金沙江下游永善段隱蔽性滑坡隱患綜合遙感識(shí)別

孫永彬，張 恩，李啟亮，牛海威，王少帥，王 詵，張 策

(1.核工業(yè)航測(cè)遙感中心，河北 石家莊 050002；2.河北省航空探測(cè)與遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050002；3.高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)河北數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)支持中心，河北 石家莊 050002)

金沙江下游永善段地處云貴高原北部向川南丘陵延伸的地帶，具有地勢(shì)陡峻、巖體破碎[1]、地質(zhì)環(huán)境脆弱、滑坡災(zāi)害頻發(fā)等特點(diǎn)[2]。因?yàn)榈匦螐?fù)雜、植被覆蓋等惡劣條件，使其面臨著隱蔽性滑坡隱患難以識(shí)別的關(guān)鍵難題[3]。近年來，隨著全球氣候變暖，極端降雨事件急劇增加，且強(qiáng)度不斷增大，使金沙江沿岸隱蔽性滑坡發(fā)生的概率、強(qiáng)度均呈增加趨勢(shì)[4]，造成了生命財(cái)產(chǎn)損失，也引起了社會(huì)廣泛關(guān)注[5]。例如：溪洛渡庫區(qū)干海子滑坡夏季經(jīng)常發(fā)生變形和次級(jí)垮塌，造成堵江、浪涌、沖毀村莊等現(xiàn)象[6]；青杠坪滑坡、黃田壩滑坡、雨林二組滑坡[7]的發(fā)生造成堵江事件頻率加劇。研究發(fā)現(xiàn)，金沙江沿岸的滑坡災(zāi)害隱患60%都不在已知災(zāi)害隱患臺(tái)賬中，該類滑坡的共同特點(diǎn)是災(zāi)體發(fā)育部位高、隱蔽性強(qiáng)、突發(fā)性強(qiáng)、人員和財(cái)產(chǎn)損失大[8]，傳統(tǒng)的人工地面調(diào)查、隱患排查很難發(fā)現(xiàn)此類隱患[9]。大范圍探查耗時(shí)費(fèi)力，工作效率低。因此，如何提前、有效、低成本識(shí)別出這類滑坡隱患并加以有效防控，越來越成為中國(guó)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專項(xiàng)防治領(lǐng)域集中關(guān)注的難題和焦點(diǎn)。

由于中國(guó)西南地區(qū)環(huán)境艱險(xiǎn)，傳統(tǒng)地面調(diào)查手段面臨諸多困難。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量、光學(xué)遙感、無人機(jī)激光雷達(dá)等手段，針對(duì)隱蔽性滑坡隱患開展了方法研究與應(yīng)用示范[10–12]。Fruneau等[13]利用D–InSAR技術(shù)對(duì)法國(guó)的阿爾卑斯山地區(qū)滑坡進(jìn)行研究，證實(shí)了該項(xiàng)技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)中等運(yùn)動(dòng)速率的滑坡隱患；Lauknes等[14]首次利用SBAS和PSI技術(shù)測(cè)量挪威北部巖質(zhì)隱蔽滑坡的活動(dòng)性情況，對(duì)區(qū)域內(nèi)潛在滑坡進(jìn)行定量研究；Casagli等[15]綜合高分辨率光學(xué)遙感和SAR數(shù)據(jù)，剖析了意大利部分區(qū)域隱蔽性滑坡快速運(yùn)動(dòng)、緩慢運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，從而開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為災(zāi)害長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和應(yīng)急管控提供了技術(shù)指導(dǎo)。此外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者以金沙江流域的三峽庫區(qū)滑坡[16]、黑方臺(tái)黃土滑坡[17]、四川西部山區(qū)滑坡[18]、沃達(dá)村滑坡[19]作為試驗(yàn)區(qū)，在方法探索、特征識(shí)別、聯(lián)合地面開展示范應(yīng)用方面，解決了諸多關(guān)鍵問題；許強(qiáng)[20]提出利用“天–空–地”一體化遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別的技術(shù)思路，并在滑坡調(diào)查與應(yīng)急處置中發(fā)揮了顯著作用，為在金沙江流域開展隱蔽性滑坡隱患識(shí)別提供重要技術(shù)支持。

本文圍繞如何有效識(shí)別中國(guó)西南地區(qū)重大隱蔽性滑坡隱患這一核心需求，選擇最具代表性地區(qū)，即金沙江下游永善段為研究區(qū)，利用Sentinel–1、GF–1、DEM等數(shù)據(jù)，在以往研究技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過升降軌時(shí)序InSAR、光學(xué)遙感技術(shù)，改進(jìn)了以往識(shí)別技術(shù)方法的短板，識(shí)別區(qū)域性時(shí)序地表形變、隱蔽性滑坡隱患光學(xué)遙感信息；通過對(duì)比識(shí)別結(jié)果，探索隱蔽性滑坡隱患發(fā)育特征，以期為中國(guó)西南地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)、工程規(guī)劃建設(shè)提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地理地質(zhì)背景

