基于GIS、RS的日喀則—吉隆高等級公路工程地質條件分析

何 進， 趙國華

(核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610061)

隨著西藏自治區融入“一帶一路”倡議構想，構筑“南亞貿易大通道”的需要，日喀則至吉隆公路(G318國道及X214縣道)已不能滿足需求，新建日喀則—吉隆高等級公路十分迫切。利用數字圖像處理技術解譯遙感圖像，能有效識別和獲取公路、鐵路等線路工程勘察和評價中的工程地質信息。長江三峽水利工程、南水北調工程等大型線路勘察設計中，利用遙感技術進行工程地質條件解譯，解譯效果良好。張明華(2004)基于RS-GIS技術，對西藏墨脫公路工程地質條件進行全面解譯，查明了區內工程地質條件，為公路選線提供了科學依據。邵虹波等(2009)利用遙感技術對滇西某鐵路擬選線路地質災害遙感解譯特征研究，查明了地質災害對線路的影響，為該鐵路選線提供了技術支撐。

本研究利用RS及GIS技術，基于日喀則地區高分一號(GF-1)數據、Landsat8 OLI數據及Google Earth平臺數據，采用人機交互目視解譯方法，解譯了日喀則至吉隆地區的地質構造、地層巖性、地質災害等，指導了該公路線路選線決策、工程勘察設計工作。

1 區域地質概況

研究區處于西藏日喀則地區，平均海拔4 500 m以上，地形復雜多樣。擬建日吉公路主要穿越錯拉山、嘉措拉山、孔唐拉姆山，由峽谷、寬谷和湖盆。

研究區大地構造上位于雅魯藏藏布江縫合帶和藏南滑脫帶之間，區域內斷裂構造發育并斷續分布穹隆構造。區內地層以大面積出露前寒武系變質巖和發育從奧陶紀至新近紀海相地層，其次為穹隆構造發育的花崗巖、二云母花崗巖等。

2 遙感數據處理

2.1 遙感數據源

研究區由于季節不同，積雪、草被覆蓋不同，經多種多時相數據對比，最終選定的遙感數據信息源為Landsat8 OIL數據、GF-1及Google Earth平臺數據。在地質背景條件解譯中，充分利用Landsat8 OIL、GF-1的多光譜特性；地質災害解譯中，充分利用GF-1數據、Google Earth數據的高空間分辨率優勢對地質災害進行精細解譯。

2.2 數據處理

數據處理主要借助ENVI遙感影像處理平臺，對研究區遙感數據進行了幾何校正、數據融合、圖像鑲嵌、圖像增強工作，人機交互解譯則依托ArcGIS平臺進行。其中，幾何校正在ENVI遙感影像處理軟件上進行，以1∶5萬數字地形圖為基準，在每幅地形圖上選取30～50個控制點，采用配準功能和擬合功能等進行幾何精校正和地理坐標配準；數據融合是不同光譜分辨率和空間分辨率圖像數據的復合，以獲得更高分辨率的多光譜圖像；數字圖像鑲嵌是將多幅數字影像拼接在一起，構成一幅整體圖像的技術過程。本研究中采用強制改正方法，將Landsat8 OIL數據進行無縫鑲嵌。為達到解譯和最終出圖的要求，經過圖像鑲嵌后的遙感圖像，需對其進行進一步的圖像增強處理。本研究中采用的圖像增強處理方法主要有對比度增強、比值增強、主成分分析等。

3 研究區遙感宏觀地質景觀

研究區影像總體呈近東西向條帶狀及環狀，環狀高山-極高山山體間斷分布，水系以近東西、南北向及放射狀為主，顯示出該區域南北向的逆沖及南北向的伸展作用。

不同巖石組合、結構構造的地質體在影像上反映的空間信息和波譜信息具有明顯不同的影像特征：碎屑巖巖體較為堅硬的石英砂巖、灰巖等構成基巖山地的主體，巖體較軟泥頁巖類巖層易受侵蝕地勢低洼；侵入巖體具明顯的環形輪廓，色調鮮明。

4 日吉公路工程地質遙感解譯

4.1 地質背景條件解譯

4.1.1 地形地貌解譯

利用遙感影像的水系、陰影和色調的特征，可對研究區各類地貌建立遙感解譯標志。通過解譯標志對研究區進行了解譯，識別出流水地貌、冰川地貌、風沙地貌、湖泊地貌和構造地貌等類型。其中流水地貌包括沖積錐、洪積扇、河流階地等；冰川地貌包括冰磧、冰蝕地貌；湖泊地貌包括湖積、湖蝕地貌；構造地貌包括褶曲構造、斷層構造等。

