基于遙感技術(shù)的中寧縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及空間分布特征研究

唐 菲

寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)勘察院 寧夏 銀川 750021

地質(zhì)災(zāi)害不僅對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，而且還給人類生命財產(chǎn)安全帶來了巨大的破壞。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，各個行業(yè)都不斷提高了對遙感技術(shù)的應(yīng)用，因為它不僅是一種技術(shù)手段，也可以作為一種信息源。在此以多源遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合GIS技術(shù)進行地質(zhì)災(zāi)害遙感信息提取，并且對空間分布特征進行分析，為中寧縣地質(zhì)災(zāi)害詳查提供技術(shù)支撐，為當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)和數(shù)據(jù)方法

1.1 研究區(qū)概況

中寧縣隸屬中衛(wèi)市，位于寧夏回族自治區(qū)中部，總面積約3280.17km2。東鄰吳忠市利通區(qū)，東南、南部與同心縣接壤，西倚中衛(wèi)市城區(qū)，西北部是內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗，北部與青銅峽市比鄰。氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，夏短冬長，干旱少雨，溫差大。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，常賦存金、銀、鐵等礦產(chǎn)。中寧縣地貌可分為山地、丘陵、平原三大地貌類型，地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育，主要類型有地面崩塌、泥石流、塌陷三類。

1.2 數(shù)據(jù)選擇及處理

本次研究采用的遙感數(shù)據(jù)有TM、LandSat8 OLI、SPOT6及WorldView-2。利用TM中寧縣地質(zhì)環(huán)境變化進行分析，SPOT6用于區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害解譯，WorldView-2主要用于重點調(diào)查區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害解譯。地質(zhì)環(huán)境背景資料、地形圖(1：5萬、1：1萬)、地質(zhì)圖、行政區(qū)劃圖及水系圖等都屬于非遙感信息源。為了將圖像分析精度進一步提升，減少由于在數(shù)據(jù)獲取中產(chǎn)生的誤差，將遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量全面提升，所以通過遙感原始影響數(shù)據(jù)預(yù)處理后再分析和處理圖像，從而將信息可信度進一步提高。

1.3 研究方法

首先在室內(nèi)對遙感影像上對各類地質(zhì)災(zāi)害進行判讀，然后在野外實地查證，對室內(nèi)判讀結(jié)果進行修正，建立解譯標(biāo)志。采用ERDAS、ARCGIS等軟件對研究區(qū)崩塌、泥石流、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害進行遙感解譯和信息提取，同時，結(jié)合GIS技術(shù)，對中寧縣的地貌、構(gòu)造以及植被指數(shù)、土地利用等地質(zhì)環(huán)境信息進行了提取和分析，總結(jié)其空間分布規(guī)律和特征。

2 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

根據(jù)建立的地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志，運用人機交互解譯方式，對研究區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯，共解譯出崩塌、泥石流以及地面塌陷3類地質(zhì)災(zāi)害點94處，其中崩塌65處、泥石流26處、地面塌陷3處。

從空間分布上看，遙感解譯的地質(zhì)災(zāi)害點主要分布在中寧縣的石空鎮(zhèn)、恩和鎮(zhèn)、喊叫水鄉(xiāng)及徐套鄉(xiāng)，崩塌、泥石流主要沿溝谷發(fā)育。根據(jù)遙感解譯結(jié)果，結(jié)合區(qū)域地理、地質(zhì)環(huán)境特征，將工作區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點劃分為 7個集中分布區(qū)（如圖1所示），分別敘述如下：

（1）石空分布區(qū)，該區(qū)位于石空鎮(zhèn)，總體呈NEE向展布，長約7.26km、寬約3.53km，共計地質(zhì)災(zāi)害點15處，主要為崩塌和泥石流；

（2）紅山口子-陳家灣分布區(qū)，該區(qū)跨恩和鎮(zhèn)及鳴沙鎮(zhèn)，總體呈NE向展布，長約17.42km、寬約5.6km，共計地質(zhì)災(zāi)害點5處，主要為崩塌和泥石流；

（3）土塘-北沿口分布區(qū)，該區(qū)位于永康以南，總體呈SE走向，長約8.76km、寬約4.38km，共計地質(zhì)災(zāi)害點5處，主要為泥石流。

（4）溝北-神斷頭分布區(qū)，該區(qū)位于喊叫水東北部，總體呈NE向展布，長約12.48km、寬約3.72km，共計地質(zhì)災(zāi)害點4處，主要為泥石流；

（5）上三道溝-小川子-小井子分布區(qū)，該區(qū)位于喊叫水鄉(xiāng)西南部，總體呈NW向展布，長約14.66km、寬約4.89km，共計地質(zhì)災(zāi)害點7處，主要為崩塌；

（6）東莊子河-申家套子-小安掌分布區(qū)，該區(qū)位于徐套中部，總體呈NNE走向，長約15.38km、寬約10.38km，共計地質(zhì)災(zāi)害點30處，主要為崩塌和泥石流；

（7）南臺上分布區(qū)，該區(qū)位于喊叫水鄉(xiāng)東南部，總體呈NW向展布，長約15km，寬約9.88km，共計地質(zhì)災(zāi)害點13處，主要為崩塌。

