安徽泾县地质灾害风险调查与评价（1∶50000）遥感解译应用效果探讨

何世中，石磊，周成凤，夏敏，郭玮

（1.安徽省地质矿产勘查局311地质队，安徽安庆 246003；2.宣城市自然资源发展中心，安徽宣城 242000）

1 工作区地质环境背景条件（孕灾背景）概况

安徽省分布有皖西和皖南两大中低山区，地形复杂，是地质灾害多发、易发区[1]。泾县地处皖南山区向沿江丘陵平原过渡地带，总体地势自南东向北西渐低。区内最高峰位于县域东南部榔桥镇黄田村黄子山，海拔1174.8 m；最低点位于东北部琴溪镇青弋江岸边，海拔20.8 m。最高与最低点相差千余米。根据地貌形态、成因及构造特征，将县域内地貌类型分为山地、丘陵、平原三大地貌类型，进一步细分为中低山、低山、丘陵、岗坡地、泛滥坡平地（图1）。

其中侵蚀剥蚀中低山分布于茂林镇东南部，榔桥镇西部及东南部，汀溪乡南部。侵蚀剥蚀低山分布于蔡村镇东南部，榔桥镇西部及西北部，茂林镇西部、南部及东部，桃花潭镇东南部及中部，泾川镇西部和东南部，丁家桥镇西北部等乡镇的部分或大部。褶断溶蚀低山分布于云岭镇西北部，桃花潭镇北部。侵入构造侵蚀低山分布于桃花潭镇西部，榔桥镇东北部，汀溪乡西南部等乡镇的部分。褶断剥蚀丘陵分布于低山外围的泾川、昌桥、黄村、桃花潭、茂林等乡镇的部分。褶断溶蚀丘陵分布于昌桥、泾川、蔡村、黄村、桃花潭等乡镇的部分。侵入构造剥蚀丘陵分布于云岭、桃花潭、茂林、榔桥等乡镇的部分。剥蚀-堆积岗地分布于青弋江两侧山前地段。冲积平原分布于青弋江及其支流的两侧。

2 工作方法简介

2.1 遥感信息源

泾县遥感解译工作所用光学影像数据为0.8 m 分辨率的高分二号遥感影像，选择了2020年1月至2020年11月的11景影像，云、雪等覆盖率小于5%（表1）。

表1 高分二号数据信息Table 1. GF2 data information

高分二号卫星于2014年8月19日成功发射，空间分辨率优于1 m，其星下点空间分辨率可达0.8 m，实现了亚米级空间分辨率、多光谱综合光学遥感数据获取，同时还具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点，标志着我国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。目前，高分二号广泛应用于自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家林业和草原局等部门，同时还将为其他用户部门和有关区域提供示范应用服务。

2.2 遥感解译流程

利用遥感图像处理软件和地理信息软件作为软件平台，以地质灾害遥感解译理论和遥感地质理论为指导，采用遥感信息计算机自动提取与人机交互解译相结合、室内综合研究与实地调查相结合的技术路线开展解译工作（图2）。总体流程如下：①全面收集工作区的各类自然地理资料，地貌资料，区域地质资料和遥感影像资料；②遥感图像处理，制作工作区遥感正射影像图；③充分利用以往地质调查资料和野外踏勘资料，建立工作区各类要素的解译标志；④以高分二号的多光谱数据为主要信息源，同时参考高分系列遥感历史影像信息，采用遥感信息计算机自动提取和人机交互解译的方法，初步解译各类要素；⑤对部分解译的地灾点进行野外验证，补充完善解译的各类要素，修正解译成果。

图2 卫星遥感解译流程图Figure 2. Flow chart of satellite remote-sensing image interpretation

3 地质灾害遥感解译

泾县地质灾害灾种主要为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷（岩溶塌陷、采空塌陷）4种，均属突发性地质灾害。确定现存地质灾害隐患点154 处（图3），均为小型点。其中：崩塌98处，占地质灾害总数的64%；滑坡36处，占23%；泥石流10处，占6.5%；地面塌陷（岩溶）10 处，占6.5%。以下仅对泾县最具代表性的滑坡和崩塌两种地质灾害的遥感解译特征进行评述。

图3 调查区地质灾害密度图Figure 3. Density map of geo-hazards in the survey area

3.1 滑坡地质灾害的遥感解译

（1）滑坡特征。在自然地质作用和人类活动等因素的影响下，在重力作用下，斜坡上的岩土体沿一定的软弱面整体或局部保持岩土体结构而向下滑动的过程和现象及其形成的地貌形态，称为滑坡[2]。滑坡的组成要素包括滑坡体、滑动面、滑动带、滑坡床、滑坡后壁、滑坡台地等。地形、地层岩性、岩体结构是滑坡形成的三大内因，其形成首先要有形成滑坡的地形，其次要有易滑的岩土体，或者有利于滑动的岩体结构。而降雨和人类工程活动则是引发滑坡的重要外因。不同地质条件下发生的滑坡具有不同的平面形态标志，土质滑坡常见的形态有牛角形、梨形等（图4）。

图4 滑坡的平面形态（据王恭先，2004）Figure 4. Plane view of landslides (after Wang Gongxian,2004)

