王曉志

吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長春 130102

0 引言

遙感解譯應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中具有宏觀、動態(tài)、綜合、快速、多時相及多分辨率等技術(shù)優(yōu)勢，在地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷)識別方面,較常規(guī)方法有明顯的優(yōu)勢，并能快速提供大面積地區(qū)的位置、分布、范圍、規(guī)模、類型、發(fā)育環(huán)境等數(shù)據(jù)和圖件。尤其是近幾年來遙感技術(shù)的飛速發(fā)展、遙感數(shù)據(jù)分辨率的不斷提高，遙感軟、硬件條件的不斷改善，為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查提供了便利條件[1-3]。

本文以接收的Worldview2衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（分辨率全色0.7 m，多光譜2.8 m）為主要信息源，經(jīng)遙感圖像處理形成工作區(qū)遙感圖像，以人機(jī)交互判讀、目視解譯及野外實(shí)地調(diào)查相結(jié)合，對岫巖縣的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行遙感解譯工作，分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害形成原因、分布規(guī)律及發(fā)育程度，從而進(jìn)一步評價其影響、危害，及災(zāi)害危險性分區(qū)結(jié)果。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

岫巖縣位于遼寧省東南部遼東半島北部，隸屬于鞍山市管轄，地理坐標(biāo)東經(jīng) 122°52′～123°41′，北緯 40°00′～40°39′，總面積為 4 502 km2(圖 1)。研究區(qū)屬于長白山余脈，以低山丘陵為主，大多為構(gòu)造剝蝕侵蝕地形，但在一些較大分水嶺地帶，山勢依然陡峻。從地形地勢上看，岫巖縣東北部、北部和西部地勢較高，形成一向SE傾斜的環(huán)形低山丘陵地貌，區(qū)內(nèi)地形高差絕大部分為200～500 m。

研究區(qū)處于新構(gòu)造運(yùn)動強(qiáng)烈活動帶上，區(qū)內(nèi)以抬升運(yùn)動為主，所以地勢長期緩慢抬升，而外應(yīng)力則使地表不斷遭受切割和侵蝕，因此區(qū)內(nèi)地形支離破碎，溝谷縱橫，水系發(fā)育。

圖1 岫巖縣交通位置圖Fig. 1 Traf fic map of Xiuyan County

1.2 數(shù)據(jù)來源

收集到工作區(qū)2013年10月和2014年12月份兩個時相的Worldview-2數(shù)據(jù)，兩個時相數(shù)據(jù)均有四個多光譜波段，地面分辨率為2.8 m，全色波段，地面分辨率為0.7 m，經(jīng)融合制成地面分辨率為0.7 m的彩色圖像，并用于確定區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的分布位置、識別地質(zhì)災(zāi)害類型，包括災(zāi)害規(guī)模、發(fā)育程度，并圈定災(zāi)害范圍。

1.3 研究方法

采用兩個時相的Worldview-2數(shù)據(jù)，以遙感技術(shù)為基本手段，在GIS技術(shù)支持下，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)及GIS的空間分析優(yōu)勢，采用以室內(nèi)目視解譯為主，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，綜合多部門、多學(xué)科相結(jié)合的工作方法，遵循客觀、科學(xué)、先進(jìn)、系統(tǒng)和實(shí)用原則，充分利用遙感多種類、多波段、多時相特點(diǎn)，對工作區(qū)地質(zhì)災(zāi)害種類及分布特征進(jìn)行詳細(xì)解譯。

工作流程大致劃分為信息源的選擇、圖像處理、專題信息提取、動態(tài)分析及提交成果五個階段。利用遙感圖像處理軟件將收集到的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)錄入、融合、校正、鑲嵌以及對圖像進(jìn)行多功能處理，同時輸出比例尺為1/5萬的遙感影像圖。建立不同類型災(zāi)害的遙感解譯標(biāo)志，根據(jù)解譯標(biāo)志，以目視解譯、人機(jī)交互判讀及野外實(shí)地調(diào)查，提取工作區(qū)內(nèi)的各種地質(zhì)災(zāi)害基本信息。

