三維遙感影像模型在花垣縣地質災害風險普查中的應用

本論文以國務院組織的2020年～2022年全國第一次自然災害綜合風險普查中的湖南省花垣縣地質災害風險普查

為項目背景進行研究。根據地質災害防治管理的實際情況和需求，按照《地質災害調查技術要求（1：50000）》（DD2019-08），本輪地質災害風險普查在充分利用以往1：5萬地質災害詳細調查成果的基礎上開展，不再開展重復性野外調查工作。本次工作主要利用遙感手段，收集最新的遙感數據，針對孕災地質條件開展調查，并對地質災害隱患點變化情況進行復核，遙感技術在地質災害調查中的應用在本項目顯得尤為重要

。

該公司最大的4.0智庫之一是其去年10月推出的SOPHIA服務平臺。此平臺的基本功能是發出實時信息和數據，優化機器和系統的性能和生產率，利用收集到的信息對生產過程和機器性能進行詳細分析，發現失常情況，在維修、訂購配件、避免故障發生等方面給客戶以協助。Biesse 2018—2020計劃的目標之一是進一步改進其服務，從“快速排除故障”到“有預見性的主動服務”。Biesse已具有創造數字化、自動化、具有緊密聯系的工廠的能力。

遙感技術的應用可貫穿于地質災害調查的始終，災前可預見性的評價地質災害隱患的易發性，災害發生時可真實客觀具體的反映發災情況及救援過程中可能發生的二次災害，災害發生善后階段可監測災害現狀的發展變化趨勢，指導相關職能部門決策。

1 研究區與數據源

1.1 研究區概況

花垣縣，隸屬于湖南省湘西土家族苗族自治州，位于湖南省西部，武陵山脈中段，湘黔渝交界處，地理坐標：東經109° 13′ ～109° 39′，北緯28°10′～28°38′?？h境南北長49.5km，東西寬38.5km，總面積1109.90平方公里。境內屬中亞熱帶季風濕潤性氣候，四季分明，雨量充足，季節變化性較大。縣域內根據地貌的成因、形態及其組合特征，大致可劃分為侵蝕構造地貌、剝蝕構造地貌、溶蝕構造地貌和河谷階地四個類型?；ㄔh地處揚子地臺與華南地軸的過渡地段，境內出露地層較為簡單，主要為青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系及第四系覆蓋層。主要山脈走向與構造線基本一致，呈北東—南西向，支脈多與構造線垂直或斜交。

根據實地調查和收集資料數據統計，花垣縣共有地質災害隱患點89處（不含已核銷地質災害隱患點），其中不穩定斜坡隱患點29處，占災害點總數32.58%（本次地質災害風險普查將不穩定斜坡按變形趨勢進一步進行分類為滑坡隱患、崩塌隱患、泥石流隱患）；滑坡29處，占災害點總數32.58%；崩塌8處，占災害點總數8.99%；泥石流5處，占災害點總數5.62%；地面塌陷18處，占災害點總數20.22%（其中6處為采空塌陷）（詳見圖1）。

1.2 遙感數據源

崩塌地質災害特別是針對中小型規模的孕災特征僅從平面的二維影像上進行識別與判斷的難度較大

，但建立三維遙感影像模型后，可以極具針對性的建立地形地貌的三維可視化仿真模擬，與平面的二維遙感影像相比，三維遙感影像模型呈現的地形地貌形態更加形象逼真，更有利于工程技術人員識別地質災害中的崩塌地質現象，并對崩塌孕災地質條件、風險源特征、崩塌承災體范圍及潛在危害程度進行更具宏觀性的識別與判斷。

以DEM數據為基礎建立三維模型，結合花垣縣1：5萬區域地質圖、1：20萬水文地質圖中提取的地層、巖性、地質構造、水文地質條件等孕災地質背景要素進行遙感解譯復核，解譯復核現狀臺帳數據的準確性，判定其穩定性、危害程度和發展趨勢。

