划分为重度(影响居民大于等于5人、房屋大于等于10间)(图2(a)、(d)、(e))、中度(影响对象主要为居民、房屋,公路破坏大于20 m)(图2(c)、(f))、轻度(影响对象主要为农田,公路影响小于20 m)(图2(b))和无影响(基本无威胁对象)4个等级。

3.1.2 滑坡解译实例

在DOM影像上,区内具最典型特征的滑坡有张家山南滑坡、锻压机床厂滑坡、武家梁西滑坡等。

张家山南滑坡位于社棠镇税湾村东,冲沟左岸斜坡上,为历史地震滑坡,目前活动状态为停止。在DOM影像上可见滑坡平面上近圆形,滑坡边界明显,同一等高线上的梯田在滑坡边界处发生明显转折;滑坡后壁与滑坡西侧壁处阳面坡,呈灰白色色调条纹,东侧壁处阴面坡呈浓重阴影;滑坡体呈舌状堆积于冲沟处,形成一次级平台,滑坡堆积体部分被后期流水冲刷侵蚀带走,残留滑坡体长约600 m、宽约150 m,前缘两侧发育的次级冲沟明显,滑坡体中部剪切裂缝发育成次级小冲沟;滑坡后壁不光滑,呈弯曲状,反映滑坡是多期次活动的结果;滑坡边界完整,滑坡内部冲沟不发育,但滑坡体遭后期改造程度较严重。综上可知,其形成年代相对较老,滑坡威胁体主要为农田,判断危害程度为轻度(图4)。

图4 张家山南滑坡数字正射滑坡影像和照片(左为影像;右为照片,镜向北东)Fig.4 DOM and photo in landslide in south Zhangjiashan(DOM on the left and photo on the right)

图5 锻压机床厂滑坡数字正射影像和照片(左为影像;右为照片,镜向北)Fig.5 DOM and photo of landslide in forging machine tool plant(DOM on the left and photo on the right)

张家山南滑坡是区内遥感解译既处阳面、又处阴面的最为典型的滑坡,而对于仅处阳面坡、滑坡厚度不大、遭后期改造严重等特征的滑坡,其解译特征通常不那么明显。下面以锻压机床厂滑坡和武家梁西滑坡为例,分析其影像特征。

锻压机床厂滑坡位于天水市麦积区锻压机床厂、陇海线以北的北山斜坡上,于1990年8月7日暴雨时发生。在DOM影像上清晰可见,滑坡圈椅状地貌明显,同一等高线的梯田在滑坡边界处发生明显转折;滑坡壁处阳面坡,呈亮灰色-灰白色色调的条纹;滑坡壁整体光滑,在西侧见局部弯曲,反映滑坡具多期活动特征;滑坡体呈规则四边形,前缘顺山体冲入锻压机床厂车间至陇海铁路旁,后重新治理;滑坡体长约350 m、宽约400 m,在滑坡体后缘发育一次级平台,长约350 m、宽约100 m;滑坡边界发育完整,内部次级冲沟不发育,滑坡中后部公路下侧见浓重阴影,判断为后缘洼地。综上可知,其形成年代相对较近,这一结果与调研结果相符;滑坡威胁体主要为锻压机床厂厂房及员工、陇海线铁路及公路行人及车辆,判断滑坡危害程度为重度(图5)。

武家梁西滑坡位于马跑泉镇武家梁西侧斜坡上,为历史老滑坡,遭后期人类和环境改造严重。同时,滑坡处阳面坡,且后壁、侧壁陡坎高度不大,增大了滑坡解译的难度。滑坡在DOM影像上依稀可见同一等高线的梯田在滑坡侧壁处不连续;滑坡后壁呈亮灰色,宽度不大,条纹不显;滑坡后壁不平整,反映滑坡是多期次活动后形成;滑坡体呈灰白、灰色等浅色调,与周围的灰黑色、灰色等差别较大;滑坡体前缘堆积体多被流水带走,中后部多被开垦为农田,推测滑坡形成年代相对久远;滑坡西侧壁可见冲沟发育,推测滑坡目前正向后扩展;平面上看,滑坡整体呈近“U”形,长度约700 m、宽度约300 m;滑坡威胁体主要为前缘居民区、后缘居民区,判断滑坡危害程度为重度(图6)。

