中国东南地区隐性滑坡遥感识别研究_冯杭建

第60卷第6期2014年11月

地质论评GEOLOGICAL ＲEVIEW

Vol.60No.6Nov ．2014

注：本文为国土资源部公益性行业科研专项“突发地质灾害应急响应支撑关键技术研究（编号201211055）”、浙江省国土资源厅

“淳安县农村山区地质灾害调查评价”和“浙江省乡镇突发地质灾害风险评价”项目的成果。收稿日期：2014-03-10；改回日期：2014-08-20；责任编辑：章雨旭。作者简介：冯杭建，男，1979年生。高级工程师，博士研究生。主要研究方向为地质灾害预测及风险评价、地质环境保护。Email ：pcerma@foxmail．com 。通讯作者：周爱国，男，1966年生。教授，博士生导师。主要从事环境地质、同位素水文地质研究。Email ：aiguozhou@cug．

edu．cn 。

中国东南地区隐性滑坡遥感识别研究

冯杭建

1，2）

，周爱国1），唐小明2），俞剑君

3）

1）中国地质大学（武汉），中国武汉，430074；2）浙江省地质矿产研究所，中国杭州，

310007；3）南洋理工大学，639798，新加坡

内容提要：我国东南地区植被发育，

地质灾害发育规模小，以浅层的残坡积层滑坡为主，采用传统遥感解译方法识别此类地质灾害存在困难。为提高东南地区地质灾害野外调查的工作效率和正确性，提出了隐性滑坡遥感解译技术方法，其解译的直接目标不是地质灾害体本身，而是隐性滑坡，即地质灾害易发的边坡或斜坡。其技术路线包括：遥感解译GIS 工作环境创建、易发程度初步分析、建立解译规则、确定解译点位和解译区段及划定重点调查区等内容。该方法在淳安县1：50000农村山区地质灾害详细调查工作中进行了实际应用，采用0.5m 和1.0m 分辨率的航片和5m ˑ5m 分辨率的DEM 数据，基于ArcGIS 平台创建了解译环境，共确定解译点位3025个和解译区段969个，

划定重点调查区面积约914.18km 2

。经过野外实地调查，共确定地质灾害隐患和不稳定斜坡283处，其中位于解译

区段内的隐患或者不稳定斜坡共计199处，占总数的70.3%；位于重点调查区内的隐患或者不稳定斜坡共计264处，占总数的93.3%。ＲOC 计算结果表明隐性滑坡遥感解译的正确率为92.9%。野外调查及验证结果说明，隐性滑坡遥感解译技术方法能够合理地划定解译区段和重点调查区范围，从而有效地指导野外调查工作，该成果可为我国东南沿海地区如浙江省等地区的大比例尺地质灾害详细调查提供参考。

关键词：地质灾害；隐性滑坡；遥感解译；东南地区；详细调查；GIS

遥感技术因其具有时效性好、宏观性强、信息丰富等特点，已成为重大自然灾害调查分析和灾情评估的一种重要技术手段。国外遥感技术作为一种空间数据快速获取手段，近年来被广泛应用于滑坡编录和制图（Guzzetti et al．，2012；Ahmed et al．，2014）、滑坡危险性评价和区划（Kouli et al．，2010；Akbar et al．，2011；Akgun et al．，2012；Kirschbaum et al．，2012；Erener et al．，2013）、滑坡敏感性评价和制图（Chauhan et al．，2010；Pradhan et al．，2010；Ｒeis et al．，2012；Nourani et al．，2014）、地震次生滑坡灾害调查（Pareek et al．，2013；Gorum et al．，2013；Xu Chong et al．，2014a ）等。有研究者（Cheng Gong et al．，2013；Martha et al．，2013）进行了自动化遥感解译的研究，取得了一定的成果，但总体而言，自动识别技术还不成熟，地质灾害遥感解译仍主要以目视解译为主，结合GIS 空间分析运算等自动化技术辅助解译工作，以减少目视解译的工

作强度，提高解译的工作效率。

目前国内遥感技术在公路、水利水电、单体地质灾害以及区域地质灾害的调查评价等方面的应用已

日趋广泛和成熟（张明华，

2005；王治华，2006；喻林青等，

2006；石菊松等，2007；谢韬等，2007；徐刚等，2008；梁京涛等，2012）。特别是近年来，在“5·12”

汶川地震（黄润秋等，

2008；苏凤环等，2008；黄庭等，2009；许冲等，2009；许冲等，2010；Gorum et al．，

2011；Xu Chong et al．，2014b ）、玉树地震（许冲等，2011；Xu Chong et al．，2010）、“4·20”芦山地震（常

鸣等，

2013；崔鹏等，2013；黄润秋等，2013；许冲等，2013a ；Xu Chong et al．，2014c ）、2013年甘肃岷县漳

县6．6级地震（许冲等，

2013b ；许冲等，2013c ）等地震诱发崩滑流次生地质灾害，以及甘肃舟曲特大泥

石流（胡凯衡等，

2010；Wang G L ，2013）等重大地质灾害的快速解译、灾情评估和灾害发育特征、分布规

律等研究方面，遥感技术都发挥了前所未有的重要

DOI:10.16509/j.georeview.2014.06.014

作用。

我国目前正在开展地质灾害高发区1：50000崩塌滑坡泥石流详细调查，中国地调局专门编制了《滑坡崩塌泥石流灾害调查规范（1：50000）》，其强调遥感技术的应用。在延安市宝塔区地质灾害详细调查示范项目（张茂省等，2011），以及陆续开展的四川泸定县、石棉县等地区的地质灾害详细调查中（张景华等，2009；张景华等，2011），遥感调查均贯穿于详细调查工作的室内和野外工作的全过程，取得了良好的应用效果。