2 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

地球表面上的各種物體受自然環(huán)境和人類活動的影像及對電磁輻射特征的差異，在遙感圖像上表現(xiàn)為不同色調(diào)及不同的影紋圖案，在遙感圖像上通過直接判讀和相關(guān)分析可能推斷其物質(zhì)基本屬性特征，再經(jīng)過野外地質(zhì)查證，建立與修正遙感解譯的標(biāo)志，通常采用目視解譯、人機(jī)交互以及遙感技術(shù)與GIS相結(jié)合的解譯法。本文通過對研究區(qū)滑坡、崩塌、泥石流三類地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行解譯，并歸納其發(fā)育特征。

2.1 滑坡

滑坡一般都具有滑坡體、滑坡周界、滑坡壁、滑坡緣洼地、滑動面、滑動帶、滑坡床、滑坡剪出口、原始地面等要素（基本信息）。并不是自然界的所有滑坡都具備以上滑坡要素，但是滑坡后壁、滑坡體、滑動面、滑動帶和滑坡床是所有滑坡都具備的。就遙感圖像解譯而言，由于不能直接見到滑坡的地下部分，滑坡體和滑坡后壁是遙感解譯的最基本要素，其它要素視圖像分辨率及滑坡的可解譯程度而定。從高分?jǐn)?shù)據(jù)遙感圖像上看，研究區(qū)的滑坡主要有以下特征：（1）滑坡后壁為圈椅狀，地形較陡，無植被，表面相對光滑，色調(diào)較淺，多為淺灰色或淺褐色[4-6]；（2）平面形態(tài)在影像上表現(xiàn)為舌形、半圓形、圓弧形、扇形等形態(tài)（3）滑坡體地形明顯變緩，發(fā)育階梯狀陡坎，陡坎上平臺可見植被，滑坡體從后緣到前緣地形逐漸變緩，其前端巖石破碎，形成麻點(diǎn)表面，無植被，色調(diào)變淺，多呈淺灰色，與周圍地物界線清晰（圖2）。

圖2 研究區(qū)滑坡遙感影像圖Fig.2 Remote sensing image map of landslide in the study area

2.2 崩塌

崩塌發(fā)生后，其崩塌前的原始斜坡位置出現(xiàn)明顯的崩塌壁，其下方為崩塌堆積物，在遙感圖像上較容易識別。崩塌的規(guī)模一般較小，多分布在公路和溝谷兩側(cè)陡坡處，多由人工切坡形成，或采石、露天采礦等大的采坑邊部陡坎處形成。部分崩塌形成于大型河流兩側(cè)或水庫邊部沖刷陡坎處。天然形成崩塌多形成于切割較大地區(qū)，距人類活動場所較遠(yuǎn)，對人類生命和財產(chǎn)危害較小。研究區(qū)崩塌的遙感影像特征主要表現(xiàn)為：（1）崩塌體多分布于公路兩側(cè)人工切坡陡坎、人工采坑陡坎及河流沖刷陡坎根部；（2）平面形態(tài)在影像圖上表現(xiàn)為弧形、舌形或扇形等；（3）崩塌堆積物色淺，多為淺土黃色或淺淺灰白色或淺褐色，坡向垂直于后側(cè)陡坎，表面相對粗糙，無植被[7]（圖3)。

圖3 研究區(qū)崩塌遙感影像圖Fig.3 Remote sensing image map of collapse in the study area

2.3 泥石流

在遙感圖像上泥石流常沿著線性構(gòu)造密集帶或環(huán)形構(gòu)造邊緣呈線狀或帶狀分布，多發(fā)生在不穩(wěn)定物質(zhì)覆蓋的地區(qū)。通過解譯，可從遙感圖件中獲取地形陡緩特點(diǎn)、流域切割程度、碎屑物質(zhì)豐富程度、坡面植被種類及覆蓋情況、崩滑塌不良地質(zhì)現(xiàn)象及人類活動狀況,村鎮(zhèn)、工礦、公路、道橋所處位置等信息，依據(jù)這些信息確定出泥石流和潛在泥石流的危險程度、危害目標(biāo)與危害程度。