遙感調查的具體工作方法主要是由：全面搜集花垣縣歷史上所發生的各類地質災害的時間、類型、規模、災情等資料，已開展調查、評價、勘查、監測、治理、應急處置等方面的資料，并針對1：5萬地質災害詳查、變更調查、中小學調查及近年新發災點的最新臺帳分析前人調查及研究成果資料、結合DEM、DLG數據對遙感影像底圖進行制作及處理、開展災點室內遙感解譯調查、野外踏勘抽樣調查建立解譯標志、實地驗證及修改完善地質災害解譯標志、室內資料匯總分析及整理等一系列工作構成（圖2）。

此外，今年以來跌幅超過20%的基金還有華夏大中華企業精選、華寶海外中國成長、交銀中證海外中國互聯網等24只基金。

2 地質災害遙感解譯

2.1 解譯流程與方法

稗草對已經使用多年的除草劑的敏感性不斷降低，其防效逐年下降，為了有效應對水稻田雜草危害問題，常州市信德農業科技有限公司生產了4%氟嘧啶草醚+2.5%五氟磺草胺可分散油懸浮劑100毫升/畝，該藥劑使用方便，可以直接進行甩施，該藥劑擴大了殺草譜，不僅可以防治稗草還可以防治野慈姑，本研究對其安全性和防效進行了研究，得出以下結論：

在ArcGIS平臺ArcScene模塊下，對0.5m高分辨率遙感影像數據進行最佳波段組合、圖像鑲嵌、圖像增強等圖像數字處理

。

通過上述處理，獲得的三維遙感影像模型完全能滿足1：5萬精度的風險普查要求。制作的圖像層次豐富、清晰易讀、色調均勻、反差適中，處理后的圖像與原始數據相比，明顯地增強了圖像的密度、紋形和色調信息，提高了遙感圖像的可解譯精度和質量

。

本文利用HEC-RAS模型耦合嵌套于ArcGIS平臺的HEC-GeoRAS(Hydrologic Engineering Center Geographic River Analysis System)模塊，對青海省玉樹縣巴塘河流域進行洪水模擬分析，以對該區防洪預報和工程選址提供參考和借鑒。

通過加載DEM數據、二維平面柵格影像數據、DLG陡坎矢量數據和方便查找小地名的注記要素等操作，制作三維遙感影像模型（圖3、圖4），從而使圖像解譯和分析更加直觀和準確。

2.2 崩塌影像特征及解譯標志的建立

通過對前人地質災害調查研究的總結及巖質崩塌地質災害在花垣縣三維遙感影像模型上的特征分析，建立了以下影像特征、地貌特征等孕災要素的解譯標志

。

崩塌地質災害是自然演化的斜坡山體在地層巖性、地質構造、水文地質條件、植被覆蓋類型等多種孕災地質條件下共同孕育誘發所致，多發生在原始斜坡地形陡峻、巖石軟硬相間、巖體節理裂隙發育的區域。在解譯崩塌地質災害之前，首先對崩塌的孕災地質條件及易滑易崩地層發育規律進行研究，建立崩塌地質災害體中人工目視影像識別孕災要素的解譯標志。孕災要素的建立，可以提高崩塌遙感解譯的針對性，大幅度提升解譯識別的準確率，提高解譯工作的效率，減少解譯工作時間、人力、物力、財力的投入。

在承擔本次風險普查之前，本團隊已開展了一定量的花垣縣1：1萬地質災害調查和風險評價的工作，其中包括已現場復核的上述老木山村崩塌、兩河村崩塌、白巖山將軍巖崩塌?；诖耍覀儗σ熏F場復核的崩塌地質災害點特征進行總結，并形成花垣縣域內的崩塌影響特征及建立崩塌的解譯標志，以期對未開展復核的其他崩塌隱患點提供借鑒與參考。

（1）孕災地質條件的三維立體解譯。從DEM數字高程模型中提取的坡度、坡向、高程等地形地貌要素，從DLG數據中提取陡坎線等微地貌要素，對斜坡山體匯水面積、水文泉點等水文地質條件要素的提取疊加解譯上圖，對用地類型、植被覆蓋、民房切坡建房等人類工程活動進行解譯識別。