金沙江下游永善段地處云貴高原北部揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)邊緣，川滇經(jīng)向構(gòu)造與華夏式構(gòu)造交接帶；峽谷山岳地貌，地勢(shì)南高北低，海拔420～2 265 m；屬亞熱帶、溫帶氣候，年均降雨量900 mm，屬于干熱河谷區(qū)[21]；研究面積2 600 km2。研究區(qū)位于馬關(guān)—大關(guān)地震活動(dòng)帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈，地震烈度為Ⅵ度[22]，屬于地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。

研究區(qū)地層齊全，地貌及巖性構(gòu)造如圖1所示?；鶐r以二疊系、三疊系礫巖、泥巖、凝灰質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，兼少量元古界寒武系碎屑巖、粉砂巖、白云巖。區(qū)內(nèi)除二疊系、石炭系有沉積間斷、間隙剝蝕外，其余時(shí)期均穩(wěn)定下沉，地層沉積厚度大，各時(shí)代地層間均呈整合或假整合接觸；巖漿巖發(fā)育上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖。

圖1 研究區(qū)地貌及巖性構(gòu)造Fig. 1 Geomorphology and lithologic structure of the study area

區(qū)內(nèi)構(gòu)造表現(xiàn)為大量褶皺伴生多組斷裂特點(diǎn)，北東向平行展布。褶皺呈背斜緊密、向斜寬緩、形態(tài)對(duì)稱特征，斷裂以北東向?yàn)橹鳎瑓^(qū)內(nèi)蓮峰斷裂[23]、趙家坪子斷裂多為高角度向西傾之沖斷層。

1.2 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害問題

研究區(qū)內(nèi)巖體在內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用下，岸坡巖石風(fēng)化、卸荷明顯；滑坡、崩塌和泥石流均發(fā)育，以滑坡為主，中型居多；不同災(zāi)害類型所在巖性區(qū)差異大，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，地勢(shì)陡峻，地表破碎，植被茂密，隱蔽性滑坡災(zāi)害頻發(fā)。

特殊的地層巖性與構(gòu)造加劇了滑坡的發(fā)育，如付家坪子滑坡[24]、大楓灣滑坡位于蓮峰斷裂的兩側(cè)；區(qū)內(nèi)山體切割深、溝道縱橫，為泥石流提供了較好的流通條件，加之區(qū)內(nèi)隱蔽性滑坡發(fā)育，坡體表面松散、巖石破碎，物源條件豐富；在2014年溪洛渡水庫蓄水及移民工程的擾動(dòng)下，誘發(fā)大量隱蔽性滑坡和水庫塌岸，對(duì)金沙江沿岸穩(wěn)定性造成嚴(yán)重負(fù)面影響，江中形成了諸如爛田壩灘、石板灘[25]等險(xiǎn)灘，對(duì)沿岸居民產(chǎn)生極大影響。

隱蔽性滑坡隱患在金沙江下游及整個(gè)西南地區(qū)非常普遍，突出特點(diǎn)表現(xiàn)為3個(gè)方面：一是，隱蔽性特點(diǎn)，主要指山區(qū)大多植被茂密，斜坡變形跡象和滑坡特征征兆被植被遮蓋，難以發(fā)現(xiàn)，利用傳統(tǒng)調(diào)查手段很難有效識(shí)別；二是，突發(fā)性特點(diǎn)，該類滑坡隱患由于所在區(qū)域地質(zhì)背景不穩(wěn)定，通常會(huì)造成滑坡發(fā)生順變推移或牽引，導(dǎo)致大規(guī)模滑坡發(fā)生；三是，破壞性特點(diǎn)，隱蔽性滑坡隱患由于所在位置山高坡陡，大規(guī)?；聠?dòng)后，往往通過沿途碰撞解體而轉(zhuǎn)化為碎屑流、泥石流，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)距離增至數(shù)千米，極大增加了破壞范圍，使災(zāi)害呈數(shù)量級(jí)地被進(jìn)一步放大。因此，在明確隱蔽性滑坡災(zāi)害隱患的主要類型、特點(diǎn)、發(fā)育部位后，就可以采取針對(duì)性的綜合識(shí)別手段進(jìn)行識(shí)別，解決“隱蔽性隱患在哪里”的問題。