图6 武家梁西滑坡数字正射影像和照片(左为影像;右为照片,镜向南)Fig.6 DOM and photo of west Wujialiang landslide (DOM on the left and photo on the right)

图7 S305收费站北崩塌群数字正射影像和照片(左为影像;右为照片,镜向南)Fig.7 DOM and photo in the north of S305 tollbooth landslide (DOM on the left and photo on the right)

3.2 崩塌解译特征

本区崩塌主要为岩质崩塌,规模小,但特征显著。区内崩塌主要分布在下古生界牛头河群出露区,这些区域通常节理裂隙比较发育,且形成的边坡角度范围一般在40°~75°之间。这类边坡通常纵断面形态表现为上陡下缓,崩塌体就堆积在下部的平缓地带。在DOM影像上,崩塌体形态上多表现为锥形,且崩塌体色调均匀,整体呈圈闭或整块状。色调深浅主要与形成时间有关,表现为近期形成的崩塌陡崖颜色呈亮灰色、灰白色等浅色调,且崩塌体上未见植被生长;早期形成的崩塌呈灰黑色、深灰色等深色调,崩塌体上植被生长茂盛(呈浓重色调)。

区内典型崩塌为S305收费站北崩塌群(图7)。该崩塌群位于清水县小泉乡S305公路收费站北侧100 m处,崩塌群长约50 m、宽约100 m。崩落物质顺斜坡而下,在公路上及公路西侧缓坡堆积,堆积体上见少量灌木。目前位于公路上的崩塌堆积物已被清理,崩塌体已做防护。在遥感影像上可以清楚地看出,沿着S305公路的西侧边坡上共发育4处崩塌,崩塌群平面展布形态呈“弧”型,崩塌边界轮廓清晰,色调呈灰白色,色调均一,整体呈块状,崩塌面新鲜且凹凸不平,崩塌体上无植被。该处崩塌群主要为修筑S305省道切坡所致。

3.3 泥石流解译特征

研究区泥石流发育数量不多,以中型-小型规模为主。在DOM影像上,泥石流解译特征明显。泥石流流域边界清楚,能清楚分辨泥石流物源区、流通区和堆积区。物源区纵坡降较大,形状上通常呈瓢形、漏斗形围谷,支沟呈树枝状展布,色调深浅不一;流通区纵坡降通常介于物源区和堆积区之间,形状上呈直线形,横剖面上呈“V”型沟槽,沟床通常较直,宽度大于沟头处,颜色为灰白色、亮灰色等浅色调;堆积区纵坡降最小,形状上通常呈扇形,轮廓明显,无固定沟槽。其中,泥石流形成的堆积区色调以灰黄色、灰黑色为主,而泥石流堆积区色调以深灰色-灰黑色为主。老的堆积区常被开垦为耕地,新的堆积区上植物稀少。泥石流发育地区,因常受泥石流冲刷,也常是滑坡发育地段。

图8 老马沟泥石流数字正射影像和照片(左为影像;右为照片,镜向东)Fig.8 DOM and photo of Laomagou debris flow (DOM on the left and photo on the right)

本区最典型的泥石流为老马沟泥石流(图8),老马沟泥石流位于清水县小泉乡毕家里南800 m处,现处于发展期,物源区范围较小,纵坡降大且植被稀少。DOM影像上显示泥石流沟床颜色呈灰白色,由沟头至沟口宽度逐渐增加。物源区颜色色调不一,以深色为主,生长少量灌木,支沟较发育;流通区长约500 m,线性特征明显,颜色呈灰白色、亮灰色,流通区两侧无植物生长;堆积区平面上呈扇形堆积,冲积扇长约130 m、宽约120 m,颜色较流通区深,呈灰色-灰黑色色调,生长少量植被。

4 DOM影像地质灾害解译与调查对比

DOM数据解译滑坡过程中,由于受日照条件影响,形成的滑坡壁色调(阴影或白色条纹)仅能代表滑坡壁的相对高度,不能精确表示滑坡壁真实厚度,更不能精确得到滑坡滑动面的切割深度,进而滑坡的体积仅能通过估算获取。然而,数字正射影像图上各滑坡的平面几何尺寸和面积却可以精确地量测。为了避免因体积估算所带来的误差甚至错误,参照许强、李为乐于2010年提出的滑坡平面积分类方案[22],将研究区平面积大于50 000 m2的滑坡筛选为大型滑坡,平面积介于50 000~5 000 m2的滑坡筛选为中型滑坡,平面积小于5 000 m2的滑坡筛选为小型滑坡。

