田 尤，楊為民，劉 廷，李 浩，程小杰，張樹軒

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 探礦工藝研究所，四川 成都 611734；2.中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心，四川 成都 611734；3.中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

空間高分辨率數(shù)字正射影像黃土區(qū)地質(zhì)災(zāi)害解譯特征與應(yīng)用：以甘肅天水麥積區(qū)幅為例

田 尤1,2,3，楊為民3，劉 廷3，李 浩3，程小杰3，張樹軒3

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 探礦工藝研究所，四川 成都 611734；2.中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心，四川 成都 611734；3.中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

國產(chǎn)高分辨率遙感技術(shù)的大力發(fā)展，使得通過高分辨率遙感數(shù)據(jù)提取地質(zhì)災(zāi)害的形態(tài)結(jié)構(gòu)和要素組成、開展惡劣環(huán)境地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查等方面成為可能?；诳臻g高分辨率數(shù)字正射影像地圖(DOM)，對甘肅天水麥積區(qū)幅內(nèi)各類地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行目視解譯，結(jié)合實地調(diào)查，提出黃土區(qū)滑坡、崩塌、泥石流的影像解譯特征。其中，黃土滑坡以圈椅狀地貌、滑坡壁陰影或白色條紋、滑坡周界在微地貌上表現(xiàn)出同一等高線的梯田不連續(xù)為主要解譯標(biāo)志；泥石流、崩塌解譯側(cè)重以災(zāi)害體輪廓、色調(diào)區(qū)分。研究結(jié)果表明：對于黃土區(qū)災(zāi)害解譯而言，DOM是一種較為理想的遙感數(shù)據(jù)源，且地質(zhì)災(zāi)害解譯準(zhǔn)確率以泥石流和滑坡最高，崩塌解譯準(zhǔn)確率略低；而漏檢率以滑坡最高，泥石流次之，崩塌最低?；谶@一認(rèn)識，對其原因進(jìn)行了探討。

高分辨率數(shù)字正射影像地圖；地質(zhì)災(zāi)害；解譯標(biāo)志；麥積區(qū)幅；黃土滑坡

0 引 言

天水市位于甘肅省東南部，是我國滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)之一。災(zāi)害的發(fā)生往往威脅著當(dāng)?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全，造成不可估量的損失。如2013年7月集中強(qiáng)降雨，天水市麥積區(qū)境內(nèi)就新增滑坡、泥石流災(zāi)害共20余處，造成二百余人受災(zāi)，毀壞公路、農(nóng)田、經(jīng)濟(jì)林不計其數(shù)，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

運用遙感(Remote Sensing)技術(shù)研究地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為災(zāi)害調(diào)查的重要手段之一。我國最先利用遙感技術(shù)要追溯到20世紀(jì)80年代，歷經(jīng)十余年探索，至20世紀(jì)90年代初，全國已完成了約10萬km2的滑坡、泥石流災(zāi)害遙感調(diào)查[1]。而后相繼開展了長江三峽、黃河龍羊峽、京九鐵路等一些重點區(qū)域的滑坡、泥石流災(zāi)害遙感詳細(xì)調(diào)查[2-3]。20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合航天衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，總結(jié)出遙感解譯災(zāi)害的基本特征，提出了不同遙感數(shù)據(jù)源經(jīng)假彩色合成后的解譯新方法[4-11]。21世紀(jì)以來，隨著國外高分辨率衛(wèi)星的升空，高分辨率遙感數(shù)據(jù)越來越多地被應(yīng)用于災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查、監(jiān)測、評估等方面。然而，我國自主高分辨率遙感數(shù)據(jù)源極度匱乏，90%以上依賴進(jìn)口，這很大程度上限制了高分辨率遙感技術(shù)在我國地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的發(fā)展[12]。目前，亞米級高分辨率遙感技術(shù)，特別是國產(chǎn)高分辨率遙感技術(shù)的大力發(fā)展，使得基于高分辨率遙感數(shù)據(jù)提取地質(zhì)災(zāi)害的形態(tài)結(jié)構(gòu)和要素組成，開展惡劣環(huán)境地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查等方面成為可能[12-13]。

在對天水市麥積區(qū)幅地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查過程中，基于空間高分辨率數(shù)字正射影像地圖(Digital Orthophoto Map，以下簡稱DOM)，采用機(jī)助目視解譯和地面調(diào)查相結(jié)合的方法，驗證了DOM解譯黃土區(qū)災(zāi)害的可靠性。本文對黃土區(qū)遙感地質(zhì)調(diào)查進(jìn)行研究，為DOM數(shù)據(jù)的應(yīng)用與推廣起到一定的促進(jìn)作用，同時為黃土區(qū)地質(zhì)災(zāi)害解譯、探索黃土區(qū)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律提供支撐。