（1）泥石流時空分布規(guī)律一般與區(qū)域構(gòu)造及山脈走向相一致,并集中于構(gòu)造帶附近或幾組斷裂構(gòu)造交接部。（2）集中于末級或二級支溝或河流峽谷，流域面積通常不超過10平方千米,一般多在015～215平方千米，即“V”型谷中最多。（3）堆積區(qū)常位于溝谷出口處，縱坡 平緩，地形較開闊平直，常形成堆積扇地貌，直接危害下游村莊、農(nóng)田和道路[8-10]。（4）泥石流溝谷色調(diào)多呈淺灰白色線狀或帶狀，地形平坦，表面粗糙，邊界清晰（圖4)。

圖4 泥石流遙感影像圖Fig.4 Remote sensing image map of debris flow in the study area

3 結(jié)果分析

3.1 地質(zhì)災(zāi)害基本特征

岫巖縣地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯、Mapgis空間分析及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害具有以下基本特征：（1）研究區(qū)災(zāi)害類型主要有滑坡、崩塌、泥石流3種，共解譯出地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)626處，其中崩塌為本區(qū)的主要災(zāi)害的主要類型，共解譯出504處，占災(zāi)害總點(diǎn)數(shù)的80.5%；滑坡點(diǎn)8處占災(zāi)害總點(diǎn)數(shù)的1.3%；泥石流114處，占災(zāi)害總點(diǎn)數(shù)的18.2%。其中崩塌為本區(qū)的主要災(zāi)害的主要類型，其次是泥石流，滑坡發(fā)育較少。（2）研究區(qū)內(nèi)災(zāi)害點(diǎn)主要集中在研究區(qū)西北部，且規(guī)模較大，災(zāi)害較嚴(yán)重，對公路、河流、村莊以及人類生命財產(chǎn)造成一定的威脅，崩塌點(diǎn)巨型2處，大型15處，中型171處，小型316處；滑坡點(diǎn)中型和小型各4處；泥石流點(diǎn)大型4處，中型78處，小型32處。從危害程度上哈達(dá)碑鎮(zhèn)、偏嶺鎮(zhèn)、牧牛鄉(xiāng)、大房身鄉(xiāng)、前營子鎮(zhèn)對道路河流、道路以及人類生命財產(chǎn)威脅性較大外，其余災(zāi)害點(diǎn)威脅對象主要為周邊農(nóng)田及鄉(xiāng)村道路。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度分區(qū)

根據(jù)區(qū)內(nèi)各災(zāi)害的波及范圍對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度進(jìn)行分區(qū)，利用災(zāi)害百分比通過MapGIS空間分析功能繪制岫巖縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度等值線圖（圖5），地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度按單位面積地質(zhì)災(zāi)害分為重度災(zāi)害區(qū)（＞10%）、中度災(zāi)害區(qū)（1%-10%）、輕度災(zāi)害區(qū)（1‰-1%）及基本無災(zāi)害區(qū)（＜1‰）進(jìn)行分級。地質(zhì)災(zāi)害分布特征大致為：

（1）重度地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū)主要分布于岫巖縣的西部及西北部，有大致呈北東-南西帶狀分布，西北角牧牛鎮(zhèn)內(nèi)有17 km2的重度地質(zhì)災(zāi)害，大約有6條泥石流溝，為泥石流災(zāi)害發(fā)育區(qū)；三家子鎮(zhèn)西部有7.7 km2的重度地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū)，區(qū)內(nèi)有3條中型泥石流溝，為泥石流災(zāi)害發(fā)育區(qū)；龐家堡子以西7.3 km2范圍內(nèi)發(fā)育兩條中型泥石流溝，為泥石流災(zāi)害發(fā)育區(qū)；張家北溝北東在4.2 km2內(nèi)有2處大型崩塌，為崩塌發(fā)育區(qū)；偏嶺鎮(zhèn)有多處重度災(zāi)害區(qū)，最大1處面積約10.5 km2內(nèi)發(fā)育2處巨型崩塌和2處大型崩塌災(zāi)害。

圖5 研究區(qū)遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害分布圖Fig.5 Geological hazard distribution map of remote sensing interpretation in the study area

（2）中度災(zāi)害主要分布于岫巖縣西部及西北部，多位于重度災(zāi)害區(qū)外圍，沿石灰窯鎮(zhèn)-三家子鎮(zhèn)一線呈北東向帶狀分布，面積最大的一處分布于哈達(dá)碑鎮(zhèn)的于家大院-三道溝一帶，并向南進(jìn)入石灰窯鎮(zhèn)，面積近190 km2，為一南部的泥石流為主，北部見以崩塌為主的中度災(zāi)害區(qū)。