（2）高分影像解译特征。作为不良地质现象的一种，滑坡大多具有明显且特殊的特征。比如在形状、色调、纹理、阴影等方面，滑坡地质灾害与背景地物存在着一定的差异，并且具有明显的边界。因此在识别滑坡地质灾害时，滑坡具有的特殊的几何形状、纹理等是识别滑坡的直接解译标志。此外，对于已经发生滑坡的地段，地貌形态会发生改变，可能会造成植被破坏、景观生态突变或者水系异常弯曲等，这些可以作为识别滑坡的间接解译标志[3]。

滑坡地质灾害在遥感影像上一般表现为：滑坡与周围地物之间存在明显的边界，可以清晰地看见具体的分布范围以及大致的形状，在形态上滑坡通常呈现为梨形、簸箕状、舌形、长条形、漏斗形或者具有一定坡度的不规则形。滑坡所呈现的色调基本一致，为灰白色[4]。滑坡具有明显的地貌形态特征，滑坡壁上通常没有植被覆盖，颜色较浅，形状多呈陡坎状。而滑坡侧壁呈现阶梯式的形状，由于经常遭受雨水冲刷呈暗色调。滑坡体的母体通常呈现长条形，表面一般会覆盖较多植被，并且长时间的风化和雨水冲积使其具有较深的颜色。而滑坡体整体色差较小，大多呈现为浅色调，仅有个别部分出现深色调的条带状分布。

（3）典型滑坡地质灾害遥感信息提取。调查区内分布有36 个滑坡灾害点，为切坡建房、切坡修路和强降雨导致，灾险情规模均为小型。植被覆盖茂密，大部分遥感解译标志不明显，通过滑坡地质灾害建立在册解译标志。调查区典型滑坡地质灾害点遥感影像特征如图5。

图5 泾县某地滑坡Figure 5. A landslide in Jingxian County

本次对泾县范围内解译了120 个疑似点，经野外现场验证，42个为滑坡灾害点。

3.2 崩塌地质灾害的遥感解译

（1）崩塌特征。崩塌是指岩土体顺坡猛烈地翻滚、跳跃、相互撞击，最后堆积于坡脚形成倒石堆的一种地质现象。崩塌多发生在陡峻的山坡上，特征主要表现为：发生比较突然，并且下落速度快，下落过程中整体性遭到破坏，通常其垂直位移大于水平位移。崩塌运动的形式表现为脱离母岩的岩块或土体以自由落体的方式坠落或者顺坡滚动而崩落[2]。崩塌体为土质者称为土崩，为岩质者称为岩崩，而大规模的岩崩称为山崩。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面，崩塌面往往倾角很大。崩塌体最后在坡脚处形成崩塌倒石堆，倒石堆结构松散、杂乱、无层理[5]。崩塌常随着暴雨、地震及人为破坏等发生，对工程建设及人类生产、居住等有着重大危害和影响。

（2）高分影像解译特征。崩塌多发育于节理裂隙发育、组成岩石坚硬、周围堆积成岩堆或倒石堆的陡坡。崩塌在遥感影像上的主要识别标志有：微地貌起伏不平，总体影像粗糙，呈浅色调不规则斑状影像。崩塌多位于坡度45°～75°陡峭的坡体。崩塌壁的色调与周围明显不同，崩塌壁不发育植被，且上部边界有时可见张裂缝。发展中的崩塌面、崩塌体上土体或岩体充分暴露，植被覆盖少。崩塌体堆积在斜坡或谷底表现为浅色调的锥形地形，其特征为表面粗糙，具颗粒感，轮廓分明。

（3）典型崩塌地质灾害遥感信息提取。调查区内分布有98个崩塌地质灾害点，为人工工程活动与强降雨导致，灾险情规模均为小型。调查区植被覆盖茂密，屋后崩塌灾害规模小，遥感解译标志不明显。通过崩塌地质灾害建立在册解译标志。典型崩塌地质灾害点影像特征如图6。

图6 泾县某地崩塌Figure 6. A collapse in Jingxian County

本次对泾县范围内解译了120 个疑似点，对可能为崩塌点进行野外现场验证后，发现该点实际为高陡切坡点。

4 结论与讨论

4.1 结论

本次重点利用高分二号0.8 m 分辨率遥感影像，结合工作区的地质、地貌、环境地质条件、已知地质灾害点特征等，分析地质灾害类型、边界条件、变形特征、分布发育规律等，建立遥感解译标志，进行了地质灾害遥感解译。对泾县范围内解译了120 个疑似点，经野外现场验证，其中42 个为滑坡灾害点，12 个为道路切坡点，4 个为建房切坡点。实际地质灾害点42个，正确率35%。

4.2 讨论

本次在遥感解译过程中，滑坡主要靠观察滑坡后缘裂隙宽度或变形进行解译，解译过程中可能由于植被类型差异和自然地形因素，对解译结果有一定影响。作为一种工作手段，遥感解译从宏观上识别筛选地质灾害是比较快捷有效的，但对于详细查明灾害还存在一定差距，特别是对于地质灾害发生机理、灾害规模、尺寸等描述误差较大，还需要实地调查进行配合。

本次遥感解译正确率偏低，主要因为调查区地质灾害点规模小，全部为小型点，且大部分以人类工程活动诱发为主，在影像上高陡切坡与地质灾害点易混淆，难以区分。如何充分利用现代遥感技术，将高分辨率光学遥感、InSAR、Li-DAR、地面物联网等现代遥感技术有机结合，挖掘数据，最大限度地识别出地质灾害隐患，有效破解地质灾害隐患识别难题是今后重点研究的方向。