1 麥積區(qū)幅環(huán)境地質(zhì)條件

麥積區(qū)幅地處隴西黃土高原，南鄰西秦嶺山區(qū)，屬渭河流域；圖幅地理位置為北緯34°30′00″～34°40′00″、東經(jīng)105°45′00″～106°00′00″，面積440 km2。區(qū)內(nèi)山脊多以北西西向、北東向、近南北向為主，地勢上整體呈西高東低，海拔最高點為1 923 m，最低點為1 061 m，相對高差862 m。地貌上發(fā)育黃土塬、梁、峁、沖溝。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系、新近系、古近系和下古生界牛頭河群。第四系不同類型的松散層沿河谷及谷坡分布，沖、洪積物廣泛分布于溝口、河床及兩岸階地，殘積、崩坡積物主要分布于山頂平臺及緩坡地帶，馬蘭黃土、離石黃土呈披覆式覆蓋在新近系泥巖之上；新近系泥巖出露于渭河及其支流岸坡，產(chǎn)狀近水平；古近系紅色砂礫巖僅零星出露于河谷兩側(cè)；下古生界牛頭河群中-細(xì)粒片巖、片麻巖出露于渭河、牛頭河兩岸岸坡，地層厚度較大；此外，研究區(qū)局部見火成巖出露，主要為印支、燕山期的黑云母斑狀花崗巖和中粗-中細(xì)粒花崗巖，分布范圍小。

甘肅天水地區(qū)分屬祁呂賀山字型構(gòu)造體系和秦嶺—昆侖緯向構(gòu)造體系的復(fù)合部位，構(gòu)造上位于青藏高原東北緣近南北向構(gòu)造帶與秦嶺構(gòu)造帶交匯區(qū)，其西北面與隴西旋卷構(gòu)造體系相鄰，南面與南西面分別與武都山字型構(gòu)造體系和康藏歹字型構(gòu)造體系相連。祁呂賀山字型南北向構(gòu)造體系和秦嶺—昆侖東西向構(gòu)造體系構(gòu)成了本區(qū)最基本的地質(zhì)構(gòu)造格局，形成了沿北西向、近南北向展布的斷裂帶，其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂現(xiàn)今活動性強(qiáng)[14-17]。

研究區(qū)屬溫暖帶半濕潤半干旱氣候區(qū)，具有氣候溫和、四季分明、降雨適中等特點，多年平均氣溫10.5 ℃，年降雨量600 mm。降雨主要集中在7月至9月，且多以暴雨和連陰雨形式為主。

2 數(shù)據(jù)來源及解譯方法

麥積區(qū)幅DOM數(shù)據(jù)采用由國家基礎(chǔ)地理信息中心分發(fā)的非壓縮GEOTIFF格式數(shù)據(jù)，空間分辨率為1 m，比例尺為1∶10 000。數(shù)據(jù)是基于1∶10 000地形圖，利用PCI、ENVI和ERDAS等圖像處理軟件，經(jīng)幾何校正和DEM配準(zhǔn)、調(diào)色、拼接和鑲嵌等圖像處理技術(shù)，處理成圖像清晰、過渡自然、高程比例協(xié)調(diào)，且能反映實際地物的正射影像[18-19]。

在充分收集區(qū)域環(huán)境地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，通過機(jī)助目視解譯→地面調(diào)查驗證→綜合分析、歸納總結(jié)的研究方法，建立基于DOM數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害要素的解譯標(biāo)志，進(jìn)而獲取黃土區(qū)滑坡、崩塌、泥石流的地質(zhì)環(huán)境以及地質(zhì)災(zāi)害信息。

3 地質(zhì)災(zāi)害解譯特征

3.1 黃土滑坡解譯特征

一個發(fā)育完全的滑坡，一般具有下列要素(圖1)：滑坡體、滑坡周界、滑坡壁、滑坡臺階、滑坡舌、滑坡軸、滑坡鼓丘、張拉裂縫、剪切裂縫、扇形裂縫、鼓張裂縫、破裂縫、后緣洼地、滑動面、滑動帶、滑坡床等[16-17]。

