王 娜，徐素寧，王 賽,丁志磊,李文娟，彭 令

(1.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；2.北京航天世景信息技術(shù)有限公司，北京 100089;3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

0 引言

強(qiáng)烈破壞性地震的發(fā)生往往伴隨著山體滑坡、泥石流和堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害，造成地面交通受阻、通訊中斷，致使人們無法在第一時間獲取地震區(qū)的受災(zāi)程度、震害分布狀況等災(zāi)情信息[1]。在此情況下，遙感技術(shù)發(fā)揮其特有的優(yōu)勢，成為快速獲取災(zāi)情信息、進(jìn)行震害調(diào)查、應(yīng)急救援和快速評估的有效手段。尤其是近些年來高分辨率遙感以及無人機(jī)影像獲取技術(shù)的迅速發(fā)展，使得利用遙感技術(shù)進(jìn)行震害信息的獲取與快速評估成為可能[2-7]。英國Benfield Greig災(zāi)害研究中心的KILBURNCR等[8]對目前滑坡、崩塌與泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的研究方法進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，認(rèn)為在對地質(zhì)災(zāi)害的研究工作應(yīng)該是多學(xué)科多領(lǐng)域的，包括了地質(zhì)學(xué)、地形學(xué)、遙感、測地學(xué)與流體力學(xué)理論的綜合運(yùn)用；NICHOL J等[9]將 SPOT 影像與20 m空間分辨率多光譜數(shù)據(jù)做為數(shù)據(jù)源，采用變化信息監(jiān)測方法成功地將滑坡與裸巖、土壤分離開來，提取精度達(dá)70%。

國外高分辨率數(shù)據(jù)獲取途徑受限制，不能短時間內(nèi)低成本獲取，隨著國內(nèi)高分辨率系列衛(wèi)星發(fā)射，使得地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急工作更好的開展。文章主要采用了兩種國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)開展精河縣震害應(yīng)急調(diào)查，其中災(zāi)前數(shù)據(jù)采用高分二號影像(GF-2)，全色影像的空間分辨率為0.8 m，該星的重訪周期為5 d；災(zāi)后數(shù)據(jù)主要采用高景一號(Superview-1)，全色影像的空間分辨率為0.5 m，該星重訪周期為2 d，更能為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。文章主要采用二、三維一體化技術(shù)解譯出疑似滑坡點(diǎn)20處，并以GF-2號衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合1∶10萬地質(zhì)圖勾畫了研究區(qū)地層巖性分布圖。由此，總結(jié)出滑坡主要分布沿精河分布，坡體坡度一般介于42°～60°，并大部分發(fā)生于頭蘇泉組(D2ts)地層中的規(guī)律，為今后地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急調(diào)查提供參考、示范。

1 震區(qū)概況

1.1 震區(qū)基本情況

2017年8月9日7時27分，新疆博爾塔拉州精河縣(北緯：44.27°，東經(jīng)82.89°)發(fā)生6.6級地震，震源深度11 km。震中5 km范圍內(nèi)平均海拔約1 332 m，震中位置發(fā)生在北緯44.27°，東經(jīng)82.89°，距精河縣37 km，距博樂市93 km，距烏魯木齊市383 km。地震位于庫松楔克山前斷裂附近，該斷裂為全新世右旋逆斷層，斷層走向290°～300°，斷層傾向SSW，斷層傾角40°～60°。以震中位置為主，近期余震點(diǎn)分布為輔，文章選取了研究區(qū)，總面積約計(jì)120 km2，具體位置見圖1。

精河縣隸屬新疆維吾爾自治區(qū)博爾塔拉蒙古自治州，位于天山支脈婆羅科努山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地西南緣。地形呈凹字形，地勢南高北低，垂直高差大，境內(nèi)有新疆第二大咸水湖艾比湖。截至9日11時，地震共造成精河縣32人受傷，其中2人重傷，142間房屋倒塌，1 060間房屋受損，61處院墻和26座畜圈倒塌、4條牧道受損，縣城6棟樓房裂縫。

圖1 新疆博爾塔拉州精河縣6.6級地震震中位置交通圖Fig.1 A magnitude 6.6 seismic center traffic map located in Jinghe County of Borta, Xinjiang

1.2 震區(qū)地質(zhì)背景

精河縣位于北疆西部，新構(gòu)造運(yùn)動特征主要表現(xiàn)為二疊紀(jì)晚期華力西旋回后，天山、西南準(zhǔn)噶爾山褶皺隆起形成山地，并在山前形成坳陷，其后山體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，遭受剝蝕，山前坳陷接受沉積，后經(jīng)侏羅紀(jì)末和晚白堊紀(jì)兩次褶皺隆起運(yùn)動，晚第三紀(jì)又開始了新構(gòu)造運(yùn)動階段，以斷裂活動和斷塊運(yùn)動為主，上新世前為初動期，特別是上新世—早更新世的晚喜瑪拉雅旋回時期，天山山脈強(qiáng)烈隆起，山前形成規(guī)模巨大的山前坳陷，上更新世及全新世為平靜期，由此形成了現(xiàn)代地貌景觀，震區(qū)地震構(gòu)造圖見圖2。

圖2 震區(qū)地震構(gòu)造圖(引自中國地震局)Fig.2 Seismic structure map of earthquake zone(from China Earthquake Administration)

