淺析遙感技術(shù)在廣東潮陽區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查中的應(yīng)用

張明亮 吳嬌媚 李雙梅

摘要：廣東省是全國地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重地區(qū)之一，以縣級(jí)行政區(qū)為單位開展大比例尺、高精度的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查是掌握地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況的必要手段。遙感技術(shù)以高效率、高準(zhǔn)確性、難以替代性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，能夠很好地完成調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害初步調(diào)查，指導(dǎo)下一步有針對(duì)性、科學(xué)性的工作。因此，遙感技術(shù)常作為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的先導(dǎo)手段廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；遙感解譯；地質(zhì)災(zāi)害；廣東；潮陽區(qū)

1.引言

遙感，作為采集地球數(shù)據(jù)及其變化信息的重要技術(shù)手段，在世界范圍內(nèi)以及我國許多政府部門、科研單位及公司得到廣泛應(yīng)用（梅安新等，2001）。遙感技術(shù)是一門綜合性探測技術(shù)，具有大面積同步觀測、高時(shí)效性、數(shù)據(jù)的綜合性、可比性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，是地球科學(xué)和空間科學(xué)的重要研究手段之一，同樣在地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與檢測方面也有很好的應(yīng)用。

在廣東省實(shí)施的1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害信息調(diào)查項(xiàng)目中，遙感解譯作為地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的先導(dǎo)手段，整體上初步掌握調(diào)查區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況，地質(zhì)環(huán)境背景及人類工程活動(dòng)。為下一步野外調(diào)查奠定基礎(chǔ)，指導(dǎo)高效率的調(diào)查，并形成室內(nèi)解譯信息表，最終制作調(diào)查區(qū)專項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害遙感圖件。

2.研究區(qū)概況

潮陽區(qū)地處廣東省東部，隸屬汕頭市，位于汕頭市西北處，瀕臨南海。區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，地貌類型以丘陵和平原為主，表現(xiàn)為中部高，四周低，區(qū)內(nèi)丘陵自西北至東南呈帶狀分布，東北部為榕江發(fā)育而來的榕江平原，西南部為練江發(fā)育而來的練江平原。丘陵多為燕山期侵入巖組成，巖性主要為花崗巖和花崗閃長巖；平原以第四紀(jì)晚更新世-全新世沉積物為主，巖性復(fù)雜多變，以砂、砂質(zhì)粘性土、粘土為主，且廣泛發(fā)育軟土。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，潮陽西北部斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖石多呈破碎狀，風(fēng)化強(qiáng)烈，局部不均，地震活動(dòng)強(qiáng)烈，屬地震烈度Ⅶ區(qū)，局部Ⅷ區(qū)。工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，水文地質(zhì)條件較簡單。水土流失程度較重，地質(zhì)環(huán)境條件較脆弱。人類工程活動(dòng)主要為露天采石、人工削坡建房、道路切坡。人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響大，降雨和人類工程活動(dòng)是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素。

3.研究數(shù)據(jù)與方法

3.1數(shù)據(jù)源

本次潮陽區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查中，以全國第二次土地調(diào)查衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主要遙感信息源。數(shù)據(jù)源基本信息為1∶2000彩色數(shù)字正射影像圖，航攝比例尺為1∶35000，影像地面分辨率為0.28，采用高斯-克呂格投影，3°分帶，國家2000大地坐標(biāo)系，航攝日期2012年。

3.2數(shù)據(jù)處理

本次收集的遙感數(shù)據(jù)經(jīng)過影像的校正及配準(zhǔn)，影像圖圖面清晰細(xì)致、紋理豐富、色彩美觀，地區(qū)影像無拉伸、變形，容易判讀，適合應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查。

潮陽地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查遙感解譯用到的軟件主要為Global Mapper，MapGis及Photoshop。潮陽區(qū)遙感影像可以很好地吻合1∶50000地形圖（國家2000大地坐標(biāo)系）。具體的處理過程見圖1。

（1）于Global Mapper（GM）中設(shè)置對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)參數(shù)，導(dǎo)入配準(zhǔn)好的地形圖（1∶50000），導(dǎo)入遙感影像圖，根據(jù)影像圖特征及地質(zhì)災(zāi)害及隱患類型（崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、不穩(wěn)定斜坡等）建立解譯標(biāo)志，包括災(zāi)害類型、構(gòu)成要素、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體類型、水文地質(zhì)現(xiàn)象和覆蓋類型等；

