GoogleEarth影像在公路工程地質調繪中的幾個應用

樊建利

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司成都分公司）

摘要：色達縣擬建公路位于高原地貌區(qū)，公路地質調繪工作在夏末初秋開展，氣溫較高。本文介紹了通過Google Earth影像圖進行的只有在冬季才能開展的地質調繪工作，如積雪、涎流冰、季節(jié)性凍土，同時介紹了在泥石流調查中的運用。

關鍵詞：高原地貌 ； 氣溫 ； 影像圖； 積雪 ；涎流冰 ；季節(jié)性凍土 ； 泥石流

前言：色達縣位于甘孜州東北部，擬建公路位于色達縣境內，路線長度約100km。工程位于青藏高原東南緣、川西丘狀高原區(qū)，海拔最高約4360m，最低約3750m。區(qū)內氣候屬大陸季風高原型，受地形控制，氣溫垂直變化大，具寒冷、溫涼的高原氣候，年均溫-0.1℃，一月均溫-11.3℃，七月均溫9.8℃，長冬無夏。

特殊的地理氣候特征為公路工程地質調繪帶來較多困難，主要表現(xiàn)在：高原區(qū)海拔高、氣溫低，路線范圍內發(fā)育積雪、涎流冰及季節(jié)性凍土等不良地質及特殊巖土，公路工程地質調繪在夏末初秋開展，氣溫相對較高，無法直接調查到低溫形成的不良地質及特殊巖土，同時工期緊，時間短，無法在合適季節(jié)開展相關工作；區(qū)內海拔高、路線長，地形地貌變化大，僅根據工作手圖準確定位較慢；區(qū)內泥石流等大型不良地質范圍較大，在高原缺氧的環(huán)境中進行詳細調查費時費力，工作難度大，效果差。

針對以上困難，Google Earth影像在本次公路工程地質調繪過程中得到了良好應用。

一、Google Earth簡介及本次地質調繪中的使用方法

Google Earth來源于Keyhole（鑰匙孔）公司自家原有的旗艦軟件，Keyhole軟件允許網絡用戶瀏覽通過衛(wèi)星及飛機拍攝的地理圖像，這正是Google Earth的前身。Google Earth主要通過訪問Keyhole的航天和衛(wèi)星圖片擴展數據庫來實現(xiàn)地理圖像瀏覽、查找等多項功能。

Google Earth上的全球地貌影像有效分辨率多為100m，通常30m，針對大城市、著名風景區(qū)、建筑物區(qū)域會提供分辨率為1m和0.5m左右的高精度影像。我國有高精度影像的地區(qū)很多，幾乎所有大城市都有。

Google Earth具有快捷的瀏覽功能及清晰的影像，在多方領域得到良好運用，如旅游、農林、石油勘探、工程地質等。由于其運用廣泛，目前開發(fā)出多款應用軟件，這些軟件可運行于電腦、手機、平板電腦等多種終端。

本次公路地質調繪主要通過電腦及手機等終端進行應用。即將設計好的公路中線圖（CAD版）通過軟件生成與Google Earth影像對應的KML文件并導入手機，用手機終端的Google Earth軟件打開，公路中線直接顯示在Google Earth影像圖上，在現(xiàn)場利用Google Earth軟件的定位功能，直接讀出所在位置的里程樁號，方便調查手圖定位，特別在周圍參照物較少的地方，更為方便。

二、在積雪調查中的應用

調查期間氣溫較高，未見降雪及積雪現(xiàn)象，區(qū)內積雪無法確定具體位置。而根據Google Earth影像圖可較準確確定積雪位置。

Google Earth可以瀏覽不同年份及不同月份的影像資料，從影像資料可以清楚發(fā)現(xiàn)積雪分布的位置，根據影像圖中加載的路線中線，準確確定積雪分布的里程樁號、范圍。影像圖很好的解決了夏季無法調查積雪的困難。

三、在涎流冰調查中的應用

涎流冰主要是地下水或地表水在相對高位出露或滲漏，水量不大但持續(xù)時間較長，冬季氣溫降低，出露水逐漸凝結形成倒掛的冰錐或冰柱產生涎流冰。若涎流冰量大，則逐漸涌向公路路面，影響交通。

