遙感技術在地質災害調查中的應用

賈建江，賀根義，李續(xù)續(xù)

（新疆地礦局第二水文工程地質大隊，新疆 昌吉 831100）

地質災害的產生往往給人類和社會造成巨大的危害，也會對國家造成嚴重的經濟損失，同時對人類的生命財產安全同樣構成嚴重威脅[1]。遙感技術在快速的發(fā)展中，已被廣泛的應用在地質災害預警與監(jiān)測、實時調查、評估等工作中，并逐漸成為區(qū)域性地質災害調查的重要手段。

1 地質災害遙感解譯數據源的選擇

根據地質災害體的遙感影像特征，可以選擇較為成熟的衛(wèi)星遙感數據進行解譯，其中包括有：LANDSAT（ETM/ETM+）衛(wèi)星數據、LANDSAT-8OLI 衛(wèi)星數據、QuickBird 衛(wèi)星數據、ASTER 衛(wèi)星數據、高分一號衛(wèi)星數據，谷歌地球影像等遙感數據，各類數據的可解譯程度、數據的優(yōu)缺點、適應分析研究總結如表1 所示。

2 遙感地質災害影像特征

（1）崩塌：部分斜坡沿軟弱結構面（層理、節(jié)理、片理或斷層面等）與坡體分離并突然墜（崩）落或傾倒的現象或過程稱為崩塌。常發(fā)生崩塌現象的地段其縱斷面形態(tài)常呈現上陡下緩，而且其質點位移矢量垂直方向要比水平方向大得多，崩塌區(qū)一般位于55°～75°的陡坡前緣或斷崖峭壁，覆蓋度極差。在遙感影像上，通常有兩個標志性特征可以斷定是崩塌現象，分別是崩塌壁和崩塌堆積。陡坡在發(fā)生崩塌現象后，部分巖體與母體相脫離，使巖體的新鮮表面裸露，在遙感影像上表現為強反射的淺色調[2]。而堆積區(qū)則呈現松散的堆積狀。因此從遙感影像上直接獲取的崩塌特征信息包括崩塌邊界范圍、后壁及崩塌堆積的面積、坡度、崩塌方向、崩塌堆積上的土地覆蓋。在遙感圖像上，崩塌的陡崖的色調淺，老的陡崖色調深，在陡崖的一方有淺色調的錐狀地形，有粗糙感或呈花斑狀的錐形，古老的崩塌體植被生長較為茂盛，崩塌的規(guī)模不一，大型崩塌常發(fā)生在活動構造或地震區(qū)，高山區(qū)，它的上方常有弧形裂縫或斷裂構造，大型崩塌區(qū)大量的崩塌物可以堵塞河谷，迫使河流改道。

表1 不同數據源解譯對比定性分析

（2）泥石流：泥石流是一種由泥砂石塊等松散碎屑物質和水、氣構成的流體，常發(fā)生在山區(qū)，通常具有暴發(fā)突然、運動速度快、歷時短暫、搬動能力強、無分選性、破壞力大的特點。從遙感影像上獲取泥石流特征信息主要包括：①空間位置信息，主要發(fā)生在溝谷等狹窄地區(qū)，且常伴隨有滑坡和崩塌等地質災害；②光譜特征信息，泥石流常常存在水體，可能有水體流域邊界。因此典型的溝谷型泥石流在遙感影像上可明顯地劃分出形成區(qū)（物源區(qū)）、流通區(qū)和堆積區(qū)三個區(qū)。且在航空照片上泥石流的頂部呈瓢形，山坡陡峻，巖石破碎強烈，色調深淺不一，沖溝內有大量松散固體呈淺色，沖溝沒有溝槽，無植被生長，流動的泥石流呈條帶狀扇形，輪廓不固定，泥石流發(fā)育地區(qū)常是崩塌滑坡發(fā)育地段，影像交織錯亂，色調變化大。