麥積區(qū)幅內(nèi)黃土滑坡多為歷史滑坡，滑坡裂縫多被后期掩蓋或遭后期自然改造成沖溝；同時，滑坡沿溝谷兩側(cè)分布，滑坡舌、滑坡鼓丘多被沖溝中流水帶走；滑動帶、滑動面和滑坡床是位于地表以下的滑坡要素，通過目視解譯極其困難。因此，就麥積區(qū)幅黃土滑坡解譯而言，滑坡平面形態(tài)、殘留滑坡體、滑坡周界、滑坡壁、滑坡臺階和后緣洼地幾項是解譯最基本的要素。

3.1.1 滑坡解譯特征

麥積區(qū)幅黃土滑坡多發(fā)育在河流、沖溝兩岸岸坡，類型豐富，規(guī)模大小不一?；贒OM數(shù)據(jù)，黃土滑坡的遙感解譯標(biāo)志主要如下：

圖1 滑坡要素示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[20-21]修編)Fig.1 Term sketch for landslide elements1.滑坡體；2.滑坡周界；3.滑坡壁；4.滑坡臺階；5.滑坡舌；6.滑坡軸；7.滑坡鼓丘；8.張拉裂縫；9.剪切裂縫；10.扇形裂縫；11.鼓張裂縫；12.破裂縫；13.后緣洼地；14.滑動面；15.滑動帶；16.滑坡床；17.剪出口；18.原始地面

(1)滑坡周界的平面形態(tài)多為圈椅狀、圓狀、半圓狀(圖2(a)和(b))，滑坡邊界清楚，微地貌上表現(xiàn)為同一等高線上的梯田在滑坡邊界處發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折(圖3中A)。

(2)滑坡壁在陽面坡和陰面坡色調(diào)差異大，陰面坡表現(xiàn)為深色調(diào)的濃重陰影，陽面坡則表現(xiàn)為白-灰白色調(diào)或淺色調(diào)。受光照條件和成像時間影響，處陰面的滑坡壁色調(diào)為黑色，周圍色調(diào)相對較淺，色調(diào)深淺差異所形成的弧形交界線為滑坡壁界線(圖3中B)，通常滑坡壁呈黑色陰影(圖3中D)，且陰影越長，滑坡壁高度越大；處陽面坡的滑坡壁色調(diào)為灰白色-亮灰色，周圍色調(diào)相對較暗，其明暗的弧形分界線為滑坡壁界線(圖3中B)，通?；卤诔驶野咨?亮灰色條紋(圖3中C)，且條紋越寬，滑坡壁高度越大。

(3)滑坡壁的平直或彎曲性反映滑坡是否具有多期活動的特點。僅一個期次形成的滑坡通?；卤谄街薄⒐饣?圖2(b))；而多期次形成的滑坡，通?；潞蟊诓黄交⒊蕪澢鸂?圖2(d))，滑坡形成的多期次性是反映滑坡形成機(jī)理的重要依據(jù)。

(4)滑坡體平面形態(tài)通常呈舌形、簸箕形和不規(guī)則形等(圖2(a)—(f))，且多以灰黑色、土黃色等較深色調(diào)為主。其中，通常老滑坡中后部較陡、前部較緩，新滑坡整體角度相當(dāng)；滑坡后緣洼地在平面上呈封閉橢圓形或長條形，表現(xiàn)為灰黑、暗黑色調(diào)，它們是喜水性植物在洼地上茂盛生長的結(jié)果；滑坡臺階平面上表現(xiàn)為寬大的長方形或不規(guī)則形，色調(diào)不一，多以淺色調(diào)為主，微地貌上表現(xiàn)為寬大的農(nóng)田、村莊的集中分布等(圖2(b))；滑坡裂縫在平面上線狀特征明顯，以灰-灰黑色調(diào)為主，遭后期改造的裂縫多發(fā)育成沖溝(圖2(e))，后緣裂縫發(fā)育徹底后形成“雙溝同源”地貌(圖2(f))；滑坡鼓丘色調(diào)以淺色調(diào)為主，微地貌上明顯高突(圖2(f))。

圖2 麥積區(qū)幅黃土滑坡解譯特征Fig.2 Deciphering characteristics of loess landslides in Maiji sheet(a)半圓狀-圈椅狀地貌；(b)圈椅狀地貌，平面形態(tài)呈簸箕形，發(fā)育滑坡后緣臺階；(c)滑坡體平面形態(tài)呈舌形，滑坡體內(nèi)發(fā)育切割深度大的沖溝；(d)滑坡臺階上的村莊，同一等高線的梯田在滑坡邊界處發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折，滑坡體上沖溝發(fā)育，滑坡壁上樹枝狀沖溝發(fā)育；(e)滑坡臺階上的村莊，滑坡體內(nèi)樹枝狀沖溝發(fā)育；(f)滑坡體平面形態(tài)呈不規(guī)則形，發(fā)育“雙溝同源”地貌，前緣發(fā)育滑坡鼓丘

