基于遥感分析的延安新区平山造城工程地面沉降及植被恢复特征研究*

2020-07-07蒲川豪赵宽耀蒋亚楠杜鹏川

工程地质学报 2020年3期

蒲川豪许强赵宽耀蒋亚楠郭鹏杜鹏川袁爽

(地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059，中国)

0 引言

黄土是具有水敏性和结构性的区域性特殊土，在我国的西北地区分布广泛。随着西部大开发战略、“一带一路”战略的推进以及城市发展的需要，黄土高原地区正进行一系列重大工程建设，如平山造城、治沟造地、固沟保塬等，其作用速度和强度远超地质营力，对其地质环境产生重大影响，使得黄土高原生态环境脆弱性问题进一步加剧，并导致灾变不断发生。

延安地处黄土高原的中南部丘陵沟壑区，城区密集分布在一个“Y”字形的主川道中，城市发展空间不足严重制约着延安的经济社会发展。因此，延安采取“中疏外扩、上山建城”的发展战略，进行平山造城工程从而建造总占地面积为78.5ikm2的新区(杜光利，2012)。在湿陷性黄土沟壑地区进行规模如此宏大的岩土工程，其所处工程地质和水文地质条件复杂，湿陷性黄土具有特殊的结构特征和工程特性，同时又具有超大土石方量、高填方、建设环境复杂及相互影响因素多等特点，使得延安新区的工程建设与灾害防控问题突出。

平山造城工程涉及大量高填方工程，根据填方区场地有无侧限约束条件，可将填方工程分为在新区“U”型或“V”型沟谷内填土的侧限填方，以及填方区与沟谷交界处的无侧限填方(黄雪峰等，2014)，工程灾害类型主要分别是地面沉降和填方边坡的稳定性问题。对于延安新区，地面沉降对其工程规划建设及未来持续发展至关重要。已有研究表明，地面沉降包括填方体自身沉降以及原地基的沉降，主要沉降为填方体自身的沉降，施工期沉降主要是土体孔隙气体压缩以及排出产生的压密变形，在施工间歇期及工后沉降主要是土体的排水固结(葛苗苗等，2017)。高填方沉降受原始地基及填土自身工程性质、填方区几何形态、施工工艺技术、边界条件及周围水文地质条件等多种因素控制，而非饱和填方体的排气条件是影响其沉降发展的关键因素(杜伟飞等，2019)。

对填方土体的变形特性及湿陷特征研究是确定施工现场压实方式、工后地面沉降预测、地基设计的重要参数。影响压实黄土变形特性的因素非常复杂，许多学者通过大量室内试验对延安新区的压实黄土变形特性进行了一系列研究，发现压实度与含水率是压实黄土变形特性的重要影响因素，减小含水率以及增大压实度，均能在一定程度上提高土的抗压缩性(黄雪峰等，2014；李旭东等，2015；孔洋等，2018)。湿陷变形是指黄土在某一压力作用下变形达到稳定后，由于含水率增加而产生的附加变形(张苏民等，1990；杨玉生等，2017)。延安新区不同深度的回填压实黄土均有湿陷性，而且均存在峰值湿陷系数(殷鹤等，2016)，湿陷系数随压力变化存在一个峰值，随含水率增加而降低，同时对黄土的压实可显著降低湿陷系数，最终将其转换为非湿陷性黄土(刘颖莹，2018)。填方土体的强度是影响地面沉降和高填方边坡稳定性的重要因素，因此也有学者对延安新区填方土体的抗剪强度以及变形强度进行了相关研究。通过对延安新区回填压实黄土在不同条件下的直剪试验，结果表明压实度、含水率及黏粒含量对抗剪强度的影响明显，现场回填压实黄土相比室内制备的压实黄土具有更高的抗剪强度(李旭东等，2018)。通过对延安新区原状及重塑黄土进行一系列控制基质吸力的三轴剪切试验，发现初始干密度和基质吸力越大，重塑黄土的剪胀性越显著，强度越高(高登辉，2016)。