（3）滑坡：滑坡是部分斜坡在重力等綜合因素作用下沿著斜坡內一個或數個面作剪切運動的現象。在遙感影像上，可通過對典型滑坡的基本要素、滑坡標志的判譯以及疊加DEM 專題圖來識別滑坡[3]。但是，自然界的滑坡大多是不典型的，不同地區(qū)，不同巖類、構造，不同斜坡結構，不同發(fā)育階段，形成的滑坡千姿百態(tài)，這在一定程度上也增加了解譯難度。大多數滑坡發(fā)生后，可以形成一些在遙感圖像上能夠明顯被識別的影像特征：在形態(tài)上表現為圈椅狀地形、雙溝同源、坡體后部出現平臺洼地，與周圍河流階地、構造平臺或與風化差異平臺不一致的大平臺地形，“大肚子”斜坡、不正常河流彎道等；原地層的整體性被破壞，一般具有較強的擠壓、擾動或松脫等現象，巖(土)體破碎，地表坑洼不平；滑坡體后部出現鏡面、峭壁或陡峭地形等。具體到每個滑坡，其識別標志往往只有其中的幾個。因空間分辨率所限，其他一些在滑坡現場常見的馬刀樹、醉漢林、擦痕和建筑物變形等滑坡的細微特征在中、低空間分辨率的遙感圖像上表現不明顯。因此，針對多數滑坡和特殊滑坡的一般遙感影像特征，提煉出滑坡的遙感識別標志，已成為滑坡遙感調查的基礎工作。

3 遙感解譯的方法及原則

3.1 解譯分析方法

為了準確進行遙感地質解譯，需要解譯者具備一定的地質、遙感知識；其次應對解譯區(qū)的地質基礎、構造格架、災害地質、地形地貌和水文情況等要有粗略的了解。地質災害遙感解譯運用到的分析方法主要有以下四種。

直判法：根據不同性質地質體、地災體在遙感圖像上顯示出的影像特征、規(guī)律所建立的遙感地質解譯標志或影像單元，并在遙感圖像上直接解譯提取出構造、巖石、鹽漬化、沙漠化等地質、地災現象信息，實現地質體解譯圈定與屬性劃分。

對比法：對未知區(qū)遙感圖像上反映的地質、地災現象，通過已知區(qū)圖像特征與解譯標志的對比進行解譯。

鄰比法：當圖像解譯標志不明顯，地質細節(jié)模糊，解譯困難時，可與相鄰圖像進行比較，將鄰區(qū)的解譯標志或地質細節(jié)延伸、引入，從而對困難區(qū)作出解譯。如多組斷裂交匯區(qū)或斷裂帶交切關系的解譯時，采用鄰比法一般可取得好的效果。

綜合判斷法：當目標在圖像上難以直接顯現時，可采取對控制地區(qū)目標物有因果關系的生成條件、控制條件的解譯分析，預測目標物存在的可能性。

3.2 遙感解譯原則

結合遙感解譯分析方法，本次對研究區(qū)進行遙感解譯工作遵守的原則可歸納為以下三點。

3.2.1 由易到難

這里的“難、易”主要指遙感影像的可解譯程度和地質的復雜程度。解譯時先從地質構造簡單、地層出露齊全，遙感影像上地質信息豐富、清晰的地區(qū)開始；然后再推進到解譯難度較大的地區(qū)[4]。推進時，可采取多方向推進形成“圍攻”之勢，運用周邊信息攻取“難”處。當遙感的確不能解決時，也正是需要提出進行野外調查、補充的問題。

3.2.2 由表及里

指解譯時先從巖石、地質現象的裸露區(qū)開始，然后解譯巖石、地質現象被覆蓋的地區(qū)。覆蓋區(qū)的解譯可通過不同圖像處理方式提取或增強隱伏地質信息。一般隱伏信息受覆蓋物的干擾，顯現模糊或斷續(xù)展布，可結合與露頭區(qū)的內在聯系進行解譯。如第四紀下的隱伏斷裂，除可根據沉積特征、地下潛水及地表水系分布等作推斷解譯外，也可結合山體邊緣的零星構造地貌露頭予以佐證與連接。

3.2.3 由新到老、由點-線到面

地質時代較新的巖石地層、地質構造受地質作用破壞較少，在圖像上反映的信息比較清晰，因此，按地質時代由新到老進行解譯不僅體現了由易到難的原則，也有利于建立、理順地質上的時空關系。

4 結語

由上可知，我們可以以遙感數據和地面控制為信息源，獲取地質災害及其發(fā)育環(huán)境要素信息，確定崩塌、泥石流、滑坡、地面塌陷等地質災害的類型、規(guī)模及空間分布特征，分析地質災害形成和發(fā)育的環(huán)境地質背景條件，快速圈定地質災害易發(fā)區(qū)和危險區(qū)，為進一步開展野外地質調查提供參考依據。