2 數(shù)據(jù)來源及應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)源

災(zāi)前數(shù)據(jù)文章主要應(yīng)用高分二號影像(GF-2)，該星于2014年8月19日發(fā)射，主要面向土地覆蓋、農(nóng)林規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害評估等領(lǐng)域的應(yīng)用。該星的重訪周期為5 d，能很好地為災(zāi)情調(diào)查及監(jiān)測提供服務(wù)。高分二號全色影像的空間分辨率為0.8 m，光譜范圍0.45～0.9 μm；多光譜波段分辨率3.2 m，包括0.45～0.52 μm、0.52～0.59 μm、0.63～0.69 μm、0.77～0.89 μm四個波段。

災(zāi)后數(shù)據(jù)主要采用高景一號(Superview-1)，該衛(wèi)星于2016年12月底以一箭雙星的方式發(fā)射升空，是國內(nèi)首個具備高敏捷、多模式成像能力的商業(yè)衛(wèi)星星座，該星重訪周期為2 d，更能為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。高景一號全色影像的空間分辨率為0.5 m，光譜范圍為0.45～0.89 μm；多光譜空間分辨率為2 m，包括0.45～0.52 μm、0.52～0.59 μm、0.63～0.69 μm、0.77～0.89 μm四個波段。研究中還采用其它數(shù)據(jù)做補(bǔ)充和參考，具體數(shù)據(jù)獲取時間、總景數(shù)見表1。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

根據(jù)信息提取要用到的對象特征(幾何特征、波段特征、空間相關(guān)性等)選擇適合的預(yù)處理方法，主要步驟包括：正射校正、影像融合、影像鑲嵌、影像配準(zhǔn)及裁剪。針對震后影像中存在大量地物大多發(fā)生位移或受到破壞的情況，實(shí)驗(yàn)中采用手動選取控制點(diǎn)的方法對影像進(jìn)行配準(zhǔn)。

表1 數(shù)據(jù)情況列表

正射校正采用有理函數(shù)模型+高精度GCP+高精度DEM的技術(shù)方法對高分原始數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度正射校正。正射校正處理軟件采用ERDAS的Geometric Calibration模塊；影像融合采用ENVI軟件的Pansharp融合模塊，融合處理前，各波段之間需嚴(yán)格配準(zhǔn)，否則融合結(jié)果會出現(xiàn)“雙眼皮”現(xiàn)象。

處理后的正射產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，光譜信息豐富，相對精度控制在2～3個像素，可以用于后面的遙感地物解譯中，結(jié)果可信度較高。

2.3 災(zāi)害體解譯分析

文章遙感解譯主要采用目視解譯法進(jìn)行解譯，并結(jié)合三維景觀模擬技術(shù)，該技術(shù)以其更加貼近真實(shí)的表達(dá)方式對災(zāi)區(qū)情況進(jìn)行了再現(xiàn)，這一優(yōu)點(diǎn)不但有助于解譯人員對地物的識別，還在很大程度上提高了地物邊界的可分辨程度，在一定程度上提高了解譯成果的精度。

采用此技術(shù)方法共解譯疑似滑坡點(diǎn)20處，主要根據(jù)高程信息、影像紋理信息、地理位置、兩期影像差異等信息來圈定滑坡區(qū)域，發(fā)現(xiàn)圈定滑坡主要沿精河發(fā)育，滑坡下游多處由于堆積物造成河道變窄甚至堵塞。具體分布位置見圖3。

圖3 新疆博爾塔拉州精河縣震區(qū)滑坡點(diǎn)分布圖Fig.3 Landslides distribution map of earthquake zone in Jinghe County of Borta, Xinjiang

將其中兩處疑似滑坡點(diǎn)三維顯示后進(jìn)行局部放大，對比震前、震后圖像(圖4)，可以看出震后影像有明顯滑動的痕跡，且露出新鮮的巖層面，顏色比周圍明顯較淺，并在山腳下形成了扇形堆積物，使河道變窄。

圖4 滑坡震前、震后局部影像圖Fig.4 Landslide local image before and after the earthquake

從圖5研究區(qū)地層巖性與疑似滑坡點(diǎn)的分布位置可以看出，滑坡點(diǎn)主要分布在頭蘇泉組(D2ts)地層中，該地層主要巖性為沉積巖，說明在這個地區(qū)沉積巖較容易發(fā)生滑坡，形成滑坡的原始坡體坡度一般介于42°～60°，主要為土質(zhì)滑坡，滑體多由粉砂質(zhì)黏土及砂礫石、亞砂土組成，在降雨、融雪等作用下，易發(fā)生小型土質(zhì)滑坡。

圖5 研究區(qū)地層巖性及滑坡分布圖Fig.5 Distribution map of stratigraphic lithology and landslide in the study area

3 結(jié)語

文章以精河縣震害為例，將高分二號、高晶一號等高分辨率衛(wèi)星影像應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查中，主要采用二、三維一體化技術(shù)解譯出疑似滑坡點(diǎn)20處，并以GF-2號衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合1∶10萬地質(zhì)圖勾畫了研究區(qū)地層巖性分布圖。得出滑坡主要沿精河分布，坡體坡度一般介于42°～60°，并大多分布在頭蘇泉組(D2ts)地層中的規(guī)律，為今后地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急調(diào)查提供參考、示范。文章不足之處在于缺乏實(shí)地驗(yàn)證，無法驗(yàn)證圈定滑坡的正確性。如后續(xù)有項(xiàng)目支撐可以加入實(shí)地驗(yàn)證環(huán)節(jié)，用來支撐文章結(jié)論。