（2）地貌特征：崩塌一般發生于陡崖附近，地貌特征呈上陡下緩，崩塌堆積體在坡度陡緩交界處附近，堆積體表面多見具粗糙感的斑點狀滾石。

從表5可知，A、B不同TPS排水瀝青混合料浸水殘留穩定度分別為87.5%和81%；A型TPS混合料飛散損失小于B型TPS混合料，表明A型TPS排水瀝青混合料水穩定性較優且兩者水穩定性均滿足工程要求，由于TPS改性劑加入后，增大集料表面瀝青厚度，防止水分進入集料與瀝青膜之間的黏結界面，從而有效增強瀝青與集料之間的黏結力，提高混合料水穩定性。

（2）三維地質災害分析。利用遙感影像及“群測群防”1：5萬在冊地質災害威脅對象村民的管控記錄，結合1：5萬地質災害變更調查及其復核表、“兩卡一案”等各類地質災害防治的存檔調查數據，能夠快速、高效地確定卜如坪崩塌地質災害“靶區”大致位置、威脅范圍、歷史變形跡象等地質災害基礎資料。

遙感信息源的選取決定著地質災害調查遙感解譯效果，在花垣縣地質災害風險普查遙感調查中，選用湖南省自然資源廳下發的1：5萬、1：1萬DRG、DLG及0.5m高分辨率遙感影像數據

。

3 建立三維遙感影像模型：以卜如坪崩塌為例

以卜如坪崩塌為例進行三維遙感影像模型的應用展示，卜如坪崩塌地質災害隱患點是2006年開展的湖南省花垣縣1：10萬地質災害調查時發現的崩塌地質災害隱患點，一直在冊延續管控至今。但該點因崩塌風險源山高坡陡、植被茂密、人跡罕至，花垣縣自然資源局地質災害防治技術支撐單位的頻繁更換以及原調查人員退休記憶模糊，現場訪問村民也語焉不詳，崩塌危巖體風險源具體位置已無人知曉，成為歷史懸案。通過本輪風險普查的遙感解譯技術室內精準識別危巖體風險源目標靶區，結合野外現場復核調查，解決了該崩塌危巖體找不到風險源的歷史遺留問題。建立仿真的三維遙感影像模型的主要目的是對地質災害隱患點附近的地形地貌、地質構造、地層巖性在三維立體上有更清晰的了解和認識，不僅有助于工程技術人員全面掌握了解各類孕災地質條件的形態及分布規律，還有助于從宏觀上識別潛在的地質災害隱患，更有利于對受災群眾防災減災的宣傳科普教育、主管職能部門救災的及時決策。具體效果如圖5所示。

結合卜如坪崩塌的具體孕災地質條件進行的三維遙感影像模型分析主要包括了以下內容：

（1）典型的影像特征：花垣縣域內崩塌地質災害主要為陡壁山崖威脅坡腳承災體人口聚集區的中高位巖質崩塌，在三維遙感影像模型中，巖質崩塌地質災害的遙感影像特征為：崩塌源陡壁山崖影像輪廓明顯、山崖表面坎坷不平，有粗糙感，呈鋸齒狀或花瓣狀。其顏色與巖性有關，通常色調比周圍圍巖淺；當陡坎為懸崖時，受光照方向的影響，整個崩塌壁可能處于遙感影像的陰影區而顏色發暗；

（3）植被特征：崩塌源附近植被覆蓋度極差，影紋粗糙。新近發生的崩塌體無植被生長，多呈淺色調，而老崩塌體多有灌草植被滋生，常比周圍色調稍深；危巖體因坡陡或植被發育色彩較濃，或較緩、無植被而呈綠色、淺綠色和灰綠色，為連續或斷續條塊狀，表面凹凸不平。