图 1 研究区位置Fig. 1 Location map of Yan’an New District

许多学者对延安新区的回填压实黄土的压缩变形、湿陷特性以及强度特征进行了大量的研究，但在湿陷性黄土沟壑地区实施平山造地，建设城市新区少有先例，因此对于此类工程的灾害特征、防控原则等几乎没有开展过相关研究。考虑到平山造城是未来土地资源短缺地区城镇化发展的必然趋势，不可避免地会遇到一系列地质灾害及生态环境问题。基于此，本文基于SBAS-InSAR技术以及结合遥感数据处理对延安新区平山造城工程工后地面沉降及植被恢复特征进行了分析，并对平山造城工程的沉降影响因素及防控原则进行初步探讨，为此类工程的规划建设以及灾害动态防控提供参考依据。

1 平山造城工程概况

延安新区平山造城工程位于陕西省延安市清凉山北麓、宝塔山东南以及凤凰山西侧的黄土沟壑地带，是通过“削山、填沟、造地、建城”，将黄土沟壑地区整理成新区建设用地(图 1)。计划用10年时间，最终整理出78.5ikm2的新区建设面积，从而建造一个两倍于目前城区的新城(杜光利，2012)。按照“依托老城，沿川展开，整流域治理”的原则，确定了延安新区北区、东区及西区3大片区。其中，北区的规划面积为38ikm2，东区规划面积为32.3ikm2，西区规划面积为8.2ikm2。延安的“平山造城”工程是目前世界上在湿陷性黄土沟壑地区规模最大的岩土工程，在世界建城史上也少有先例。延安新区(北区)一期项目已于2012年4月17号正式开工建设，因此后面主要依据延安新区北区(后文简称延安新区)的平山造城工程为研究对象，以原始地形分水岭为研究区边界(图 1)。

研究区出露的主要地层为第四系黄土，但是受地表水等作用的影响，黄土厚度变化较大，一般为10～100im之间，最大厚度可达150im。根据其沉积时间，黄土由老到新依次分为中更新统离石黄土、上更新统马兰黄土以及全新统坡积层和洪积层。在研究区西南和东南侧深切河谷处出露有延河一级阶地，二元结构较清晰，上覆马兰、离石黄土，下伏基岩为侏罗系砂岩、泥岩。

如此宏大的平山造城工程建设相当于在黄土沟壑地区进行一次“大手术”，其中潜藏了许多的不确定风险。由于延安新区平山造城工程地处湿陷性黄土地区，工程地质和水文地质条件复杂，而湿陷性黄土具有特殊的结构特征和工程特性，同时又具有超大土石方量、高填方、建设环境复杂及相互影响因素多等特点，在水和外部荷载作用下极易导致土体湿陷变形，从而造成填方工程和地基的不均匀沉降甚至边坡失稳。研究延安新区平山造城工程工后地面沉降及植被恢复特征，及其沉降机理与防控原则，是延安新区工程建设中一项亟需解决的重要现实问题。

2 研究方法

2.1 目视解译数据源及内容

研究区所使用的影像数据主要为历史多期(包括2012年1月、2013年1月、2014年3月、2015年5月、2015年10月、2016年11月、2017年11月、2018年6月)Google Earth光学遥感影像，空间分辨率为0.48im。

对延安新区平山造城工程基本特征的解译基于ArcGis 10.1人机交互平台进行精细化人工目视解译，在前期详细的现场实地调查以及前人资料上，依据2012年的遥感影像解译出延安新区原始地形的分水岭、沟谷发育特征、流域分区等，然后依据2013年及以后的遥感影像对平山造城工程总范围、建筑工程的范围及分布、工程边坡的分布特征等进行详细解译。选取挖、填方工程界限明显的典型遥感影像(如2013年1月)，依据此影像对挖填方工程进行详细的解译，以此分析挖填方工程与建筑工程分布关系等。

2.2 基于资源三号卫星立体像对的DEM数据提取原理

资源三号卫星是我国首颗民用三线阵高分辨率立体测绘卫星，其配备三线阵测绘相机和多光谱相机，包括2.1im空间分辨率的正视全色相机，3.5im分辨率的前后视相机，以及一台空间分辨率为5.8im的多光谱相机，幅宽52ikm。资源三号卫星三线阵立体相机可以进行同轨成像，避免了由于异轨影像时间差异而不能很好匹配的缺陷(兰穹穹等，2015)。

