汶川Ms8_0地震重灾区次生地质灾害遥感精细解译

收稿日期: 2008-12-04; 修订日期: 2009-01-16

基金项目:中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费项目(编号: DZLXJK200906)。

第一作者简介: 许冲(1982— ), 男, 博士研究生, 2007年毕业于西安科技大学, 获工学硕士学位, 主要从事3S 技术在地质灾害方面的应用研究与学习工作, 发表论文10余篇。E-mail: xc11111111@ 。

汶川Ms8.0地震重灾区次生地质灾害

遥感精细解译

许 冲1, 戴福初1, 陈 剑1, 涂新斌1, 许 领1,

李维朝1, 田 伟1, 曹琰波1, 姚 鑫2

1. 中国科学院 地质与地球物理研究所, 北京 100029;

2. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081

摘 要: 汶川Ms8.0地震诱发了大量次生地质灾害, 主要包括崩塌、滑坡与泥石流等。在获取到全面的研究区震后多源遥感影像后, 采用人工目视解译的方法, 对14个重灾县(市)进行次生地质灾害解译工作, 共解译出约46560处崩塌、滑坡、泥石流等地震次生地质灾害, 灾害总面积约687.1km 2。基于GIS 平台获取到它们的位置、平面面积等基本信息, 绘制了研究区的地震次生地质灾害分布图与点密度图。结果表明, 本次地震次生地质灾害与龙门山3条主断裂有较好的对应关系, 且主要分布在4个集中区域。最后, 分析了地震次生地质灾害分布与高程、坡度、地震烈度之间的关系, 高程范围为1000—2000m 的灾害面积占灾害总面积的54.00%；坡度范围为30°—50°的灾害面积占灾害总面积的62.42%；地震烈度范围为Ⅺ—Ⅷ的次生地质灾害面积占灾害总面积的90.94%。为进一步研究汶川地震次生地质灾害的发育规律、发生机理、预测理论、灾区恢复重建与选址等问题提供了重要的次生地质灾害基础信息。 关键词: 汶川地震, 遥感, 重灾区, 次生地质灾害, 解译, GIS 中图分类号: TP79/X43 文献标识码: A

1 引 言

长期以来, 地震灾害调查获取灾情信息主要依靠实地勘测, 虽然这种方法获取的数据精度和置信度较高, 但存在着工作量大、效率低、费用高和信息不直观等不足(柳稼航等, 2004)。尤其是在面对大范围地震诱发地质灾害调查时, 这种传统的调查方法更显得力不从心。航空遥感、高分辨率卫星遥感等现代空间对地观测技术具有不受时间和地域限制、不受地震破坏影响的优势, 可以较准确、全面地获得灾情图像信息, 并对后续次生灾害进行动态监测, 成为了一种方便快捷的地震灾害及地震诱发地质灾害调查手段(荆凤等, 2008；王晓青等, 2008)。

汶川地震发生后, 各遥感卫星公司迅速组织灾区遥感数据的获取工作, 据不完全统计, 共有16颗遥感卫星密切注视着汶川地震灾区, 为抗震救灾提供第一手遥感影像, 多家科研院所与高校也在第一

时间进行了灾区震灾的遥感调查解译与应急评估(魏成阶等, 2008；陶和平等, 2008；王治华等, 2008；童立强, 2008；刘斌涛等, 2008；范建容, 2008), 而对于震后大范围详细的地震次生地质灾害遥感调查研究未见有文献报到。在获取到全面、效果良好的震后遥感数据后, 有必要进行全面、客观的汶川地震次生地质灾害解译调查工作。对覆盖整个灾区的14个重灾县(市)的地震次生地质灾害进行全面客观的解译调查, 发现其中的分布规律, 统计其特征参数, 为地震次生地质灾害的发生机理等后续研究工作提供重要的基础资料。