2 綜合遙感識(shí)別技術(shù)方法體系

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“天–空–地”一體化的災(zāi)害研究和應(yīng)用理論體系趨于完善[26]。隱蔽性滑坡隱患有效識(shí)別的前提必然是基于原有基礎(chǔ)地質(zhì)資料，探索潛在的滑坡災(zāi)害，再利用綜合遙感識(shí)別方法進(jìn)行深入研究，最后獲取隱蔽性滑坡隱患發(fā)育特征規(guī)律。本文提出的綜合遙感識(shí)別研究技術(shù)方法體系如圖2所示。

圖2 綜合遙感識(shí)別技術(shù)方法體系Fig. 2 Comprehensive remote sensing identification technology method system

首先，本文采用資料收集、現(xiàn)場(chǎng)踏勘手段，對(duì)區(qū)內(nèi)隱蔽性滑坡隱患進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)歸納，考察區(qū)內(nèi)地層巖性、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文、人類工程活動(dòng)等致災(zāi)因子[27]。通過地質(zhì)環(huán)境剖析，初步判斷區(qū)域內(nèi)該類隱患的可能分布區(qū)域，為后續(xù)綜合遙感識(shí)別方法技術(shù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)資料。

其次，利用綜合遙感識(shí)別方法獲取區(qū)域隱蔽性滑坡隱患及其形變信息。針對(duì)研究需求，選用多期次Sentinel–01數(shù)據(jù)，通過升降軌時(shí)序InSAR差分干涉測(cè)量技術(shù)，獲取長(zhǎng)時(shí)序地表形變信息，圈定形變較大區(qū)域；疊加GF–1遙感影像、InSAR形變提取結(jié)果、數(shù)字高程模型（DEM），深入剖析隱蔽性滑坡隱患光學(xué)遙感識(shí)別信息，判斷其位置范圍。

最后，利用升降軌時(shí)序InSAR、光學(xué)遙感技術(shù)綜合識(shí)別成果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，通過典型隱蔽性滑坡變形跡象、變形體特征形變+光學(xué)遙感+野外現(xiàn)場(chǎng)剖析，對(duì)比兩種手段的先進(jìn)性、互補(bǔ)性，深入分析區(qū)域內(nèi)隱蔽性滑坡災(zāi)害隱患發(fā)育特征。

3 遙感數(shù)據(jù)選取、處理和識(shí)別

針對(duì)研究區(qū)地質(zhì)資料所判斷的隱蔽性滑坡災(zāi)害隱患，采用時(shí)序InSAR形變提取技術(shù)和光學(xué)遙感識(shí)別技術(shù)對(duì)其進(jìn)行研究。

3.1 時(shí)序InSAR形變提取技術(shù)

時(shí)序InSAR干涉技術(shù)即為小基線集干涉測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)短時(shí)空基線原則生成最優(yōu)的差分干涉組合，并利用最小二乘或奇異值分解方法進(jìn)行形變參數(shù)估計(jì)，大大增加了觀測(cè)值的時(shí)間采樣率，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害形變監(jiān)測(cè)，用于區(qū)域性、形變速率緩慢的形變信息提取[28]。本文利用較短時(shí)空基線的干涉對(duì)組合，避免了長(zhǎng)時(shí)空基線造成的失相干影響[29]。由于InSAR的數(shù)據(jù)量大且豐富，形變提取方法眾多，本次研究在重點(diǎn)考慮區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境和研究需求前提下，選取適合的SAR數(shù)據(jù)、提取方法以開展形變提取研究。通過研究區(qū)基本概況分析，總結(jié)區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境特征及數(shù)據(jù)需求：

1）研究區(qū)植被覆蓋較好，滑坡隱蔽性強(qiáng)，夏季植被茂盛，易出現(xiàn)失相干現(xiàn)象，需要選擇對(duì)植被穿透性較強(qiáng)的SAR數(shù)據(jù)。

2）研究區(qū)伴隨有不同地區(qū)氣溫變化、自然地震、愈發(fā)頻繁的人類工程活動(dòng)的影響，使得區(qū)內(nèi)變形發(fā)生時(shí)段不統(tǒng)一，需多時(shí)段SAR數(shù)據(jù)源，以便大概率地探測(cè)到隱蔽性滑坡。

3）研究區(qū)位于峽谷山岳地貌區(qū)，從InSAR成像特點(diǎn)來看，易受陰影、疊衍、頂?shù)椎怪糜绊懚a(chǎn)生成像畸變，故需要升軌、降軌SAR數(shù)據(jù)，以彌補(bǔ)這種畸變現(xiàn)象帶來的不完備性。