立体像对提取DEM的原理可以简单理解为在天空中不同位置的两个或者多个已知坐标的传感器(相当于人的双眼)对同一个地面点进行拍摄，当天空中传感器的位置确定了之后，就会在地面点形成一个夹角，夹角越小说明拍摄的地物点高程越低，反之，夹角越大地物点高程就越高。当解算出所有地面点的坐标值后，就得到了数字高程模型。如图 2所示，摄影基站S1和S2相当于人的双眼，A、B、C分别是地面上的3个观测点，而b则是空间摄影基线。A、B、C 3个观测点在S1、S2上分别形成像点a1、b1、c1以及a2、b2、c2，通过几何关系就可以解算出A、B、C 3点的空间位置(王树根，2009；李阳，2015)。

图 2 基于立体像对提取DEM原理示意图Fig. 2 Schematic diagram of extracting DEM based on stereo image pair

目前国内外大部分遥感软件都基于立体像对提取DEM的原理开发了相应的DEM提取模块，而且提取过程简单、高效，精度不断提升。本文利用TitanImage8.0软件(试用版)中的DEM提取工具，数据为资源三号卫星的前视数据和后视数据，以及包含有理函数信息的RPC文件。依据资源三号卫星数据在延安新区一共能够获取到2013年、2015年、2016年及2017年4期DEM数据，以在地理空间数据云获取的原始地形DEM数据为参照对象，基于遥感影像处理软件ENVI5.3自动寻找同名点进行配准，提高DEM数据的可靠性。

2.3 SBAS-InSAR原理

SBAS-InSAR技术是基于多主影像的一种InSAR时间序列分析方法，利用较短的时空基线干涉对来提取地表形变时间序列(Chaussard et al.，2014)，极大限度地避免了由时空基线过长而引起的失相干现象，同时减小了地形对差分的影响(张静等，2018)。SBAS-InSAR技术基本原理：首先对覆盖某个地区不同时间段的多景SAR影像计算时间和空间基线，选择合适的时间基线和空间基线阈值进行干涉组合；然后对形成的干涉对进行差分干涉处理以及相位解缠；最后根据干涉图形成子集的情况，对所有干涉图组成的相位方程采用奇异值分解法(SVD)或者最小二乘法获取形变时间序列。在实际处理中常会采用高斯滤波器进行时空滤波，去除大气延迟的影响从而分离出非线性形变，估算的低频形变以及非线性形变的总和即为整个研究区的地表形变信息(朱建军等，2017)。

为了获取延安新区平山造城建设工后地表变形特征，本文选取时间范围为2017年12月1日至2018年12年20日的32景C波段(5.63icm) Sentinel-1A卫星数据对延安新区平山造城工程范围内的地表形变时间序列进行提取分析。采用分辨率为30im的SRTM DEM数据用作外部DEM数据以去除干涉图的地形相位。SBAS-InSAR技术处理流程主要包括差分干涉对的选择与生成，选择相干点目标，干涉纹图的相位解缠以及延安新区地表形变时间序列的获取(Samsonov et al.，2011)。

2.4 NDVI

NDVI(Normalized Difference Vegetation Index，归一化差分植被指数)是植物生长状态以及植被空间分布密度的最佳指示因子，可以准确反映地表植被覆盖状况，其与植被覆盖有关且与植被分布密度呈线性相关。目前，基于SPOT/VEGETATION以及MODIS等卫星遥感影像数据提取的NDVI时序数据已经在各区域的植被动态变化监测、土地利用及植被覆盖变化检测、宏观植被覆盖分类和净初级生产力估算等研究中得到了广泛的应用(徐新良，2018)。

植物由于其叶子的细胞结构，在红光波段(R)具有较强的吸收特征，但对近红外波段(NIR)反射强烈，而且对近红外波段的反射随着植被增加而增加。因此可依据两个波段反射率的数学变换来描述植被状况(NDVI)：

(1)

表 1 延安新区流域面积统计表Table1 Statistics of Yan’an New District watershed area

编号123456789101112131415总面积/km2面积/km24.160.462.661.140.543.752.010.650.852.671.1410.474.710.554.6040.37

式中：NIR和R分别为近红外波段和红波段处的反射率值；NDVI值随植被覆盖度增大而增大(孙家抦，2013)。为了分析延安新区平山造城工程对植被环境的影响，选取延安新区多期(2013年7月30日、2015年8月29日、2018年5月25日)高分一号遥感影像进行NDVI时序数据的提取，定量分析延安新区的植被覆盖变化特征。