（2）根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，填寫解譯信息表格；

（3）根據(jù)解譯信息表進(jìn)行野外驗(yàn)證；

（4）根據(jù)野外驗(yàn)證情況更正解譯結(jié)果；

（5）拼合全區(qū)域遙感影像圖，利用Photoshop進(jìn)行圖片處理（壓縮），最后導(dǎo)入到MapGis中，添加相關(guān)圖層，生成專項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害遙感圖件。

4.地質(zhì)災(zāi)害遙感特征

4.1解譯標(biāo)志的建立

遙感解譯標(biāo)志的建立能夠幫助識(shí)別目標(biāo)物及其性質(zhì)和相互關(guān)系。在建立解譯標(biāo)志時(shí)，需要對(duì)影像圖整體的地物類別進(jìn)行確定，主要包括影像圖上地物反射的光譜色彩、地物形態(tài)等，具體表現(xiàn)色調(diào)、陰影、圖案、紋理、大小等（張先敏，2018）。而解譯標(biāo)志可分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志，上述色調(diào)、陰影、圖案等是直觀體現(xiàn)，為直接解譯標(biāo)志；間接解譯標(biāo)志則是通過某種內(nèi)在聯(lián)系，例如位置、空間關(guān)系，地貌、植物、水系的變化，來推測某一地物的屬性或自然現(xiàn)象（董文等，2019）。

不同地物解譯標(biāo)志的建立是在充分收集調(diào)查區(qū)背景資料（區(qū)域地質(zhì)、水文、植被等）的基礎(chǔ)上，對(duì)遙感影像進(jìn)行充分解譯并進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證。解譯標(biāo)志主要包括地質(zhì)環(huán)境因子，即地貌類型、地質(zhì)構(gòu)造、巖（土）體類型、水文地質(zhì)及植被類型；各類地質(zhì)災(zāi)害的解譯標(biāo)志。

4.2遙感解譯標(biāo)志

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育受地形因素的制約，同一分辨率下的可解譯的地質(zhì)災(zāi)害體存在差異。根據(jù)本次詳查數(shù)據(jù)、結(jié)果，地質(zhì)災(zāi)害具有沿高程垂直分布，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈、地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜、區(qū)域集中的特點(diǎn)。

（1）滑坡

影像圖上，滑坡發(fā)生區(qū)多處于斜坡甚至陡坡微地貌，滑坡后緣滑坡壁坡度較陡，呈弧形半圈狀（圖2a）?；麦w整體呈現(xiàn)舌形或簸箕形，滑坡周長清晰可見，色調(diào)上整體較周圍偏暗，滑坡體上通常有植物生長，且表面存在明顯的沖刷溝，偶見小型封閉洼，滑坡體坡度較原始坡坡度明顯變緩。

（2）崩塌

影像圖上呈灰色、灰黃色。崩塌壁呈不規(guī)則狀，堆積物結(jié)構(gòu)粗糙，影像圖上呈現(xiàn)為大小不一的斑點(diǎn)或斑塊（圖2b），邊界呈弧形鋸齒狀，多發(fā)生于巖質(zhì)邊坡，坡體坡角多處于50°～80°，且高差較大，或坡體呈孤立山嘴，或凹形陡坡地段。陡坡周圍易堆積成巖堆或倒石堆。就本區(qū)而言，崩塌多發(fā)于巖質(zhì)邊坡及高差較大的土質(zhì)邊坡。

（3）不穩(wěn)定斜坡

不穩(wěn)定斜坡平面呈不規(guī)則條帶狀，色調(diào)通常較周圍地質(zhì)體顏色淺，呈淺色，如灰白色，但色調(diào)不均勻，間不規(guī)則斑紋，邊界清晰（圖3）。大部分植被覆蓋少，部分見有沖溝。多級(jí)人工邊坡平面上清晰可見臺(tái)階，呈較平直條帶。坡面粗糙，坡腳平整。本區(qū)不穩(wěn)定斜坡多為人工削坡所致。

