地质灾害调查遥感解译研究应用

2020-03-24陈光剑

甘肃科技 2020年23期

陈光剑

（东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013）

地质灾害是在自然因素和人为因素共同作用下形成的一种复杂的综合体，受时间、空间等因素的制约，对人类生命财产、环境造成损失的地质作用[1]。大规模地区地质灾害调查经过多年研究,遥感技术的服务前景越来越宽广。因其宏观、准确、高空间分辨率、高精度定位和高效可重复的动态监测特点，利用遥感技术进行地质灾害调查,可以如实地反馈灾患产生时的状况，对地质灾害的演化发展方向做出相应预判,加强地质灾害发生的预见性,提高地质灾害调查的效率和精度,已成为地质灾害调查中的一种重要技术手段和方法[2]。与传统的测量手段相比有很大优势，如不受天气、时间、地形状况等制约，数据获取方便，信息量充足等。随着研究的不断深入，遥感技术在地质防治的作用更加突出，在地灾调查、预警与评估的工作效果更加明显。

1 研究方法与解译方法

不同种类的遥感数据适用于不同比例尺的遥感调查工作，地质灾害遥感调查的第一步就是选择合适的遥感数据以满足从图像上识别地质体的需要，图像类型的选择依据为地面分辨率、光谱分辨率和时相[3]。采用的数据源通常以多元数据为基础，如地质灾害体的遥感解译运用SPOT5 影像数据和google earth 数据，而ETM+和SPOT5 数据用于区域环境地质背景条件的解译及构造解译。为了加强在遥感图像上辨别地质灾害点的能力，应选择具有清晰的地面分辨率和尽可能是近期时相的影像。其工作流程主要包含波段比组合、正射校正、数据融合、图像镶嵌、图像增强和制图等，其校正均方差应控制在2 个像元内。通过数据波段的融合处理、增强处理及多时相图像对比分析等，减少野外工作量，为快速、高效地完成地质灾害详细调查，提供区域环境背景资料，获取区域调查不方便获取的地质环境和个别地质灾害信息，通过现场调查进行核实和改进，以提高地质灾害调查成果的精度和质量。

遥感解译标志是关于地物及其属性和空间关系的影像特征，是遥感解译工作的主要依据。人机交互方式是地质灾害遥感解译主要方法，视觉解译作为补充。不同地质灾害特征在影像上的表现形式大不相同，主要体现在状貌、纹路、暗影、色度、绿植等方面。研究区域的遥感影像经过数字仿真处理后进行总结归纳，则研究区的灾害类型可根据图像上植物群落分布情况、危岩等地物解译标志特征确定。

2 地质灾害遥感影像特征

2.1 滑坡

滑坡是地心引力作用下形成具有显著特征的地质地貌现象。富含含水铝硅酸盐矿物的薄弱岩层、岩体堆积是产生滑坡的物质基础，滑坡发生在具有一定滑动条件的斜坡上，其自由面为滑坡形成提供了空间。地面状貌是重要的标志之一，从遥感图像直接快速地判断该区域有无存在滑坡的可能性，是工作中的主要辨别依据。众所周知影像空间分辨率与滑坡的规模的相对关系，对解译结果会产生一定程度上的差异,影像上与周边地物相较而言而新发生的滑坡特征更加突出，更易从目视中获取其滑坡的基本地貌形态。由于在人类的生产活动、地表在风化与流水的共同影响下，已形成的较老年代滑坡其地物特征与周边地质环境已几乎无异，况且因为地面物体的遮掩，在影像上寻找滑坡地质体及其周遭界限增添了解译工作难度，因此熟悉滑坡的基本表征就极其重要了。在影像上典型滑坡平面形状大体表现为簸箕形、圆弧形等，色调分布不均匀。滑坡体以舌状为主要特征，因翻滚现象滑坡前缘会出现反向坡的情况（如图1 所示）。其区域岩体构造对其发育范围具有控制作用，巨型滑坡易形成在弱发育岩层、节理发育地区和构造活动活跃的断裂带附近，此外滑坡的影响范围可以依据遥感技术通过软件处理进行合理预测。

图1 某滑坡俯视图和3D 图

2.2 崩塌

在地质引力下歪斜陡坡上的岩块相互错动致使石块崩裂与母岩剥离的现象称为崩塌。一般发生在的陡峻山坡与峡谷陡岸上，裂缝表面经常受到不利的外部环境条件的影响，如卸载、风化、雨水浸入、冻结和解冻、根裂等。当岩体原始结构的节理与后期卸荷、风化节理发育，在裂隙面与岩体相互作用下空间形态发生较大变化，岩块被挤压割裂，其岩体的原始形态被破坏，是产生块体崩塌的必要条件。易塌的陡坡具有陡峭的垂向剖面，形态往向上陡下缓的方向演化，崩落岩体表面充满阶步，在山谷底部或缓坡区域积聚，具粗糙感。图像上呈舌形、扇形、长条形等形态，流通区多为深切沟谷，断面呈“V”形，堆积体特征显著。崩塌区域的背景明显淡于周围背景，呈浅灰、灰白。崩塌壁一般为裸岩，草木零落，存在于旧的崩塌堆积物中（如图2 所示）。崩塌的轮廓线条是显而易见的，而通常在卫星影像的背阴区域，其特征不易辨析。有时可以在塌陷主体上的外层看到由拉伸节理形成的断裂图像，严重时巨大的塌陷体会形成堵塞河谷现象。

图2 某崩塌俯视图和3D 图

2.3 不稳定斜坡

斜坡发育不稳定斜坡，分布于边坡地貌区。岩性特征决定斜坡的形成，主要由粉质粘土和碎石堆积在第四纪斜坡。表层疏松，粒间充填物以角砾为主，其次为砂。剖面形态较平直，地形较陡，在斜坡前缘牵引力作用下有变形失稳的迹象。部分坡面阶坎在影像上呈趋于垂直的形态，地势高峻有助于斜坡的形成与发育。不稳定斜坡的主要判译特征：零星个体发布，山体发生崩落而残留的部分通常演变成斜坡，具有凹形的纵剖面。可见参差不齐、色调较均一的峭壁，不稳定斜坡影像状貌特征明显，大多为弧形，区域轮廓显而易见，呈突变边界，纹路粗糙，色调相对均匀，母岩的岩性对影像上的色调具有决定性的影响（如图3 所示）。坡面较陡，坡面地形破碎，坡面植被覆盖率很低，植被以灌丛为主，坡前一般建有房屋和道路。

图3 某不稳定斜坡俯视图和3D 图

3 灾害形成原因与防治措施

地质灾害发展过程与地势、地面沉降及岩性组合差异、气象条件等内外部作用密不可分。近几年随着城市经济加快，城区规模迅速扩张，工程建设活动日益频繁，地质灾害点主要位于道路两侧及居民点附近。道路修建开挖坡脚及建房切坡过陡，破坏了原始坡面的完整性和稳定性,未采取任何有效的工程加固与坡面防护处置措施。降雨的作用下也会诱发灾害的发生，因此采取防护工作十分必要，应该加强路基、边坡的防护等，以降低灾害的威胁。根据勘查结论，按既定防治目标和原则，采取综合治理措施，对地质灾害进行治理的同时应加强对地质灾害的监测预警，在其相应部位布设观察点，对灾害易发地段实行不间断动态监测。健全应急体系，建立联动预警机制，从而使公共设施和人们生命财产安全得到切实保证。人类的不当开发行为对地貌形态毁坏严重，提倡植树造林活动、圈地造林以减少水土流失，同时加强对天气变化的监测来预防灾害的形成。