涎流冰的形成主要需兩個條件，即長時間細小水流及長時間低溫。在氣溫較高的季節(jié)無法直觀調查到涎流冰的存在。通過Google Earth影像圖則可以直觀判斷。

涎流冰在Google Earth冬季影像圖上呈一白色斑點，斑點大小根據涎流冰產生規(guī)模不同而各有差異。在Google Earth影像圖上確定涎流冰位置以后，再根據現(xiàn)場調查的水出點特征則可基本判定涎流冰產生位置及規(guī)模等。由于部分出水點在冬季不一定有持續(xù)的水流，即不一定能形成涎流冰，若不結合Google Earth影像圖，則非常容易形成誤判。

四、在季節(jié)性凍土調查中的應用

季節(jié)性凍土同樣是由于持續(xù)低溫形成的一種特殊性巖土，在冬季凍結凍脹，春夏季融化沉陷，導致公路路基路面產生翻漿破壞。產生季節(jié)性凍土的條件主要有：較為豐富的地表水或埋深較淺的地下水；土體多為細粒土（粘性土、粉土、粉砂、細砂等）或細粒土含量較大，易產生毛細現(xiàn)象；持續(xù)低溫。以上三個條件缺一不可。

夏秋季節(jié)不具備持續(xù)低溫的條件，無法直接判斷季節(jié)性凍土，僅能通過地下水、地表水及土體特征大致判斷，缺點在于：冬季水量、水位變少、變深，可能不產生季節(jié)性凍土，容易導致誤判。通過Google Earth影像圖則可進行一定的彌補。

Google Earth冬季影像圖中水量豐富的土體顏色較深，反之較淺，根據深色土體分布位置并結合現(xiàn)場調查的地表水、地下水及土體物質組成等特征則可初步判斷季節(jié)性凍土的分布位置及范圍等，從而提高判斷準確度。

五、在泥石流調查中的應用

Google Earth影像圖在泥石流調查中的運用非常普遍，本次公路地質調繪主要進行以下方面應用：

圈定范圍。泥石流分布范圍一般較大，Google Earth影像圖可清楚的反映出泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)及堆積區(qū)的范圍，利用Google Earth軟件中的測量工具可直接量出泥石流以上區(qū)域的面積大小，包括匯水面積，同時還可根據流通區(qū)長度及高程高差計算出流通區(qū)縱坡比降。

圈定發(fā)育區(qū)松散堆積層范圍。松散堆積層是形成泥石流的主要物質來源，Google Earth影像圖較清晰的反映出松散堆積層的分布位置及范圍，結合現(xiàn)場調查可基本估算出其儲量。

推斷發(fā)育狀態(tài)。Google Earth影像圖包含多張不同年份的影像圖，通過不同年份的影像資料可推斷出泥石流的發(fā)育狀態(tài)。如，不同年份的影像泥石流堆積規(guī)模在不斷擴大，說明泥石流處于發(fā)育發(fā)展期，同時還可推斷出其發(fā)展規(guī)模大?。蝗舳逊e規(guī)模不斷減小，這表明泥石流處于衰退期或相對穩(wěn)定期。

六、應用中需注意的一些問題

Google Earth影像圖在公路地質調繪中有其多方面的優(yōu)越性，給調查工作帶來不少的便利。但需注意一些問題。

不可以Google Earth影像圖為主要手段而忽略該有的地質調繪工作。Google Earth影像圖畢竟精度不夠，有些地方甚至沒有清晰的影像資料，若僅通過影像資料而不進行實地調查將存在很大的風險，甚至錯誤。Google Earth影像圖只能作為一種輔助性手段。

Google Earth影像圖坐標系統(tǒng)與我國的坐標系統(tǒng)具有一定的差異，調繪過程中應以調繪手圖或實地測量數據為準，不可直接將影像圖中的高程等數據進行使用，否則將出現(xiàn)嚴重錯誤。

Google Earth影像圖屬于全球性資料，不可將敏感地區(qū)照片等資料上傳到影像圖上，應加強保密意識。