图 3 延安新区流域分布图Fig. 3 Watershed distribution of the Yan’an New District

3 结果与分析

3.1 平山造城工程基本特征研究

延安新区原始地形呈黄土高原丘陵沟壑地貌，沟谷水系发育，地形以梁、峁为主。工程范围多以分水岭为界，因此按分水岭和水系的展布特征可将延安新区所处区域分为15个流域(图 3)，每个流域中含有多级支沟，总流域面积为40.37ikm2，最大流域为12号流域，面积为10.47ikm2，约占总流域面积的26%(表 1)。从空间分布上看，延安新区的西部地区主要分布着相对中小型的流域，数量多面积小，地形条件复杂，工程地质问题突出。

延安新区平山造城工程范围包括平山造城总范围(即挖填方工程总范围)以及建筑工程总范围。选取典型遥感影像对延安新区平山造城工程总范围进行逐年解译(图 4)。可以明显看出，平山造城工程范围变化呈现出从12号流域向周围扩展，后期逐渐向北东方向扩展，通过野外实地调查，延安新区工程范围内的西南地区多已经进行了边坡防护工程。

图 4 延安新区工程范围变化图Fig. 4 Extension of the projects in Yan’an New District

图 5 工程建设范围随时间变化曲线Fig. 5 Variations of engineering range with time

利用ArcGis软件对延安新区平山造城总面积及建筑工程总面积进行统计，其随时间变化曲线如图 5。延安新区平山造城总面积从2012年工程开工随时间呈先急剧增加，至2015年增大的趋势逐渐趋缓，截至2018年6月延安新区(北区)工程范围总面积已达22.31ikm2。而又由遥感影像解译可知延安新区建筑工程始于2013年，且至2014年建筑工程同样急剧增加，延安新区平山造城工程总范围与建筑范围随时间变化规律具有较好的一致性，但是相对平山造城总范围，建筑范围随时间变化呈现一定的滞后性，即建筑范围急剧增加阶段相对平山造城总范围滞后约2ia，这段时间是填方体的自然沉降固结期(图 5)。

图 6 延安新区建筑范围分布图Fig. 6 Construction scope distribution of Yan’an New District

由2013年1月时的Google Earth影像可以清晰解译出填方范围，此时平山造城工程范围主要位于12号流域(图 4a)，填方面积约3.17ikm2，占12号流域的33%，填方体区域沿着沟谷展布，山脊挖方和沟谷填方与流域水系呈明显的相关性(图 6)。以12号流域为研究区域，依据此流域内的填方范围分析与后期建筑工程分布的关系。将填方区域与建筑工程范围叠加后可以发现早期(如2015年10月)建筑工程主要沿原始地形分水岭处集中分布(图 6a)，少量分布在填方区域之外的两条支沟中间，由遥感影像可以看出此时填方区域主要为草地。从2018年6月时的建筑工程分布图可以看出建筑工程的分布同样与原始地形特征有关(图 6b)，表现为建筑工程主要分布在原始地形分水岭处以及填方区之外的挖方区，但此时已有部分建筑在填方体上修建。

3.2 平山造城工程沉降特征研究3.2.1 平山造城工程潜在灾害隐患单元

延安新区建设场地填方区面积大，填方体厚度大，黄土对水的特殊敏感性和多孔性、大孔隙结构特性又使得其具有较强的湿陷特征，因此在后期工程建设中将会出现诸多因挖、填方区域分布所造成的不可预见的工程灾变问题。依据填方区场地有无侧限约束，可将潜在灾害隐患类型分为在新区“U”型或“V”型沟谷内填土的侧限填方处的地面沉降问题，以及填方区与沟谷交界处的无侧限填方的边坡稳定性问题。

平山造城工程范围内的地形相对其他区域较平坦，总体呈现西北高东南低的趋势，工程范围的分布与变化受地形影响明显。基于资源三号卫星立体像对提取的多期分辨率为5im的数字高程模型(DEM)，通过对多期DEM数据差分处理分析，可以明显看出DEM差分结果与Google Earth影像解译的填方范围基本一致(图 6，图 7a)，验证了DEM数据的可靠性。挖填方工程的分布与水系紧密相关，填方工程主要沿着沟谷展布，挖方工程主要沿原始地形分水岭展布，挖、填方体最大厚度均超过90im，是潜在的地面沉降高风险区(图 7)。