4）研究區(qū)地形切割強(qiáng)烈、山體高差大，沿江兩岸坡面陡峭，河谷和山頂?shù)拇髿鈮捍嬖谳^大差異，易出現(xiàn)高程差異引起的大氣延遲現(xiàn)象；夏季因降雨集中，受大氣影響更為強(qiáng)烈，因此需要選擇穿透能力較強(qiáng)的SAR數(shù)據(jù)。

綜上分析，利用升軌、降軌兩種軌道的InSAR數(shù)據(jù)識(shí)別滑坡隱患，可相互耦合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，對(duì)隱蔽性滑坡隱患識(shí)別發(fā)揮著重要的作用。因此，本文選用存檔數(shù)據(jù)時(shí)間長(zhǎng)、時(shí)相多的升軌、降軌Sentinel–1數(shù)據(jù)160景（升軌、降軌數(shù)據(jù)各80景），SAR數(shù)據(jù)覆蓋時(shí)段為2019年3月25日—2021年6月21日，滿足研究所需的時(shí)間長(zhǎng)度需求。

結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隱蔽性滑坡隱患開展形變信息提取的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確估計(jì)形變量。采用GAMMA平臺(tái)，利用升降軌時(shí)序InSAR干涉測(cè)量技術(shù)，處理如下：1）影像配準(zhǔn)。增加影像配準(zhǔn)精度，形成SAR幅度圖（圖3（a））。2）平地效應(yīng)去除。使相位圖直觀體現(xiàn)地形變化（圖3（b））。3）通過相干性估計(jì)（圖3（c））、濾波技術(shù)（圖3（d））和相位解纏（圖3（e））、軌道精煉（圖3（f））、地理編碼（圖3（g））、時(shí)空基線組合等步驟[30]，去除與地形相關(guān)的地表相位。4）利用大氣延遲相位校正，提高延遲校正精度，進(jìn)而提高形變量估計(jì)準(zhǔn)確性（圖3（h））。

圖3 時(shí)序InSAR干涉測(cè)量技術(shù)過程產(chǎn)品圖Fig. 3 Sequential InSAR Interferometry process product diagram

3.2 光學(xué)遙感識(shí)別技術(shù)

3維光學(xué)遙感技術(shù)是對(duì)滑坡體本身識(shí)別的有效補(bǔ)充。光學(xué)遙感數(shù)據(jù)采用從地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)獲取的GF–1產(chǎn)品。根據(jù)本次研究的需求，一共收集了16景GF–1影像數(shù)據(jù)，全色影像空間分辨率為2 m，采集時(shí)間段為2019—2021年，影像分辨率和覆蓋范圍滿足研究需求；收集30 m分辨率DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，以輔助開展光學(xué)遙感識(shí)別。通過數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)預(yù)處理、地質(zhì)災(zāi)害增強(qiáng)處理等步驟，形成了滿足研究可用的數(shù)據(jù)，用于高分辨率影像底圖的制作與光學(xué)遙感識(shí)別[30]。

根據(jù)隱蔽性滑坡隱患識(shí)別需求和識(shí)別難度，研究選用對(duì)比法、鄰比法、綜合識(shí)別法，疊加DEM和GF–1形成3維視圖模型，對(duì)金沙江沿岸第一斜坡單元的隱蔽性滑坡隱患進(jìn)行識(shí)別，建立3維光學(xué)遙感識(shí)別標(biāo)志。隱蔽性滑坡隱患識(shí)別標(biāo)志的建立是光學(xué)遙感識(shí)別的關(guān)鍵，能有效識(shí)別目標(biāo)物及其性質(zhì)和相互關(guān)系的影像特征，例如形狀、大小、色調(diào)、陰影等。研究根據(jù)滑坡區(qū)自身地物波譜特征、3維展布特征，結(jié)合地質(zhì)資料和野外踏勘結(jié)果，分析滑坡體結(jié)構(gòu)[31]，建立基于DEM和GF–1影像的3維識(shí)別標(biāo)志，包括直接識(shí)別標(biāo)志和間接識(shí)別標(biāo)志。

3.2.1 直接識(shí)別標(biāo)志

隱蔽性滑坡隱患較顯性滑坡隱患難以識(shí)別，因此，需緊密結(jié)合區(qū)域資料進(jìn)行綜合判斷，建立針對(duì)性識(shí)別標(biāo)志以開展識(shí)別。首先，隱蔽性滑坡隱患雖肉眼難以分辨，但通過GF–1影像3維視圖（圖4），可以看到：其形狀與周圍的斜坡相比存在一定差異，坡體相較于周圍坡體平緩，甚至呈現(xiàn)為凹地（圖4（a）），滑坡周界偶爾呈現(xiàn)弧形、舌形等形狀（圖4（b）），滑坡周界和坡體交匯處易發(fā)生坡向改變；其次，3維遙感影像顯示，滑坡色調(diào)與背景顏色存在差異，深色條帶狀展布，且一般會(huì)因有松散碎屑物堆積或裸露的巖石而呈現(xiàn)出灰白色或土黃色，或因裂隙發(fā)育，儲(chǔ)水性能好而呈現(xiàn)較深的深褐色，紋理相較于周圍地物具有粗糙的顆粒感且凹凸不平（圖4（c））。