4.1.2 地層巖性解譯

因巖石強度、礦物成分、結構構造等要素的差異，地質體在圖像上反映為具有不同色調、形態、影紋結構、地貌特征的影像單元。本次解譯將原資料各地層群組及侵入體按巖性進行推斷解譯。

研究區出露巖性主要有：第四系松散堆積體，新近系～古近系礫巖、砂泥巖，白堊系泥頁巖、灰巖，侏羅系板巖、灰巖，三疊系砂巖、板巖，二疊系灰巖、砂巖，石炭系板巖、片巖及大理巖，泥盆系礫巖、砂巖、泥灰巖，奧陶系變砂巖、變灰巖，震旦-寒武系石英片巖、千枚巖，前震旦系片巖、片麻巖、混合巖，以及前震旦系花崗巖。

4.1.3 地質構造解譯

(1)線性構造解譯：線性構造主要指斷裂、節理、地層分界線及區域性構造裂隙等。研究區遙感解譯標志主要有①地質特征，表現為地層走向或傾向的突變、地層錯位；②地貌特征，表現為沖溝水系、山脊錯斷等；③影像特征，色調突變、直線線狀色調。

(2)環形構造解譯：環形構造分為構造環、熱液環和隱伏巖體環。研究區遙感解譯標志主要有：在平面上呈圓形或橢圓形，環狀邊界清晰，具有環狀水系或放射狀水系特征。

通過對區內斷裂的解譯，發現區內斷裂構造發育，主要為東西向逆沖斷層、近南北向正斷裂，及侵入巖體的拆離斷層。

4.2 地質災害的圖像識別及解譯

研究區構造巖性復雜，風化剝蝕強烈。該區域發育的地質災害類型主要有滑坡、崩塌、泥石流、凍土凍融、涎流冰、沙漠化等。利用各地質災害在遙感影像上的色調、形態的不同，實現對地質災害的解譯。滑坡在平面上一般呈圈椅狀，滑舌、滑坡臺地微地貌特征一般也比較清楚，滑坡體與周圍巖體在色調上有明顯差異，邊界較清晰。泥石流溝口有明顯的泥石流堆積扇。崩塌在影像表現坎坷不平，具粗糙感、崩塌輪廓線明顯，有時也可出現崩塌堵塞河谷的現象。沙漠化一般位于平坦地區，沙丘一般形態復雜，無植被覆蓋，呈淺色調，形態粗糙，形成一些月牙形沙丘或沙丘鏈。涎流冰在遙感影像上呈白色或藍色，呈舌狀或沿著溝道發育，形態清晰。凍土凍融主要根據其在影像上具有熱融滑塌、凍脹丘、熱融沉陷、石環等微地貌特征，且凍土邊緣一般發育泉水。

通過對研究區地質災害的解譯，全區共解譯521個災害點和隱患點，其中滑坡47處，泥石流335條，崩塌71處，沙漠化2處，涎流冰55處，凍土凍融嚴重段11處。

5 野外驗證

遙感解譯與實地驗證是動態、反復、不斷完善的過程。只有通過實地驗證，先期解譯成果才能得到檢驗。本研究對區域地形地貌、地層巖性、地質構造、地質災害等進行實地驗證，其中地質災害經野外100%的驗證，最終確定災害點475處，解譯正確率91%，其中滑坡39處，泥石流321處，崩塌57處，沙漠化2段，涎流冰47處，凍土凍融9處。

通過遙感解譯及實地驗證，泥石流為沿線最為發育的不良地質作用。崩塌普遍分布于沿線高山峽谷區兩側?；轮饕植加诩ā_迦段、拉孜縣查務鄉～定日段。沙漠化主要位于薩迦縣麻布加鄉～尼轄鄉、佩枯措路段。涎流冰主要分布于嘉措拉地區。凍土嚴重段主要位于嘉措拉山兩側的溝谷以及河谷低洼地帶。

6 結論

(1)基于RS、GIS平臺，采用Landsat8 OIL及GF-1多光譜衛星數據，解譯研究區地形地貌、地層巖性、地質構造，初步建立基于影像的區域巖性及組合的分布規律、構造體系。

(2)采用GF-1、Googleearth平臺衛星影像，詳細解譯了研究區內的地質災害，經過野外驗證，解譯正確率達91%，包括滑坡39處、崩塌57處、泥石流321條、凍土凍融9處、涎流冰47處、沙漠化2段。

(3)利用遙感解譯技術，可以在較短的時間內準確而迅速地查明研究區的地質環境背景，地質災害的類型、數量、形態特征、分布范圍、規模大小及危害程度等，為工程建設項目選址選線、勘察設計提供科學決策依據。