麦积区幅共解译地质灾害416处(表1)。其中滑坡393处,占总数的94.5%,包括大型滑坡190处,中型172处,小型31处,以大型-中型滑坡为主,危害程度中度。崩塌15处,占总数的3.6%,其中中型崩塌4处,小型崩塌11处,以小型崩塌为主,危害程度为中度。泥石流8处,占总数的1.9%,其中中型3处,小型5处,以小型规模为主,危害程度为轻度。

为保证遥感解译成果的可靠性和准确性,通过实地调查得出研究区内共发育灾害459处(表2)。其中滑坡438处,占总数的95.4%,包括大型-巨型滑坡共278处,中型滑坡134处,小型滑坡26处,以大型-巨型滑坡为主,危害程度中度-轻度。崩塌11处,占总数的2.4%,其中中型崩塌4处,小型崩塌7处,以小型崩塌为主,危害程度为中度。泥石流10处,占总数的2.2%,其中中型3处,小型7处,以小型规模为主,危害程度为轻度。

表1 遥感解译地质灾害规模、危害统计/处

Table 1 Remote sensing statistics of the scale and harm of geological hazards

类型规模大小大型中型小型危害程度重度中度轻度无影响合计滑坡 190172315716911453393崩塌 4119615泥石流35358

表2 实地调查地质灾害规模、危害统计/处

Table 2 Field survey data of the scale and harm of geolo- gical hazards

类型规模大小大型+巨型 中型小型危害程度重度中度轻度无影响合计滑坡 278134266516315951438崩塌 477411泥石流374610

对基于DOM数据的解译结果进行100%野外实地验证得出,灾害解译率为90.6%,准确率高达89.2%。其中泥石流准确率为88.5%,滑坡准确率达到89.8%,崩塌的准确率73.3%。

整体解译规模与实地调查规模的差异是来源于透过平面积来估算规模产生的误差,而各类灾害解译准确率不一的原因体现在多个方面。

(1)基于DOM数据解译滑坡的正确率高的主要原因是研究区独特的黄土沟壑地貌,人类耕作活动形成的梯田为滑坡边界的解译提供了重要的线索。然而,调查发现,区内滑坡有19.4%被漏检,有9.0%被误检。被漏检的原因一方面是由于滑坡遭后期环境或人为改造严重,滑坡形态保存不好,边界不清所致;另一方面是受成像时间影响,局部区域处阳面坡的滑坡壁色调与周围色调区别不大,而对于这类滑坡,单靠形态特征来解译滑坡的准确率略低。而区内黄土滑坡被误检的主要原因是,黄土沿沟谷自然堆积形成的圈椅状地貌与滑坡的圈椅状地貌容易混淆,解译时应注意结合滑坡的发育位置,同时参照其他滑坡要素共同鉴别。

(2)泥石流解译准确率高的原因是,基于DOM数据,区内泥石流物源区、流通区、堆积区影像特征明显。然而,研究区有30%的泥石流被漏检,有12.5%的泥石流被误检。泥石流被漏检比例高的原因,一方面是区内泥石流总体分布数量不多,影响了被漏检的比例;另一方面,DOM数据更新时间较慢是泥石流被漏检的主要因素。本次解译使用数据是经2008年测绘、处理变换所得,2008年以后发生的泥石流则不能被显示出来。而区内泥石流被误检的主要原因是泥石流整体规模以小型为主,遥感解译的误差系数变大,不易与沟口处人类工程活动所形成的堆积体区别。

(3)分析得知,研究区崩塌漏检率为0,但其误检率却高达26.7%。崩塌解译误检率高的原因是研究区内石材厂开采石材切坡,致使其轮廓在分辨率为1 m的数字正射影像上所形成的灰白色轮廓与崩塌的轮廓近似。通过对比得知,解译崩塌灾害时,崩塌如果存在崩塌堆积体或崩塌陡崖,则崩塌解译准确;如果没有堆积体或崩塌陡崖时,要注意结合其他崩塌要素共同解译,进而与采石场坡面区分。