圖4 隱蔽性滑坡隱患3維光學(xué)遙感識(shí)別標(biāo)志Fig. 4 Three-dimensional optical remote sensing identification marks of hidden landslide hazards

3.2.2 間接識(shí)別標(biāo)志

隱蔽性滑坡隱患很大程度需依靠間接識(shí)別標(biāo)志有效識(shí)別，識(shí)別中需特別注意滑坡區(qū)域的微地貌特征、植被發(fā)育特征、水文條件等。3維遙感影像顯示，隱蔽性滑坡隱患多發(fā)育在沿岸緩坡、分水嶺陰坡，以及侵蝕基準(zhǔn)面急劇變化的主支溝交會(huì)地段；河谷中形成的覆蓋層堆積的緩坡地貌區(qū)，即多期隱蔽性古滑坡堆積地貌（圖4（d））；沿岸的壟丘、階地錯(cuò)斷、坑洼、被掩埋的平緩山坡及溝槽改道的山坡溝谷地段（圖4（e））；隱患體上植被與周圍植被不一致、較周圍植被年輕的地段；地表濕地、不正常河流彎道、局部河道變窄地段（圖4（f））。故以上均為隱蔽性滑坡識(shí)別標(biāo)志。

4 隱蔽性滑坡隱患綜合遙感識(shí)別結(jié)果與分析

4.1 隱蔽性滑坡隱患綜合遙感識(shí)別結(jié)果

基于時(shí)序InSAR差分干涉測(cè)量，去除人類工程活動(dòng)產(chǎn)生的噪聲影響，獲得升、降軌兩個(gè)軌道方向的InSAR平均形變速率，完整識(shí)別區(qū)內(nèi)形變信號(hào)；結(jié)合同區(qū)米級(jí)GF–1遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)字高程模型，綜合分析形變、形態(tài)特征。通過升軌InSAR技術(shù)識(shí)別隱蔽性滑坡隱患26處，降軌InSAR技術(shù)識(shí)別28處；光學(xué)遙感技術(shù)識(shí)別48處，如圖5所示；升、降軌InSAR與光學(xué)遙感共同識(shí)別出10處，合計(jì)識(shí)別滑坡隱患92處。對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行了100%野外考察，總體識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)78.26%，10處重合部分確定為滑坡隱患。識(shí)別的滑坡隱患中，最大面積為284.47×104m2，最小面積為21.34×104m2，平面面積小于25×104m2的滑坡隱患2處。2019—2021年，滑坡中的最大視向形變速率位于7.22～24.93 mm/a之間，沿江不同部位發(fā)育不均勻形變跡象，威脅對(duì)象為沿江居民、房屋、道路、水庫等。

圖5 升降軌InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果對(duì)比Fig. 5 Comparison of identification results of lifting rail InSAR technology and optical remote sensing

4.2 識(shí)別結(jié)果分析

由于SAR數(shù)據(jù)具有側(cè)視成像、全天候拍攝的特點(diǎn)，光學(xué)遙感影像具有正視成像、白晝成像的特點(diǎn)，因此二者識(shí)別結(jié)果存在一定差異。為此，研究通過野外考察取證分析，對(duì)比區(qū)內(nèi)升軌、降軌InSAR技術(shù)和光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果，剖析隱蔽性滑坡隱患范圍、地表形變特征信息，總結(jié)分布和發(fā)育特征。通過考察分析，將升軌、降軌InSAR技術(shù)和光學(xué)遙感識(shí)別的對(duì)比結(jié)果分為4種情況，如圖6所示。

