地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查遙感解譯研究應(yīng)用

陳光劍

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013）

地質(zhì)災(zāi)害是在自然因素和人為因素共同作用下形成的一種復(fù)雜的綜合體，受時(shí)間、空間等因素的制約，對(duì)人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)、環(huán)境造成損失的地質(zhì)作用[1]。大規(guī)模地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查經(jīng)過(guò)多年研究,遙感技術(shù)的服務(wù)前景越來(lái)越寬廣。因其宏觀、準(zhǔn)確、高空間分辨率、高精度定位和高效可重復(fù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)特點(diǎn)，利用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,可以如實(shí)地反饋災(zāi)患產(chǎn)生時(shí)的狀況，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的演化發(fā)展方向做出相應(yīng)預(yù)判,加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的預(yù)見(jiàn)性,提高地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的效率和精度,已成為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的一種重要技術(shù)手段和方法[2]。與傳統(tǒng)的測(cè)量手段相比有很大優(yōu)勢(shì)，如不受天氣、時(shí)間、地形狀況等制約，數(shù)據(jù)獲取方便，信息量充足等。隨著研究的不斷深入，遙感技術(shù)在地質(zhì)防治的作用更加突出，在地災(zāi)調(diào)查、預(yù)警與評(píng)估的工作效果更加明顯。

1 研究方法與解譯方法

不同種類(lèi)的遙感數(shù)據(jù)適用于不同比例尺的遙感調(diào)查工作，地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查的第一步就是選擇合適的遙感數(shù)據(jù)以滿足從圖像上識(shí)別地質(zhì)體的需要，圖像類(lèi)型的選擇依據(jù)為地面分辨率、光譜分辨率和時(shí)相[3]。采用的數(shù)據(jù)源通常以多元數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，如地質(zhì)災(zāi)害體的遙感解譯運(yùn)用SPOT5 影像數(shù)據(jù)和google earth 數(shù)據(jù)，而ETM+和SPOT5 數(shù)據(jù)用于區(qū)域環(huán)境地質(zhì)背景條件的解譯及構(gòu)造解譯。為了加強(qiáng)在遙感圖像上辨別地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的能力，應(yīng)選擇具有清晰的地面分辨率和盡可能是近期時(shí)相的影像。其工作流程主要包含波段比組合、正射校正、數(shù)據(jù)融合、圖像鑲嵌、圖像增強(qiáng)和制圖等，其校正均方差應(yīng)控制在2 個(gè)像元內(nèi)。通過(guò)數(shù)據(jù)波段的融合處理、增強(qiáng)處理及多時(shí)相圖像對(duì)比分析等，減少野外工作量，為快速、高效地完成地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查，提供區(qū)域環(huán)境背景資料，獲取區(qū)域調(diào)查不方便獲取的地質(zhì)環(huán)境和個(gè)別地質(zhì)災(zāi)害信息，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查進(jìn)行核實(shí)和改進(jìn)，以提高地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果的精度和質(zhì)量。

遙感解譯標(biāo)志是關(guān)于地物及其屬性和空間關(guān)系的影像特征，是遙感解譯工作的主要依據(jù)。人機(jī)交互方式是地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯主要方法，視覺(jué)解譯作為補(bǔ)充。不同地質(zhì)災(zāi)害特征在影像上的表現(xiàn)形式大不相同，主要體現(xiàn)在狀貌、紋路、暗影、色度、綠植等方面。研究區(qū)域的遙感影像經(jīng)過(guò)數(shù)字仿真處理后進(jìn)行總結(jié)歸納，則研究區(qū)的災(zāi)害類(lèi)型可根據(jù)圖像上植物群落分布情況、危巖等地物解譯標(biāo)志特征確定。

2 地質(zhì)災(zāi)害遙感影像特征

2.1 滑坡

滑坡是地心引力作用下形成具有顯著特征的地質(zhì)地貌現(xiàn)象。富含含水鋁硅酸鹽礦物的薄弱巖層、巖體堆積是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)，滑坡發(fā)生在具有一定滑動(dòng)條件的斜坡上，其自由面為滑坡形成提供了空間。地面狀貌是重要的標(biāo)志之一，從遙感圖像直接快速地判斷該區(qū)域有無(wú)存在滑坡的可能性，是工作中的主要辨別依據(jù)。眾所周知影像空間分辨率與滑坡的規(guī)模的相對(duì)關(guān)系，對(duì)解譯結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定程度上的差異,影像上與周邊地物相較而言而新發(fā)生的滑坡特征更加突出，更易從目視中獲取其滑坡的基本地貌形態(tài)。由于在人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)、地表在風(fēng)化與流水的共同影響下，已形成的較老年代滑坡其地物特征與周邊地質(zhì)環(huán)境已幾乎無(wú)異，況且因?yàn)榈孛嫖矬w的遮掩，在影像上尋找滑坡地質(zhì)體及其周遭界限增添了解譯工作難度，因此熟悉滑坡的基本表征就極其重要了。在影像上典型滑坡平面形狀大體表現(xiàn)為簸箕形、圓弧形等，色調(diào)分布不均勻。滑坡體以舌狀為主要特征，因翻滾現(xiàn)象滑坡前緣會(huì)出現(xiàn)反向坡的情況（如圖1 所示）。其區(qū)域巖體構(gòu)造對(duì)其發(fā)育范圍具有控制作用，巨型滑坡易形成在弱發(fā)育巖層、節(jié)理發(fā)育地區(qū)和構(gòu)造活動(dòng)活躍的斷裂帶附近，此外滑坡的影響范圍可以依據(jù)遙感技術(shù)通過(guò)軟件處理進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。