（4）其他

露天采石場：整體不規(guī)則塊狀，色調(diào)較均勻，界線明顯，部分采石場坑底見積水，影像上呈淡綠色-黃綠色，表面干凈無斑點(diǎn)。

第四系地貌：整體呈不同程度的綠色，深綠、灰綠、淺綠；平面形態(tài)呈不規(guī)則塊狀，方格狀，多為耕地；水系發(fā)育，呈樹枝狀，網(wǎng)狀。

4.3解譯結(jié)果與野外驗(yàn)證

在室內(nèi)解譯的基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)查區(qū)展開了野外核查與驗(yàn)證工作，并結(jié)合野外驗(yàn)證情況對(duì)室內(nèi)初步解譯結(jié)果進(jìn)行了補(bǔ)充和修正，完善了對(duì)應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了詳細(xì)解譯，形成專項(xiàng)解譯成果圖，確保解譯成果的精度、質(zhì)量與可信度。本次遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)（包括不穩(wěn)定斜坡）共10處，野外核查10處，正確9處，遙感解譯準(zhǔn)確率達(dá)81%，證明了遙感解譯的準(zhǔn)確性在誤差范圍內(nèi)。

通過遙感解譯與野外驗(yàn)證調(diào)查，調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的分布受地質(zhì)環(huán)境條件、大氣降雨、人類工程活動(dòng)的影響明顯。地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育于丘陵地貌區(qū)域，丘陵區(qū)域第四系殘坡積發(fā)育、削坡建房、道路切坡、墾植坡地現(xiàn)象較多；邊坡高差大、坡度較陡，強(qiáng)降雨激發(fā)下，極易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

5.地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯專題圖制作

綜合室內(nèi)遙感解譯與野外實(shí)地驗(yàn)證的結(jié)果，進(jìn)行專項(xiàng)圖件的制作，具體流程如下：

（1）全區(qū)域遙感圖的拼接：在GM中分塊拼接遙感影像圖，根據(jù)潮陽區(qū)實(shí)際情況，分為10塊進(jìn)行拼接；

（2）圖層添加：拼接好的遙感影像圖導(dǎo)入MapGis中，根據(jù)解譯情況添加地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯點(diǎn)和地質(zhì)環(huán)境遙感解譯點(diǎn)圖層，再套合主要地層界線、注釋和地質(zhì)構(gòu)造圖層；

（3）圖面整飾與出圖：添加圖名、圖例、比例尺等要素，按相關(guān)要求進(jìn)行圖面的整飾，導(dǎo)出專項(xiàng)遙感解譯圖。

6.結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中遙感技術(shù)的應(yīng)用，可以獲得野外實(shí)地調(diào)查不易或難以到達(dá)的地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況和地質(zhì)環(huán)境條件，同時(shí)能初步掌握調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育數(shù)量、規(guī)模、規(guī)律、特點(diǎn)等情況。可以大幅度縮減工作周期，節(jié)約地面調(diào)查投入的人力、物力、財(cái)力。提升工作效率。

在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，遙感解譯能夠較好的解譯出滑坡、不穩(wěn)定斜坡。但對(duì)崩塌、地面沉降的解譯效果及正確率偏低。經(jīng)過分析推測產(chǎn)生這種情況的原因有三點(diǎn)：一是調(diào)查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模多為小-微型（但危害較大，危險(xiǎn)性大），不利于遙感影像中解譯；二是地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有突發(fā)性的特點(diǎn)，本次遙感影像航攝日期為2012年，近期發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害不能在影像圖中體現(xiàn)出來；三是調(diào)查區(qū)地面沉降區(qū)域均為房屋覆蓋，難以通過單一時(shí)相的遙感解譯圖像解譯出來，且區(qū)內(nèi)地面沉降為區(qū)域性地面沉降，平面上難以識(shí)別。

另在地質(zhì)災(zāi)害研究中，從事遙感研究的主要是非地質(zhì)工程專業(yè)的研究者，他們大多從地貌學(xué)、地理學(xué)的觀點(diǎn)來分析評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害，沒有將地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育條件、形成機(jī)理和遙感技術(shù)很好地聯(lián)系起來。

遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的運(yùn)用具有省時(shí)、省力、安全、高效的特點(diǎn)，方便進(jìn)行大范圍同步觀測，有利于從區(qū)域上大范圍研判地質(zhì)災(zāi)害的分布特征及規(guī)律。但是在實(shí)際工作中仍然存在對(duì)災(zāi)害體的誤判現(xiàn)象，因此，在后期的工作中應(yīng)結(jié)合調(diào)查精度，充分考慮對(duì)調(diào)查區(qū)不同區(qū)域采取不同的手段，遙感技術(shù)和其他技術(shù)穿插進(jìn)行，各有側(cè)重。對(duì)于高精度大密度的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查要充分結(jié)合野外地面調(diào)查，尤其是對(duì)單體、典型的地質(zhì)災(zāi)害的研究。這樣，可以最大程度上保證調(diào)查、研究的精確性和準(zhǔn)確性，保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性、有效性。

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