（3）輕度災(zāi)害區(qū)主要分布于岫巖縣西北部呈北西向帶狀，中度災(zāi)害區(qū)的外側(cè)最大面積近490 km2為泥石流崩塌混合型；另外石廟子鎮(zhèn)西北部有87 km2的輕度災(zāi)害分布區(qū)，為崩塌災(zāi)害區(qū)。綜上所述，重點(diǎn)災(zāi)害區(qū)、中度災(zāi)害區(qū)以及輕度災(zāi)害區(qū)主要分布在研究區(qū)的西部及西北部。（圖6）

圖6 岫巖縣遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度等值線圖Fig.6 Geological disaster development contour map of remote sensing interpretation in Xiuyan County

3.3 地質(zhì)災(zāi)害影響因素

（1）地質(zhì)災(zāi)害與氣象水文的關(guān)系

研究區(qū)多年平均降水量為840.2 mm[11]，是地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素，東北部、西部和北部受降雨的影響，土質(zhì)松軟、水土流失、基巖廣泛出露，區(qū)內(nèi)降雨量大且急，裸露的基巖易遭受風(fēng)化和雨水的侵蝕，導(dǎo)致沿松散堆積層與基巖界面產(chǎn)生崩塌或滑坡。

（2）地質(zhì)災(zāi)害與地形地貌的關(guān)系

研究區(qū)以低山丘陵為主，大多為構(gòu)造剝蝕侵蝕地形，但在一些較大分水嶺地帶，山勢依然陡峻。東北部、北部和西部地勢較高，形成一向SE傾斜的環(huán)形低山丘陵地貌，區(qū)內(nèi)地形高差絕大部分為200～500 m。這種周圍高向中部和東南部迅速降低的地勢，形成了該縣山坡陡峭，溝谷短小而急促的地形特點(diǎn)，使大部分山谷呈“V”型。這種地形有利于各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展。

（3）地質(zhì)災(zāi)害與坡度的關(guān)系

坡度影響著土壤流失與成土的速率，是控制水土流失的主要因素之一，坡向的不同則導(dǎo)致山坡的土體含水量、風(fēng)化程度等存在顯著差異。因此，坡度和坡向?qū)⒅苯佑绊懙降刭|(zhì)災(zāi)害的類型及發(fā)育程度。區(qū)內(nèi)山坡坡度較陡，其中大于25°坡為最普遍。45°以下山坡殘坡積物豐富，45°以上山坡基巖裸露較多，殘坡積物少。30°～45°的山坡上松散堆積物一般均處于極限平衡狀態(tài)，遇到外力誘發(fā)，極易沿松散層或基巖界面產(chǎn)生崩滑。

4 結(jié)論

利用兩個時相Worldview-2數(shù)據(jù)，在充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)及GIS的空間分析優(yōu)勢，采用以室內(nèi)目視解譯為主，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，建立地質(zhì)災(zāi)害解譯標(biāo)志，快速、準(zhǔn)確解譯出岫巖縣地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)共計(jì)626個，其中崩塌為本區(qū)的主要災(zāi)害的主要類型，共解譯出504處，占災(zāi)害總點(diǎn)數(shù)的80.5%，其中巨型2處，大型15處，中型171處，小型316處；解譯出滑坡點(diǎn)8處，中型和小型各4處，占災(zāi)害總點(diǎn)數(shù)的1.3%，；解譯泥石流114處，占災(zāi)害總點(diǎn)數(shù)的18. 2%其中大型4處，中型78處，小型32處。

根據(jù)區(qū)內(nèi)各災(zāi)害的波及范圍對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度進(jìn)行分區(qū)，利用災(zāi)害百分比通過MapGIS空間分析功能繪制岫巖縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度等值線圖，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度分為重度災(zāi)害區(qū)、中度災(zāi)害區(qū)、輕度災(zāi)害區(qū)及基本無災(zāi)害區(qū)，重度災(zāi)害區(qū)和中度災(zāi)害區(qū)主要分布在研究區(qū)的西部和西北部。

對遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)與地形地貌、氣象水文以及坡度進(jìn)行疊加分析，結(jié)果表明地形地貌、氣象水文以及坡度是影響岫巖縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素。