4.2.1 InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果完全一致

通過現(xiàn)場(chǎng)考察該類情況滑坡隱患35處，正確29處，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)82.86%。該類滑坡隱患較易識(shí)別，InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果一致。選取A滑坡進(jìn)行分析：從典型升軌、降軌InSAR影像（圖6（a）、（b））可以看出，A滑坡整體變形明顯，干涉條紋顯著，團(tuán)塊狀、連續(xù)帶狀分布，后緣相對(duì)前緣形變量少，判定滑坡動(dòng)力學(xué)特征為牽引式；從光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果（圖6（c））可以看出，A滑坡體邊界明顯，中部發(fā)育一個(gè)較大沖溝，后緣呈圈椅狀，前緣鼓脹，坡度變緩，判定為滑坡隱患；通過對(duì)野外現(xiàn)場(chǎng)剖析（圖6（d））發(fā)現(xiàn)，滑坡區(qū)見多個(gè)階梯臺(tái)坎、沖溝、拉裂縫，人類活動(dòng)頻繁，民房墻體多處開裂、錯(cuò)動(dòng)，裂縫為5～8 cm，水泥路面裂縫為15～20 cm，活動(dòng)性明顯，直接威脅金沙江干流，表明二者識(shí)別結(jié)果一致。

4.2.2 InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果部分一致

通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證該類情況滑坡隱患26處，正確21處，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)80.77%。該類滑坡隱患識(shí)別相對(duì)容易，InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果部分一致。選取B滑坡進(jìn)行分析：從典型升軌、降軌InSAR影像（圖6（e）、（f））看出，B滑坡僅前緣變形較大，平均形變速率達(dá)32.51 mm/a，斜坡下部形變量尤為突出，最大速率88.28 mm/a；干涉條紋明顯，似橢圓形，后緣無形變量，判定滑坡動(dòng)力學(xué)特征為牽引式。從光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果（圖6（g））可以看出，B滑坡后壁陡直、清晰，前緣鼓脹，后緣凹槽明顯，局部陰影，判定為老滑坡堆積體。通過野外現(xiàn)場(chǎng)剖析（圖6（h））發(fā)現(xiàn)，該坡面不平整，凹面型，植被一般，未見基巖，粉土夾碎石、塊石發(fā)育，坡體中部多戶民房，中下部多處次級(jí)滑坡，中上部梯田開裂明顯。

4.2.3 僅有光學(xué)遙感識(shí)別滑坡特征結(jié)果

通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證該類情況滑坡隱患共20處，其中正確15處，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)75.00%。該類滑坡隱患識(shí)別容易程度一般，僅有光學(xué)遙感識(shí)別出滑坡特征結(jié)果。選取C滑坡進(jìn)行分析：從典型升軌、降軌InSAR影像（圖6（i）、（j））看出，C滑坡在監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)未出現(xiàn)變形。從光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果（圖6（k））可以看出：該滑坡邊界明顯，影紋雜亂，呈舌形、不規(guī)則形；坡面不平整，滑坡后壁、側(cè)壁特征明顯，前緣臨溝且有明顯滑動(dòng)跡象，判定為老滑坡。從野外現(xiàn)場(chǎng)剖析（圖6（l））可知，該滑坡巖性為志留系砂巖、灰?guī)r、粉砂巖，巖土體破碎，風(fēng)化堆積層厚，次級(jí)滑塌特征老舊；表層無明顯變形跡象，前緣可見巖層鼓脹和褶曲之態(tài)，無明顯威脅對(duì)象，匯入溝中可形成泥石流物源威脅金沙江干流。該類滑坡需通過野外剖析進(jìn)行進(jìn)一步復(fù)核確定。

圖6 升降軌時(shí)序InSAR、光學(xué)遙感、野外考察結(jié)果對(duì)比Fig. 6 Comparison of InSAR, optical remote sensing and field investigation results of lifting rail timing series

4.2.4 僅有InSAR識(shí)別變形結(jié)果

通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證該類情況滑坡隱患共11處，其中正確7處，識(shí)別準(zhǔn)確率為63.64%。該類滑坡隱患識(shí)別容易程度尚可，僅有InSAR識(shí)別變形結(jié)果。選取D滑坡進(jìn)行分析：從典型升軌、降軌InSAR影像（圖6（m）、（n））基本可以判斷D滑坡變形范圍，部分區(qū)域因變形過大出現(xiàn)失相干現(xiàn)象，平均形變速率為–30.30 mm/a；斜坡中部形變量明顯，最大速率為–53.74 mm/a，干涉條紋顯著。但通過光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果（圖6（o））無法判斷其變形情況?，F(xiàn)場(chǎng)剖析該滑坡（圖6（p））發(fā)現(xiàn)，巖土體破碎，風(fēng)化堆積層厚，滑坡側(cè)壁沖溝發(fā)育，目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果顯示，該類形變也需野外剖析以進(jìn)一步確定是否為滑坡。

綜上所述，升、降軌時(shí)序InSAR識(shí)別結(jié)果與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果存在一定的異同，但總體顯示采用SAR與光學(xué)綜合遙感進(jìn)行滑坡識(shí)別是適合的。野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這4種識(shí)別情況在現(xiàn)場(chǎng)均存在一定的變形跡象，可以此驗(yàn)證識(shí)別結(jié)果的可靠性。

