遙感技術在庫車市地質災害精細化調查中的應用

遲 瑤

（中國地質工程集團有限公司，北京 100089）

近十年以來，遙感技術在諸多方面都取得了巨大的進步。在新疆阿克蘇地區實施的比例為1：10,000的精細化地質災害研究項目中，遙感解釋被用作精細化地質災害研究的先導方法，并首先考慮了宏觀層面的現場研究中地質災害的發展，地質環境的背景和工程活動。為下一次野外勘測創建信息庫，并進行有針對性的有效地質野外勘測，并建立重要地質災害隱患三維空間模型，用以分析孕災體地質條件，最終形成地質災害調查遙感解譯相關報告及圖件。

1 調查區概括

庫車市地處天山南麓中部，南側塔里木盆地，為新疆南疆重鎮，是南北疆的交通要沖。總體地勢北高南低，北部為極高山區、高山區，南部為平原區，最高點海拔位于調查區北部天山山脈，最低海拔位于調查區南部塔里木河。受地形地貌等因素的影響，在庫車市不同地區，溫度存在明顯差異。平原的溫度高于山區的溫度，海拔每100米平均降低0.59℃。在海拔4000米以上的海拔高度，一年四季都在海平面寒冷。

庫車鎮的突發性地質災害主要有四種類型：坍塌、滑坡、泥石流和塌陷。地質災害空間分布的總體格局表現為：崩塌、滑坡、泥石流災害多發育于北部高山、極高山區；中低山區多發育泥石流；低山丘陵區、山前平原區是崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的低發育區；平坦區域的救濟是開放的，并且不具有發生以上四種地質災害的條件，因此不會發生地質災害[1]。

2 技術路線與工作方法

2.1 技術路線

在已有資料的基礎上，對資料進行分析和二次開發，對工作區地質、地形地貌、孕災背景和形成條件、地表形變特征、地質災害類型和分布規律等要素建立宏觀認識，基于InSAR技術、高分辨率光學遙感、無人機三維傾斜攝影測量等綜合遙感技術，對地質災害（隱患）點進行識別、提取，最終達到精準科學防治地質災害，減少地質災害直接和間接損失，保護人民生命財產安全的目的。具體技術路線如圖1所示。

圖1 地質技術路線具體流程

2.2 工作方法

在調查區內，采用合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）技術識別正在緩慢變形的地質災害點，同時結合光學遙感輔助解譯進行驗證，并對重點區域、小流域開展三維傾斜攝影測量。主要工作內容包括：資料收集、InSAR地質災害監測、高分辨率光學遙感解譯、無人機三維傾斜攝影測量及野外核查驗證工作[2]。

3 地質災害遙感解譯

3.1 解譯標志的建立

建立解釋遙感的標志可以幫助識別目標，其屬性和關系。在創建解釋標簽時，有必要定義圖像圖對象的一般類別，主要包括該對象在圖像圖上反射的對象的光譜顏色和形狀以及色調的特定表達、陰影、圖案、紋理、大小等[3]。解釋標記包括兩種類型：直接解釋標記和間接解釋標記。上述顏色，陰影，圖案等是直觀的表現，并且是直接解釋的符號；間接解釋的跡象是通過某種內部聯系而產生的、例如位置、空間關系、地貌、植物和水系統的變化，以便推斷特定物體的屬性或自然現象[4]。

3.2 遙感解譯標志

不同類型的地質災害在遙感影像上的反應差距較大，如微地貌、色調、影紋等特征。

3.2.1 滑坡

在影像圖上，發生滑坡的區域呈鍋形，舌形，梨形和其他扁平形狀。在大規模的滑坡中，可以看到微小的浮雕，例如滑坡墻、滑坡臺階、滑坡城墻、滑坡舌和滑坡裂縫。滑坡多發育于在峽谷中的緩坡、分水嶺的陰坡等處發育[5]。滑坡影像見圖2。

圖2 滑坡影像特征

3.2.2 崩塌

崩塌堆積體的影像特征包括：如果在高分辨率圖像中的懸崖或陡坡下看到巨大的巖體，則這是一個簇，影像帶有粗糙感。崩塌危巖體影像特征包括：①危巖體多處于坡度較陡的山坡地段，其縱斷面的坡度在形態表現為上陡下緩；②危巖體的周圍有時發育有節理裂縫。崩塌影像見圖3。

圖3 崩塌影像特征

3.2.3 泥石流

影像圖上，標準型泥石流溝可清楚的看到物源區、流通區和堆積區。物源區坡段坡度較大，具有較為嚴重的延時風化現象，存在較多的松散堆積物質，常伴有崩塌等地質災害的發生；環流區主要位于泥流溝壑的床層，呈線性或彎曲帶狀，其坡度比源區平緩，但比堆積區陡；堆積區處于泥石流溝的溝口處，坡度較小，地勢較為平緩，呈扇狀淺色調，在扇面上可見溝槽或漫流狀溝槽。泥石流影像見圖4。

圖4 泥石流影像特征

3.2.4 地面塌陷

影像圖上，當工作區域的影響到達地面時，經常在工作區域上形成土壤沉降，并發生許多相關的土壤裂縫。規模較大的采空塌陷的發育形態表現為長達10—100米的環形帶或條帶，其邊緣常伴生地裂縫，裂縫兩側地表表現一定高度。在環形帶的上方色調較亮，下發色調較暗；規模較小的塌陷坑多呈獨立的環形或橢圓形斑點、斑塊狀[6]。地面塌陷影像見圖5。

圖5 地面塌陷影像特征

3.3 解譯結果和野外核查

通過室內遙感解譯，形成了調查區高中易發區InSAR形變區提取圖、高中易發區地質災害隱患遙感解譯圖。本次遙感解譯地質災害點共48處，其中崩塌點28處，滑坡點8處，泥石流點11處，地面塌陷點1處。現場檢查是根據不同類型的地質災害進行的精細調查，以確定地質災害的類型、發展特征、災害和危害、并預測其發展趨勢。野外核查也是對InSAR監測及光學遙感解譯地質災害的交叉驗證，對于偽隱患點或遺漏隱患點進行地質災害精細化排查、確認。

4 結論

遙感技術應用于地質災害精細化調查中，不僅可以獲取在野外研究中不容易或難以實現的地區的地質災害發展和地質環境狀況的數據，而且還可以初步估計研究區域內地質災害的數量、規模、形式和特征。

當前，高精度地質災害空間監測技術主要有InSAR技術、高分辨率遙感技術等，這些技術在地質災害的預測和評價中得到廣泛使用，實現了地質災害區域性的定量監測。

綜上所述，目前尚無任何一種單一技術手段可同時實現地質災害的早期大范圍識別探測、定期局部監測和實時定點監測預警這一系列工作。在監測地質災害和預警研究中，新技術，新理論和新方法不僅具有廣闊的生命力，而且具有廣闊的應用前景。應該進一步加強地質災害實時預警、計算機模擬技術等方法的研究。結合遙感技術特別是國產衛星遙感技術的迅猛發展，構建“天、空、地”多種平臺和多種技術手段的一體化的地質災害的區域性監測預警體系，是實現地質災害的“早期識別、定期檢測、實時監測和預警”是必然發展趨勢。