延安新区平山造城工程建设中，无论是削山、填沟、造地甚至建城，都会涉及到黄土边坡。因此，黄土边坡稳定性对于延安新区平山造城工程的整个过程都尤为重要，利用典型遥感影像对工程范围内已有的工程边坡进行解译，分析边坡分布特征，可以为边坡灾害防控提供依据。

图 7 延安新区地形变化图Fig. 7 Topographic changes of Yan’an New Districta. 2001年～2013年11月17日地形变化图；b. 2013年11月17日～2015年5月12日地形变化图；c. 2015年5月12日～2017年10月13日地形变化图；d. 2001年～2017年10月13日地形变化图

延安新区工程边坡几乎分布于整个工程范围的边界处，其中主要以西部沟壑地区为主(图 8)。延安新区工程边坡类型可以分为分布在沟谷两侧和分水岭处经过人工削方、放坡等工程处理而形成的削方边坡，以及填方区域与沟谷交界处的填方边坡。

延安新区的西南地区沟谷相对发育，而且单个流域范围小，地形地貌条件相对复杂，在此地区主要分布着沿沟谷两侧且与沟谷走向一致的人工削方边坡。在每个流域的沟谷与平山造城工程交叉处为填方范围，因此在交叉处主要分布着人工填方边坡。在延安新区的北部地区还分布着在分水岭周围经人工削方而形成的削方边坡。

图 8 延安新区工程边坡分布图Fig. 8 Distribution of artificial slope in Yan’an New District

图 9 研究区2017～2018年形变速率图Fig. 9 Average 2017～2018 map of ground deformation rate in Yan’an New District

3.2.2 平山造城区地面沉降特征分析

3.3 平山造城工程植被恢复特征研究

图 10 延安新区NDVI值变化图Fig. 10 Variation of NDVI inYan’an New District

通过NDVI提取结果可知，延安新区植被覆盖情况逐年增加，植被分布情况也随时间逐渐均匀(图 10)。在2013年7月时延安新区正值挖填方工程，植被覆盖差，NDVI值范围主要为0～0.25，仅在小范围区域超过0.5，平均值为0.023(图 10a)；至2015年8月，延安新区的植被覆盖明显增加，主要分布在主要造城区以及工程边界处，NDVI值范围主要为0～0.5，整个工程范围内NDVI平均值0.076，相比2013年NDVI平均值增长230%。工程范围边界处的NDVI值最大，范围为0.5～0.75，植被恢复明显(图 10b)；延安新区2018年5月的NDVI值范围主要为0.125～0.625，NDVI平均值为0.105，相比2015年增长38%，其中边坡工程段的植被恢复程度最大，相比2015年增长了50%(图 10c)。虽然延安新区工程建设对植被环境造成了一定程度的破坏，但是延安新区建设重视城区绿化率建设，2013～2018年延安新区NDVI平均值增长近4.57倍，植被分布情况也逐渐均匀(图 10d)，逐步实现了植被环境的修复和合理配置。从现有的植被恢复情况上看，延安新区建设过程中一系列绿化措施有利地缓解了西北地区自然环境较为恶劣，生态环境脆弱的问题(段汉明，2001)。

图 11 研究区地面沉降的影响因素Fig. 11 Factors affecting land subsidence in the study areaa. 2017～2018年地面沉降与原始地形的关系；b. 2017～2018年地面沉降与道路建筑的关系；c. 工程边坡处2017～2018年地面沉降；d. 工程边坡处2018年NDVI值