5 隱蔽性滑坡隱患發(fā)育特征

通過對(duì)比分析前述遙感識(shí)別結(jié)果，驗(yàn)證了滑坡隱患識(shí)別的可靠性和有效性，為金沙江流域人類活動(dòng)、工程建設(shè)合理避讓災(zāi)害問題提供了重要支撐。綜合利用InSAR技術(shù)、光學(xué)遙感識(shí)別成果進(jìn)行野外驗(yàn)證綜合分析，可以得到區(qū)域內(nèi)隱蔽性滑坡災(zāi)害隱患發(fā)育特征。

5.1 滑坡發(fā)育地形地貌特征

地形地貌是滑坡發(fā)生的基本條件，研究采用分辨率為30 m的DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)開展隱蔽性滑坡隱患與地形地貌特征關(guān)系分析，結(jié)果如圖7、8所示。通過對(duì)隱蔽性滑坡隱患在斜坡各區(qū)段坡度、坡向占比統(tǒng)計(jì)分析可知：研究區(qū)地形較為陡峻，滑坡隱患大多分布在坡度為20°～40°的地區(qū)，平緩地區(qū)所占面積較?。谎芯繀^(qū)相對(duì)高差基本>200 m，多為山地，少見盆地和丘陵；滑坡隱患在坡向?yàn)閃～NW、NW～N區(qū)域所占面積百分比大于坡向SE～S、S～SW，說明北北東在一定程度上控制了金沙江河谷的走向。對(duì)比隱患點(diǎn)分布與各地形參數(shù)可知，滑坡隱患點(diǎn)發(fā)育分布特征與地形分布特征存在些微不同。隱蔽性滑坡隱患主要發(fā)育于地形坡度在25°～40°之間，相對(duì)高差大于200 m，且坡向?yàn)閃、NW、N的地區(qū)。

圖7 綜合遙感識(shí)別滑坡與坡度、坡向疊加Fig. 7 Overlay of landslide, slope and slope direction recognized by comprehensive remote sensing

對(duì)比升降軌InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果，滑坡隱患在空間分布上存在異同點(diǎn)。InSAR識(shí)別滑坡隱患主要分布在地形坡度為20°～30°的地區(qū)（圖7（a）、7（b）、8（a）），光學(xué)遙感識(shí)別的滑坡隱患主要分布在地形坡度為30°～40°地區(qū)（圖7（c）、8（a）），故滑坡隱患數(shù)量基本與地形坡度成正相關(guān)。InSAR識(shí)別結(jié)果（圖7（d）、7（e）、8（b））顯示，SW、W、NW向有利于隱蔽性滑坡隱患發(fā)育；光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果（圖7（f）、8（b））顯示，NW、N、NE向地形有利于隱蔽性滑坡隱患的發(fā)育。InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別的隱蔽性滑坡在相對(duì)高差的分布方面具有相同規(guī)律，二者均表現(xiàn)為相對(duì)高差越大，滑坡面積占比越大。

圖8 綜合遙感識(shí)別滑坡坡度、坡向統(tǒng)計(jì)Fig. 8 Statistical of landslide slope and slope direction identified by comprehensive remote sensing

5.2 滑坡發(fā)育巖性特征

研究主要針對(duì)對(duì)隱蔽性滑坡隱患發(fā)育影響巨大的地層巖性。巖性是控制隱蔽性滑坡災(zāi)害發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)巖性特征進(jìn)行歸并，分為4大類型（表1）。圖9為綜合遙感識(shí)別的滑坡隱患地層巖性分布。由圖9可知，綜合遙感識(shí)別技術(shù)中不同方法識(shí)別的隱蔽性滑坡隱患與巖性類型的相關(guān)性區(qū)別明顯。升軌、降軌InSAR識(shí)別結(jié)果（圖9（a）、（b）和表1）顯示：隱蔽性滑坡隱患多分布于砂巖、粉砂巖、灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾灰?guī)r中，主要原因是該類巖性具有多順層、緩慢滑動(dòng)特征，InSAR識(shí)別效果顯著；其次是頁巖和泥巖等；少數(shù)分布于玄武巖、苦橄巖中。光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果（圖9（c）、表1）顯示，隱蔽性滑坡隱患主要分布于灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾灰?guī)r、頁巖和泥巖中，因?yàn)樵擃悗r性光學(xué)識(shí)別標(biāo)志顯著；其次為砂巖、粉砂巖等；玄武巖、苦橄巖等分布最少。

表1 綜合遙感識(shí)別滑坡地層巖性統(tǒng)計(jì)Tab. 1 Statistical of landslide stratum lithology identified by comprehensive remote sensing