圖3 處陰面和處陽面的黃土滑坡壁對比(左為陰面，右為陽面)Fig.3 Shadow slip cliff image and light slip cliff image (Shadow image on the left and light image on the right)

(5)以滑坡的后期改造程度、后壁高矮的解譯可以判斷滑坡形成的相對年代。較老滑坡多表現(xiàn)為滑坡邊界不完整，主要遺留滑坡高陡的后壁，滑坡兩側(cè)裂縫形成切割深度較大的溝谷，滑坡內(nèi)部裂縫多發(fā)育成樹枝狀沖溝，滑坡臺階寬大、平坦，且村莊集中分布在滑坡臺階上等特點(圖2(d))；新滑坡則表現(xiàn)為邊界完整，滑坡后壁高度不大，滑坡臺階細(xì)窄，次生沖溝不發(fā)育，可見后緣洼地等特征。

(6)通過解譯受滑坡威脅對象的多少可定性判斷滑坡危害性大小。研究區(qū)滑坡威脅對象主要為村莊、公路和農(nóng)田，按照威脅對象“量”的多少將區(qū)內(nèi)滑坡的危害性依次劃分為重度(影響居民大于等于5人、房屋大于等于10間)(圖2(a)、(d)、(e))、中度(影響對象主要為居民、房屋，公路破壞大于20 m)(圖2(c)、(f))、輕度(影響對象主要為農(nóng)田，公路影響小于20 m)(圖2(b))和無影響(基本無威脅對象)4個等級。

3.1.2 滑坡解譯實例

在DOM影像上，區(qū)內(nèi)具最典型特征的滑坡有張家山南滑坡、鍛壓機(jī)床廠滑坡、武家梁西滑坡等。

張家山南滑坡位于社棠鎮(zhèn)稅灣村東，沖溝左岸斜坡上，為歷史地震滑坡，目前活動狀態(tài)為停止。在DOM影像上可見滑坡平面上近圓形，滑坡邊界明顯，同一等高線上的梯田在滑坡邊界處發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折；滑坡后壁與滑坡西側(cè)壁處陽面坡，呈灰白色色調(diào)條紋，東側(cè)壁處陰面坡呈濃重陰影；滑坡體呈舌狀堆積于沖溝處，形成一次級平臺，滑坡堆積體部分被后期流水沖刷侵蝕帶走，殘留滑坡體長約600 m、寬約150 m，前緣兩側(cè)發(fā)育的次級沖溝明顯，滑坡體中部剪切裂縫發(fā)育成次級小沖溝；滑坡后壁不光滑，呈彎曲狀，反映滑坡是多期次活動的結(jié)果；滑坡邊界完整，滑坡內(nèi)部沖溝不發(fā)育，但滑坡體遭后期改造程度較嚴(yán)重。綜上可知，其形成年代相對較老，滑坡威脅體主要為農(nóng)田，判斷危害程度為輕度(圖4)。

圖4 張家山南滑坡數(shù)字正射滑坡影像和照片(左為影像；右為照片，鏡向北東)Fig.4 DOM and photo in landslide in south Zhangjiashan(DOM on the left and photo on the right)

圖5 鍛壓機(jī)床廠滑坡數(shù)字正射影像和照片(左為影像；右為照片，鏡向北)Fig.5 DOM and photo of landslide in forging machine tool plant(DOM on the left and photo on the right)

張家山南滑坡是區(qū)內(nèi)遙感解譯既處陽面、又處陰面的最為典型的滑坡，而對于僅處陽面坡、滑坡厚度不大、遭后期改造嚴(yán)重等特征的滑坡，其解譯特征通常不那么明顯。下面以鍛壓機(jī)床廠滑坡和武家梁西滑坡為例，分析其影像特征。

鍛壓機(jī)床廠滑坡位于天水市麥積區(qū)鍛壓機(jī)床廠、隴海線以北的北山斜坡上，于1990年8月7日暴雨時發(fā)生。在DOM影像上清晰可見，滑坡圈椅狀地貌明顯，同一等高線的梯田在滑坡邊界處發(fā)生明顯轉(zhuǎn)折；滑坡壁處陽面坡，呈亮灰色-灰白色色調(diào)的條紋；滑坡壁整體光滑，在西側(cè)見局部彎曲，反映滑坡具多期活動特征；滑坡體呈規(guī)則四邊形，前緣順山體沖入鍛壓機(jī)床廠車間至隴海鐵路旁，后重新治理；滑坡體長約350 m、寬約400 m，在滑坡體后緣發(fā)育一次級平臺，長約350 m、寬約100 m；滑坡邊界發(fā)育完整，內(nèi)部次級沖溝不發(fā)育，滑坡中后部公路下側(cè)見濃重陰影，判斷為后緣洼地。綜上可知，其形成年代相對較近，這一結(jié)果與調(diào)研結(jié)果相符；滑坡威脅體主要為鍛壓機(jī)床廠廠房及員工、隴海線鐵路及公路行人及車輛，判斷滑坡危害程度為重度(圖5)。