4 讨论

4.1 平山造城工程地面沉降影响因素

延安新区的主要沉降区域集中分布在12号及13号流域的填方区域内，而且填方区域的沉降速率明显高于挖方区等其他区域。地面沉降分布与原始地形呈明显的相关性(图 11a)，越靠近原始沟谷中心，地面沉降速率越高，即表明填方体厚度越大，地面沉降现象越显著。此外，主要地面沉降区与建筑范围以及交通公路的分布也具有一定的相关性(图 11b)，位于填方区内的建筑及公路对应的地面沉降速率更高，而且主要沉降区域沿填方区内的建筑及公路展布。相比填方区的地表变形，分布着主要建筑工程的挖方区地面沉降现象反而不明显。原状黄土由于在历史形成过程中所形成的特殊结构，如土体细微颗粒间接触点在长时间物理化学作用所形成的胶结等，使得原状黄土往往具有较好的力学性质。在填方工程中，由于填土过程中的重塑，改变了自然可压缩性黄土的物理性质(如大孔隙、结构松散、湿陷性等)(Chen et al.，2018)，从而使得填土区重塑黄土中的大孔隙在自重、降雨、建筑以及循环交通荷载等作用下被压缩。而其下伏原状黄土又具有明显的次固结特性(郅彬等，2018)，在上覆填土荷载作用下也会产生一定的压缩变形，最终在填土和原状黄土的共同压缩变形下导致大量的地面沉降，而填方体厚度是决定地面沉降分布与大小的主要控制因素(董琪等，2016)。此外，在工程建设后，原始水文地质条件的改变，包括压实黄土堵塞原始地下水排泄通道从而造成地下水位上升等，都会引起高填方体和原始黄土地基的进一步附加沉降。

另外，基于InSAR形变监测结果，延安新区的工程边坡大多处于稳定状态，地面变形速率在10imm·a-1范围内，仅在延安新区西部边界区域的工程边坡存在局部的不均匀沉降(图 11c)。通过NDVI结果可知，延安新区工程边坡的植被恢复情况明显，在2015～2018年边坡工程段的植被增长50%(图 11d)，说明植被覆盖对于延安新区工程边坡的稳定具有一定的影响。

4.2 平山造城地面沉降防控原则

延安新区大规模的挖填方工程带来大量建设用地的同时，也极易引发一系列的地质问题。根据前文对平山造城工程动态演变、沉降特征及沉降影响因素的分析，平山造城工程地面沉降可以从工程规划、设计、施工以及运营4个阶段进行综合灾变防控。

工程规划阶段，由于地面沉降主要受填方工程的控制，因此早期建筑选址应尽量避免填方区域和挖填方交界处，优先选择原始地形分水岭等挖方区域。

工程设计阶段，尽管建筑工程建设时间相对挖填方工程有2ia的滞后期，但是由2017～2018年新区地面沉降特征可以看出，目前填方区仍存在大量持续的不均匀沉降。因此，建议填方区在沉降稳定之前可以进行一些绿化工程，直到填方体沉降稳定后才在其上进行建筑工程的建设。同时，压实黄土不具备原状黄土的特殊大孔隙结构，不具有产生湿陷变形的基本条件，但大量的试验研究发现压实黄土仍然具有湿陷性(陈开圣，2006)，甚至还有研究认为在相同干密度和含水率条件下，填方过程中土层的反复压实作用不足以完全消除黄土的湿陷特征，压实黄土的压缩性和湿陷性还要大于原状黄土(伍石生等，1997；Chen et al.，2018)。因此，在此阶段还可以设计防止地表水入渗和地下水位上升的综合控水系统，因地制宜地提出虹吸排水、竖井、地下廊道、盲沟等综合排水措施，防止过量湿陷沉降以及产生溃散性失稳的压实度控制标准，从而防治由于地下水位不断升高而导致的湿陷沉降、滑移、溃散性失稳破坏，以及内部侵蚀等灾变发生(金艳丽等，2007；许强等，2016；Xu et al.，2019)。

工程施工阶段，对平山造城工程的全过程进行多元立体监测，实时掌握填方区的地表及深部变形、地下水、土压力、水压力等的基本量值及其发展演化特征及趋势，并及时通过调整优化原工程设计方案，避免和防治工程灾变的发生，实现信息化施工和反馈优化设计，并基于监测结果依据数值模拟、深度机器学习等手段进一步对工后沉降进行预测。同时，设计综合排水系统、利用压(夯)实等手段保证填土压实度以及适当减缓填筑速度可有利于减小工后沉降量，而合理布设排气通道则可减少达到沉降稳定所需的时间(杜伟飞等，2019)。

工程运营阶段，进一步完善多元立体监测网络，实现对平山造城工程的长期持续观测，结合多元立体综合监测结果，持续分析研究地面沉降在内外动力作用下(降雨、外部荷载等)的动态演化规律，充分考虑工程建筑物的承灾能力，建立地面沉降时-空预警模型及其相应的工程调控应对策略和机制。