2 研究现状

近年来, 遥感影像在区域性地质灾害调查中取得了越来越广泛的应用。“数字滑坡技术”(王治华, 2005, 2007a, 2007b)是此研究领域的典型代表, 它是

以遥感数据为基础, 进行精确的地理坐标配准, 结合其他调查手段获取滑坡基本信息及其发育环境信息, 并用GIS技术存储和管理这些数字信息, 在此基础上, 根据滑坡地学原理进行空间分析, 研制各类模型, 并服务于滑坡调查、监测、危险预测、灾害评估、滑坡防治等。王治华等(2007c)基于此方法对中印边界附近帕里河上的滑坡灾害进行了遥感调查。姚鑫等(2007)和许领等(2008)分别对金沙江地质灾害遥感解译进行了详细的研究。

对于汶川地震次生地质灾害情况, 已有初步成果。林良俊等(2008)初步统计了四川、甘肃和陕西等省, 汶川地震诱发的共8439处重大次生地质灾害点, 类型以滑坡为主, 其次为崩塌和泥石流。殷跃平(2008)共统计出汶川地震触发了15000多处滑坡、崩塌、泥石流, 地质灾害隐患点达10000多处, 以崩塌体增加最为显著, 反映出地震对山区高陡斜坡的影响差异性非常大, 在临近山顶区域地震放大作用尤其显著。谢洪等(2008)对地震重灾区的茶坪河上游、绵远河上游、青竹江、三洞水、岷江上游、湔江等河流段进行了次生地质灾害遥感解译, 解译出次生灾害554处。本文采用人工目视解译方法, 更全面、精确地对四川省汶川县、北川县、茂县、绵竹市、安县、什邡市、都江堰市、彭州、理县、江油市、青川县及平武县, 甘肃省文县与武都县等14个地震重灾县(市)进行了地震次生地质灾害遥感影像解译工作, 在14个重灾县(市)圈定了地震次生地质灾害约46560处, 远远超过了已有的调查程度, 并初步统计了其分布与高程、坡度、地震烈度等环境因子的关系。

3 汶川Ms8.0地震与同震地表破裂

了解地震及同震地表破裂的基本信息对研究地震次生地质灾害具有一定的指导作用。汶川大地震发生于2008年5月12日14时28分, 震中为四川省汶川县, 震级高达Ms8.0级。这次强震源于龙门山断裂带, 是一次由断裂产生的构造地震。龙门山断裂带位于青藏高原东缘, 是由青藏高原向东强烈挤压四川盆地而形成的高山地区, 呈NE－NNE走向。龙门山断裂带主要由3条主断裂组成, 从西向东分别为：汶川－茂县断裂、北川－映秀断裂、安县－灌县断裂, 这3条断裂在垂直剖面上呈叠瓦式向四川盆地逆冲推覆, 震中及3条主断裂的平面位置见图1。

汶川Ms8.0地震使北川－映秀断裂和安县－灌

图1 研究区位置图

县断裂发生右行走滑逆冲, 断层错动引起相应地表破裂(张培震等, 2008)。其中沿北川－映秀断裂展布的地表破裂带长约240km, 以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主, 最大垂直位移 6.2m, 最大右旋走滑位移4.9m；沿灌县－江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km, 最长可达90km, 为典型的纯逆断层型地表破裂, 最大垂直位移 3.5m；另外, 在上述2条地表破裂带西南部还发育1条北西向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带, 长约6km。研究区范围见图1, 图上的地表破裂观测点来源于徐锡伟(2008)的成果。

4 地震次生地质灾害遥感信息提取4.1数据源

本研究所采用的数据源包括多源遥感影像、DEM数据、地形图数据及数字地理底图等。精确的几何校正及地理坐标配准是解译工作的基础, 在高精度的地理控制源辅助的条件下, 进行合理地多光谱数据合成与融合处理, 制作出反映滑坡地物光谱特征及形态特征的融合图像。

4.1.1遥感数据

汶川地震发生后, 由于天气因素, 地震灾区上空云层的覆盖影响了遥感数据的质量, 使用单一的遥感数据源达不到完全覆盖研究区的目的, 因此,