圖9 綜合遙感識(shí)別滑坡隱患地層巖性分布Fig. 9 Lithologic distribution of strata landslide hazards identified by comprehensive remote sensing

6 討 論

對(duì)比光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果發(fā)現(xiàn)，升軌InSAR技術(shù)識(shí)別隱蔽性滑坡隱患26處，降軌InSAR技術(shù)識(shí)別隱蔽性滑坡隱患28處，光學(xué)遙感識(shí)別隱蔽性滑坡隱患48處，InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別重合數(shù)量?jī)H10處。這表明利用綜合遙感識(shí)別技術(shù)識(shí)別更為全面，識(shí)別效果顯著。

研究結(jié)果表明，InSAR識(shí)別結(jié)果與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果在數(shù)量和重合度上均存在差異。從形成機(jī)理上看：以地形地貌、坡面破壞現(xiàn)象為主要依據(jù)的光學(xué)遙感識(shí)別，其識(shí)別的主要對(duì)象是隱蔽性滑坡堆積體，因?yàn)榻档土藙?shì)能，自然狀態(tài)下活動(dòng)性不明顯。InSAR識(shí)別的是滑坡某一時(shí)間段的微小緩慢形變，主要對(duì)象為滑坡堆積體、變形體；由于在變形初期，地貌特征不明顯，滑坡表層破壞微弱，光學(xué)遙感影像很難直接判定其結(jié)果。這表明InSAR識(shí)別結(jié)果不能直接利用光學(xué)結(jié)果判定其準(zhǔn)確性，二者屬于互補(bǔ)關(guān)系。因此，在金沙江流域開展工程設(shè)施建設(shè)的應(yīng)用中，需要將二者有機(jī)綜合。

7 結(jié) 論

通過對(duì)金沙江下游永善段隱蔽性滑坡隱患開展綜合遙感識(shí)別與對(duì)比分析，以及隱患發(fā)育特征分析，得出以下結(jié)論：

1）通過升軌、降軌InSAR技術(shù)和光學(xué)遙感識(shí)別技術(shù)共識(shí)別隱蔽性滑坡隱患92處。對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行100%野外考察，將升降軌InSAR和光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果劃分為完全一致、部分一致、僅有光學(xué)遙感識(shí)別的滑坡特征結(jié)果、僅有InSAR識(shí)別變形結(jié)果4種情況，識(shí)別準(zhǔn)確率分別為82.86%、80.77%、75.00%和63.64%，總體識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)78.26%，略高于目前國(guó)內(nèi)滑坡隱患識(shí)別平均水平?；趦煞N技術(shù)識(shí)別的10處重合的滑坡隱患均正確，驗(yàn)證了滑坡隱患識(shí)別的可靠性和有效性。結(jié)果表明，適合采用SAR與光學(xué)遙感對(duì)滑坡進(jìn)行識(shí)別，特別是二者識(shí)別結(jié)果的一致性較強(qiáng)，利用綜合遙感識(shí)別技術(shù)達(dá)到了相互補(bǔ)充的目的。

2）研究區(qū)隱蔽性滑坡隱患的發(fā)育規(guī)律隨著地形地貌、地層巖性條件和地質(zhì)災(zāi)害等的變化存在較大差異。升降軌時(shí)序InSAR技術(shù)與光學(xué)遙感識(shí)別的隱蔽性滑坡隱患在不同的地質(zhì)條件下分布密度有所差異，各有側(cè)重。

3）時(shí)序InSAR技術(shù)和光學(xué)遙感識(shí)別技術(shù)需要辯證應(yīng)用，InSAR識(shí)別結(jié)果與光學(xué)遙感識(shí)別結(jié)果存在些微不同，經(jīng)綜合分析判斷其與二者的識(shí)別方式、影像的成像條件及隱蔽性滑坡隱患的活動(dòng)性存在一定的關(guān)系，二者不能直接進(jìn)行互查工作。

4）綜合遙感技術(shù)方法的應(yīng)用在金沙江下游永善段高山峽谷區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)、工程規(guī)劃建設(shè)中具有普適性，其很大程度地利用光學(xué)遙感識(shí)別了固有隱蔽性滑坡災(zāi)害，尤其是對(duì)于大型滑坡堆積體的識(shí)別；使用InSAR對(duì)活動(dòng)性滑坡災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，充分利用了二者的互補(bǔ)性。二者的有機(jī)結(jié)合解決了以往調(diào)查隱蔽性滑坡隱患看不見、看不清、看不準(zhǔn)的難題，提高了滑坡隱患識(shí)別的準(zhǔn)確率。