1950年代云南民族民間文學的整理翻譯工作，1953年的《阿詩瑪》也是一個典范文本，其在全國范圍的成功也是一個標志性事件?！栋⒃姮敗纷屚饨缫娮R了云南民族民間文化的魅力，也讓云南的文化工作者看到民歌的力量——“可以促進各民族的‘偉大的精神解放’”（陸萬美：《雋永的回憶》），而且也讓很多少數民族知識分子喚起了自身的“民族文學”的意識以及對本民族文化的自豪感。陸萬美說，云南其他兄弟民族的干部群眾看到《阿詩瑪》后，都說，“這樣的歌，我們也有”。

（3）將已有的1：50000區域地質圖中地層、巖性、地質構造等地質要素疊加到三維影像上，以三維可視化形式表達，結合原1：5萬地災調查的災點表格信息，能較為準確的識別崩塌風險源潛在靶區位置，對野外調查路線的規劃和針對性具有較強的指導意義。

4 結論

（1）利用省自然資源廳下發的花垣縣1：5萬、1：1萬DRG、DLG、0.5m高分辨率遙感影像數據，結合1：5萬地質圖中提取的地層、巖性、地質構造等地質環境背景信息，在ArcGIS平臺上可以快速、高效、準確地編制1：50000地質災害隱患點的三維遙感影像模型圖。

（2）以卜如坪崩塌為例，通過本輪風險普查的遙感解譯技術室內精準識別危巖體風險源目標靶區，結合野外現場復核調查，解決了該崩塌地質災害隱患點找不到危巖體風險源的尷尬歷史遺留問題。

（3）利用三維遙感影像模型對地質災害野外調查路線和斜坡結構調查點的選擇更具指導意義，提高了地質災害防治技術人員在野外復核驗證調查中的目的性、針對性和效率，在節約人力、降低物力、節省財力等方面成效明顯意義重大。

二是健全行政機關與法院的良性互動與聯絡機制。法院主要負責行政行為及強制執行申請的合法性、可執行性審查。經審查符合要求，法院在裁定準予執行前后，均可就強制執行中需要防范、注意的事項與風險，需要采取的相關措施，向行政機關書面提出建議。業務主管部門等相關部門應當加強與法院之間的信息溝通，在社會穩定風險、環境風險評估、研究與落實防范措施、編制強制執行預案等準備階段，現場實際實施，以及后續矛盾化解、違法后果消除等善后工作方面，積極接受法院的指導與監督，如可以請求法院派員到執行現場進行監督指導等，確保強制執行工作的合法與規范。

借助湖南省自然資源廳下發的0.5m高分辨率衛星遙感影像數據與DEM數字高程模型、DLG數字線劃地圖、1：5萬區域地質圖、1：20萬水文地質圖等基礎數據構建三維遙感影像模型，高精度的呈現傳統二維平面圖件難以全面體現斜坡單元地形地貌、地質災害致災體與人口聚集區承災體的空間相對關系，這是新技術、新方法在傳統地質災害調查中的有效應用。

[1] 曾平,鄭毅等.湖南省花垣縣地質災害風險普查報告[R].湖南省地質礦產勘查開發局405隊,2021.

[2] 鐘頤,余德清.遙感在地質災害調查中的應用及前景探討[J].中國地質災害與防治學報,2004,15(1)：134-136.

[3] 高分系列衛星數據在地質災害解譯中的應用[J].勘察科學技術,2018,1(1)：61-64.

[4] 劉金榜,李建松等.ArcGIS支持下高分辨率遙感影像解譯效率提高方法[J].測繪地理信息，2014,39(6)：54-58.

[5] 黃文虹,雨若同.上栗縣地質災害遙感調查和研究[J].江西省地質學會2020年論文匯編，2020.3

[6] 江濤.遙感影像解譯標志庫的建立和應用[J].地理空間信息，2010,8(5)：31-33.

[7] 蔣培蕩.遙感技術在江西永豐縣地質災害調查中的應用[J].中國地質災害與防治學報，2015,26(1)：82-86.