总的来说,基于DOM数据解译麦积区幅内地质灾害效果良好,解译准确率以滑坡、泥石流最高,崩塌次之;而漏检率以滑坡最高,泥石流次之,崩塌最低。

5 结 论

(1)天水市麦积区幅内环境地质条件差,地质灾害特别是黄土滑坡灾害最为发育,泥石流、崩塌灾害较轻。

(2)对于黄土区灾害解译而言,空间高分辨率数字正射影像(DOM)是一种较为理想的遥感数据源。基于DOM数据,黄土滑坡的解译主要以滑坡平面形态、堆积体形态、滑坡周界处地形微地貌表现出的同一等高线梯田不连续,滑坡壁色调在阳面坡形成的灰白色-亮灰色条纹、在阴面坡形成的浓重黑色阴影为主要特征;崩塌平面形态呈锥形,崩塌陡崖颜色以亮灰色、灰白色等浅色调为主,色调均匀,整体圈闭或呈整块状为主要解译特征;泥石流的解译主要是可见明显物源区、流通区和堆积区,堆积区平面形态以扇形、色调呈灰黄色、灰黑色、深灰色等特征为主。

(3)基于DOM数据解译麦积区幅内地质灾害准确率以泥石流和滑坡最高,崩塌解译准确率略低;而漏检率以滑坡最高,泥石流次之,崩塌最低。滑坡漏检率最高主要是区内部分处阳面坡的滑坡壁不宜辨别、部分滑坡遭后期改造严重等因素所致。泥石流漏检主要是DOM数据不够新、泥石流规模小等因素导致。而崩塌解译误检率高是研究区内石材厂开采石材切坡所形成的灰白色轮廓与崩塌的轮廓近似所致。在对黄土区地质灾害解译时,应注意考虑灾害所发育的背景条件,同时结合其他灾害要素来共同解译,进而提高灾害解译准确率。

DOM数据能够快速、准确识别黄土区地质灾害特征,对开展大范围黄土地质灾害调查,寻找地质灾害分布规律,分析滑坡形成机理等方面有着重要意义。同时,可考虑进一步通过采取与其他影像结合解译研究,推广应用至基岩山区、植被生长茂盛区域,进而开展基岩滑坡、松散堆积层滑坡、规模大的泥石流等地质灾害种类的解译。

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Geological Disaster Characteristics of High-resolution Digital Orthophoto Images and Its Application in Loess Area:Taking Maiji Sheet in Tianshui,Gansu Province as An Example

TIAN You1,2,3, YANG Weimin3, LIU Ting3, LI Hao3, CHENG Xiaojie3, ZHANG Shuxuan3

(1.The Institute of Exploration Technology, CAGS, Chengdu,Sichuan 611734, China; 2.Technical Center for Geological HazardPreventionandControl,CGS,Chengdu,Sichuan611734,China;3.InstituteofGeomechanics,CAGS,Beijing100081,China)

The vigorous development of domestic high-resolution remote sensing make it possible to extract information of geologic hazard like morphological structure and components and composition of elements, and to carry out remote sensing investigation of geological hazards in ruthless area, and so on. In this article the geological disaster was visually interpreted in Maiji sheet based on high-resolution Digital Orthophoto Map(DOM). Combined with field surveys, this study proposes the image characteristics of loess landslide, collapse and debris flow. The main interpretation keys of loess landslide are round-backed armchair landform, shadow and white stripes of slip cliff, and the discontinuity of terrace with same height at the line of landslide limitation. Collapse and debris flow can be interpreted by outline and tone of geological disasters.Results show that DOM is an ideal source of remote sensing data for geological disasters interpretation in loess area; mudslides and landslides can be interpreted with a high accuracy and the accuracy of collapse interpretation is relatively lower; the accuracy of undetected rate is as following, landslides>mudslides>collapse. At last a discussion on the reason was carried out.Key words:high-resolution digital orthophoto map; geological disaster; interpretation key; Maiji sheet; loess landslide

2015-03-05;改回日期:2016-06-26;责任编辑:潘令枝。

中国地质调查局地质调查项目(12120114035601,DD20160267)。

田 尤,男,硕士,1991年出生,矿物学、岩石学、矿床学专业,主要从事地质灾害、工程地质方面研究。Email:tianyou2013@yeah.net。

杨为民,男,研究员,博士,1965年出生,地质工程专业,主要从事地质灾害、工程地质及活动断裂研究。Email:snon_72@163.com。

P642.2;P627;X141

A

1000-8527(2016)05-1160-10

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