圖1 某滑坡俯視圖和3D 圖

2.2 崩塌

在地質(zhì)引力下歪斜陡坡上的巖塊相互錯(cuò)動(dòng)致使石塊崩裂與母巖剝離的現(xiàn)象稱(chēng)為崩塌。一般發(fā)生在的陡峻山坡與峽谷陡岸上，裂縫表面經(jīng)常受到不利的外部環(huán)境條件的影響，如卸載、風(fēng)化、雨水浸入、凍結(jié)和解凍、根裂等。當(dāng)巖體原始結(jié)構(gòu)的節(jié)理與后期卸荷、風(fēng)化節(jié)理發(fā)育，在裂隙面與巖體相互作用下空間形態(tài)發(fā)生較大變化，巖塊被擠壓割裂，其巖體的原始形態(tài)被破壞，是產(chǎn)生塊體崩塌的必要條件。易塌的陡坡具有陡峭的垂向剖面，形態(tài)往向上陡下緩的方向演化，崩落巖體表面充滿階步，在山谷底部或緩坡區(qū)域積聚，具粗糙感。圖像上呈舌形、扇形、長(zhǎng)條形等形態(tài)，流通區(qū)多為深切溝谷，斷面呈“V”形，堆積體特征顯著。崩塌區(qū)域的背景明顯淡于周?chē)尘埃蕼\灰、灰白。崩塌壁一般為裸巖，草木零落，存在于舊的崩塌堆積物中（如圖2 所示）。崩塌的輪廓線條是顯而易見(jiàn)的，而通常在衛(wèi)星影像的背陰區(qū)域，其特征不易辨析。有時(shí)可以在塌陷主體上的外層看到由拉伸節(jié)理形成的斷裂圖像，嚴(yán)重時(shí)巨大的塌陷體會(huì)形成堵塞河谷現(xiàn)象。

圖2 某崩塌俯視圖和3D 圖

2.3 不穩(wěn)定斜坡

斜坡發(fā)育不穩(wěn)定斜坡，分布于邊坡地貌區(qū)。巖性特征決定斜坡的形成，主要由粉質(zhì)粘土和碎石堆積在第四紀(jì)斜坡。表層疏松，粒間充填物以角礫為主，其次為砂。剖面形態(tài)較平直，地形較陡，在斜坡前緣牽引力作用下有變形失穩(wěn)的跡象。部分坡面階坎在影像上呈趨于垂直的形態(tài)，地勢(shì)高峻有助于斜坡的形成與發(fā)育。不穩(wěn)定斜坡的主要判譯特征：零星個(gè)體發(fā)布，山體發(fā)生崩落而殘留的部分通常演變成斜坡，具有凹形的縱剖面。可見(jiàn)參差不齊、色調(diào)較均一的峭壁，不穩(wěn)定斜坡影像狀貌特征明顯，大多為弧形，區(qū)域輪廓顯而易見(jiàn)，呈突變邊界，紋路粗糙，色調(diào)相對(duì)均勻，母巖的巖性對(duì)影像上的色調(diào)具有決定性的影響（如圖3 所示）。坡面較陡，坡面地形破碎，坡面植被覆蓋率很低，植被以灌叢為主，坡前一般建有房屋和道路。

圖3 某不穩(wěn)定斜坡俯視圖和3D 圖

3 災(zāi)害形成原因與防治措施

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展過(guò)程與地勢(shì)、地面沉降及巖性組合差異、氣象條件等內(nèi)外部作用密不可分。近幾年隨著城市經(jīng)濟(jì)加快，城區(qū)規(guī)模迅速擴(kuò)張，工程建設(shè)活動(dòng)日益頻繁，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)主要位于道路兩側(cè)及居民點(diǎn)附近。道路修建開(kāi)挖坡腳及建房切坡過(guò)陡，破壞了原始坡面的完整性和穩(wěn)定性,未采取任何有效的工程加固與坡面防護(hù)處置措施。降雨的作用下也會(huì)誘發(fā)災(zāi)害的發(fā)生，因此采取防護(hù)工作十分必要，應(yīng)該加強(qiáng)路基、邊坡的防護(hù)等，以降低災(zāi)害的威脅。根據(jù)勘查結(jié)論，按既定防治目標(biāo)和原則，采取綜合治理措施，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行治理的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警，在其相應(yīng)部位布設(shè)觀察點(diǎn)，對(duì)災(zāi)害易發(fā)地段實(shí)行不間斷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。健全應(yīng)急體系，建立聯(lián)動(dòng)預(yù)警機(jī)制，從而使公共設(shè)施和人們生命財(cái)產(chǎn)安全得到切實(shí)保證。人類(lèi)的不當(dāng)開(kāi)發(fā)行為對(duì)地貌形態(tài)毀壞嚴(yán)重，提倡植樹(shù)造林活動(dòng)、圈地造林以減少水土流失，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)天氣變化的監(jiān)測(cè)來(lái)預(yù)防災(zāi)害的形成。

4 存在的主要問(wèn)題與建議

現(xiàn)有遙感影像對(duì)于體積較大,新近發(fā)生的災(zāi)害解譯精度較好,小規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害影像解譯不準(zhǔn)確，選擇具有清晰的地面分辨率和盡可能是多時(shí)相的影像，盡量通過(guò)獲取統(tǒng)一分辨率的遙感數(shù)據(jù)源或者統(tǒng)一最小尺度的方法來(lái)消除這種影響，遙感室內(nèi)解譯工作同野外實(shí)地驗(yàn)證結(jié)合起來(lái)，共同判譯災(zāi)害類(lèi)型。