3.地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育因素及空分布特征

在內(nèi)外因共同作用下，會出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。其中地層巖性、地形地貌、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造等一系列直接或者間接引起地質(zhì)災(zāi)害的因素都可以稱為內(nèi)因。一些突發(fā)性的自然災(zāi)害和人類活動造成的地質(zhì)災(zāi)害因素都可以稱為外因。工作區(qū)主要位于第四系黃土覆蓋區(qū)，所以本次研究中以分析植被、地形地貌、水系與工作區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的分布關(guān)系為主。

3.1 植被與地質(zhì)災(zāi)害點的分布

遙感觀測和記錄的第一表層是陸地表面植被，遙感圖像可以將這些信息直接顯示出來。氣候、土壤、地貌條件等與植被的生長密切相關(guān)，植被需要充分依賴這些客觀因素，也能夠非常敏感地顯示出各項因素的變化情況。所以，通過研究植被信息差異情況我們可以對其中存在的很多隱含信息進行分析整理。植被的發(fā)育情況從很大程度上能夠反映出區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害體情況，如果區(qū)域內(nèi)植發(fā)育良好，同時有著較高植被覆蓋率，可以確定該區(qū)域的水土保持情況相對穩(wěn)定，所以不會發(fā)生嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害情況，危害程度較低。因此，在調(diào)查了解地質(zhì)災(zāi)害體發(fā)育情況時可以充分對區(qū)域內(nèi)植被信息進行研究。我們可以通過疊加分析研究區(qū)植被覆蓋情況和地質(zhì)災(zāi)害體情況，從而驗證這一規(guī)律。

通過驗證，無植被覆蓋區(qū)和植被覆蓋稀少區(qū)是較為容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，植被覆蓋較少區(qū)只是有少量的地質(zhì)災(zāi)害分布。可見，地層植被覆蓋情況如果總體偏差那么發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性就越大，從而進一步反映出了在植被發(fā)育較差的地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害體也分布較廣。因此，我們得出規(guī)律，研究區(qū)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害點，主要分布在植被指數(shù)較小、植被發(fā)育差的區(qū)域。即意味著與植被發(fā)育良好的地區(qū)相比，植被發(fā)育較差的區(qū)域更加容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害問題。

3.2 水系與地質(zhì)災(zāi)害點的分布

在地貌形態(tài)形成過程中一個非常重要的控制性因素就是河流的搬運、侵蝕等外力作用，該作用也會容易引發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害問題。所以，在諸多參評因子中水系也是關(guān)鍵的因素。利用DEM數(shù)據(jù)提取全縣溝谷并做100米的緩沖分析，發(fā)現(xiàn)大部分地質(zhì)災(zāi)害點都在緩沖區(qū)范圍內(nèi)，可知工作區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與河流的分布有必然的聯(lián)系，因此將水系作為工作區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素之一。

3.3 坡度、坡向與地質(zhì)災(zāi)害點的分布

斜坡巖土體地質(zhì)應(yīng)力分布受到坡度的重要影響。坡度增大，斜坡應(yīng)力越集中于坡腳，這中情況容易造成斜坡出現(xiàn)有效臨空面。地表水徑流、斜坡地下水的補給和排泄都會受到地形坡度的影響，進而影響到松散物質(zhì)堆積的厚度、植被的覆蓋程度，對斜坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接控制作用，從很大程度上引起崩塌、滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災(zāi)害問題。

斜坡的不同坡向也會造成日照時間、太陽輻射強度產(chǎn)生一定差異，進而造成氣溫和土溫有著較大不同，所以在地質(zhì)災(zāi)害危險性評價中，一個重要的參評指標(biāo)就是坡向。在本次研究中，通過DEM數(shù)據(jù)分析并利用GIS空間分析技術(shù)對工作區(qū)坡度和坡向指標(biāo)進行了調(diào)查研究，得到不同等級的坡度情況。

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況從很大程度上受到坡向和坡度的影響。造成滑坡和崩塌災(zāi)害出現(xiàn)的關(guān)鍵要素之一就是坡度坡向。為了能夠?qū)烧咧g的關(guān)系進行進一步確定，本文進一步分析地質(zhì)災(zāi)害體的坡度情況、坡向范圍，疊加分析了地質(zhì)災(zāi)害體的地形情況，并統(tǒng)計了不同坡度、坡向的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有45個地質(zhì)災(zāi)害體分布在 10°以下，約占總數(shù)的48%，41個地質(zhì)災(zāi)害體分布在 10～30°之間，占比約44%，分布在坡度大于30°的地質(zhì)災(zāi)害體有8個，占比約為8%，由此可見，工作區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在坡度小于30°地區(qū)。從坡向上看，崩塌、泥石流主要發(fā)生在NW、SW、N、S方向上相對較多，約占了總數(shù)的58%，而在其他方向上數(shù)量相對較少。以上數(shù)據(jù)表明，坡度坡向?qū)χ袑幙h地質(zhì)災(zāi)害影響較小，不是影響該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要因素。

4 結(jié)語

利用遙感技術(shù)，結(jié)合野外調(diào)查，解譯出研究區(qū)3類地質(zhì)災(zāi)害點94處，其中崩塌65處、泥石流26處、地面塌陷3處。并通過分析得出，植被、水系和坡度、坡向是影響中寧縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要因素，為當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害防治提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。