综上不难发现，遥感技术在地质灾害调查中应用较为成功的区域，主要为我国西部地区特别是震区，这些区域具有共性的特点是：地表裸露程度一般较高，地质灾害发育规模普遍较大，灾害体在遥感影像上反应比较明显，容易以人机交互的方式进行目视识别。然而，我国东南沿海地区地质环境条件与西部地区差别较大，其山区植被发育，地质灾害多为房屋、道路建设等切坡活动引发，多数滑坡为浅层的残坡积层滑坡。由于东南沿海地区残坡积层的厚度一般较小，特别是火山岩覆盖区，一般小于1m，导致滑坡灾害发育规模普遍很小，如浙江省规模小于10000m3的滑坡数量，约占总数的78.1%（王永，2012）。浙江省2013年发生的778起突发地质灾害中，规模为小型的占98．7%?。如此小规模滑坡想通过遥感解译来直接识别，现有遥感技术下实现难度很大。因此，目前遥感技术在地质灾害调查工作中的成功应用经验在我国东南沿海地区可能并不完全适用。

2005 2008年，浙江省开展了全省48个山区县市小流域泥石流地质灾害专项调查评价工作，有过一些遥感解译应用经验和探索（冯杭建等，2008；唐小明等，2008），但其主要是针对泥石流单一灾种而言。从整体上来说，目前我国东南地区地质灾害区域调查工作中遥感技术应用研究程度还不高，因此探索一条符合浙江省等我国东南沿海地区地质灾害详细调查工作中遥感技术应用的技术路线，就成了一个迫切需要解决的问题。浙江省于2012年全面开展了1：50000县（市、区）农村山区地质灾害详细调查评价工作，本文通过总结浙江省淳安县农村山区地质灾害详细调查工作中遥感技术应用的经验，提出隐性滑坡遥感解译技术方法，以提高野外调查的工作效率和准确率，旨在为浙江省其他县市以及我国东南沿海或其他类似地区开展大比例尺地质灾害详细调查起到抛砖引玉的作用。1隐性滑坡遥感解译技术路线

1．1思路与流程

我国东南沿海山区植被发育，地质灾害具有规模小、多为切坡人类活动引发等特点，直接目视遥感解译这些地质灾害体存在困难。针对此问题，提出隐性滑坡遥感解译技术方法，其主要思想为：遥感解译的直接目标不是地质灾害体本身，而是隐性滑坡，即地质灾害较易发的边坡或斜坡；通过应用GIS空间分析功能，在遥感影像上叠加地形地貌、地层岩性、地质构造等要素，进行地质灾害易发程度分析或敏感性分析，在此基础上，通过人机交互，以推理预测的方式，解译出对居民点、道路、重要工程设施等威胁较大的边坡或斜坡，据此划定解译点位、解译区段和地质灾害重点调查区作为野外重点调查的依据。简单来说，“隐性”的直接含义即通过坡度、岩性、构造等诸多影响因素预测推理出地质灾害易发的区域，而并不是直接解译灾害体本身。隐性滑坡遥感解译强调GIS空间分析和高精度遥感影像及DEM数据的应用，以数据挖掘的方式确定隐性滑坡的区段和点位。

图1为隐性滑坡遥感解译的技术路线和流程，解译工作贯穿地质灾害详细调查工作的始终，其主要步骤有5个：①创建遥感解译GIS工作环境；②初步易发程度分析即敏感性分析；③建立解译规则；④确定解译点位和解译区段及划定重点调查区；⑤遥感解译野外调查和验证。

1．2创建遥感解译GIS工作环境

目前，实际遥感目视解译中存在的问题主要有：过度依赖影像的色彩、纹理、阴影、位置等解译要素，片面追求影像的解译标志，DEM、DTM数据的利用程度低，DEM、GIS空间分析、3D可视化等新的技术方法的应用较少等（石菊松，2008）。为解决上述问题，隐性滑坡遥感解译技术强调GIS空间分析和高精度遥感影像及DEM数据的应用，基于GIS软件平台创建遥感解译GIS工作环境。图2为基于ArcGIS 软件平台构建的遥感解译GIS工作环境，主要由空间数据库、空间分析工具、人机交互界面环境等组成，遥感解译最终的输出成果为遥感影像图、坡度分析图和地形地质图等野外工作手图，解译的人机交互界面可以是平面的ArcMap工作环境，也可以是ArcScene构建的3D虚拟环境。

解译GIS工作环境的核心是空间数据库和空间分析，空间数据库强调高分辨率遥感影像数据、高精

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