武家梁西滑坡位于馬跑泉鎮(zhèn)武家梁西側(cè)斜坡上，為歷史老滑坡，遭后期人類和環(huán)境改造嚴(yán)重。同時，滑坡處陽面坡，且后壁、側(cè)壁陡坎高度不大，增大了滑坡解譯的難度?；略贒OM影像上依稀可見同一等高線的梯田在滑坡側(cè)壁處不連續(xù)；滑坡后壁呈亮灰色，寬度不大，條紋不顯；滑坡后壁不平整，反映滑坡是多期次活動后形成；滑坡體呈灰白、灰色等淺色調(diào)，與周圍的灰黑色、灰色等差別較大；滑坡體前緣堆積體多被流水帶走，中后部多被開墾為農(nóng)田，推測滑坡形成年代相對久遠(yuǎn)；滑坡西側(cè)壁可見沖溝發(fā)育，推測滑坡目前正向后擴(kuò)展；平面上看，滑坡整體呈近“U”形，長度約700 m、寬度約300 m；滑坡威脅體主要為前緣居民區(qū)、后緣居民區(qū)，判斷滑坡危害程度為重度(圖6)。

圖6 武家梁西滑坡數(shù)字正射影像和照片(左為影像；右為照片，鏡向南)Fig.6 DOM and photo of west Wujialiang landslide (DOM on the left and photo on the right)

圖7 S305收費站北崩塌群數(shù)字正射影像和照片(左為影像；右為照片，鏡向南)Fig.7 DOM and photo in the north of S305 tollbooth landslide (DOM on the left and photo on the right)

3.2 崩塌解譯特征

本區(qū)崩塌主要為巖質(zhì)崩塌，規(guī)模小，但特征顯著。區(qū)內(nèi)崩塌主要分布在下古生界牛頭河群出露區(qū)，這些區(qū)域通常節(jié)理裂隙比較發(fā)育，且形成的邊坡角度范圍一般在40°～75°之間。這類邊坡通常縱斷面形態(tài)表現(xiàn)為上陡下緩，崩塌體就堆積在下部的平緩地帶。在DOM影像上，崩塌體形態(tài)上多表現(xiàn)為錐形，且崩塌體色調(diào)均勻，整體呈圈閉或整塊狀。色調(diào)深淺主要與形成時間有關(guān)，表現(xiàn)為近期形成的崩塌陡崖顏色呈亮灰色、灰白色等淺色調(diào)，且崩塌體上未見植被生長；早期形成的崩塌呈灰黑色、深灰色等深色調(diào)，崩塌體上植被生長茂盛(呈濃重色調(diào))。

區(qū)內(nèi)典型崩塌為S305收費站北崩塌群(圖7)。該崩塌群位于清水縣小泉鄉(xiāng)S305公路收費站北側(cè)100 m處，崩塌群長約50 m、寬約100 m。崩落物質(zhì)順斜坡而下，在公路上及公路西側(cè)緩坡堆積，堆積體上見少量灌木。目前位于公路上的崩塌堆積物已被清理，崩塌體已做防護(hù)。在遙感影像上可以清楚地看出，沿著S305公路的西側(cè)邊坡上共發(fā)育4處崩塌，崩塌群平面展布形態(tài)呈“弧”型，崩塌邊界輪廓清晰，色調(diào)呈灰白色，色調(diào)均一，整體呈塊狀，崩塌面新鮮且凹凸不平，崩塌體上無植被。該處崩塌群主要為修筑S305省道切坡所致。

3.3 泥石流解譯特征

研究區(qū)泥石流發(fā)育數(shù)量不多，以中型-小型規(guī)模為主。在DOM影像上，泥石流解譯特征明顯。泥石流流域邊界清楚，能清楚分辨泥石流物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。物源區(qū)縱坡降較大，形狀上通常呈瓢形、漏斗形圍谷，支溝呈樹枝狀展布，色調(diào)深淺不一；流通區(qū)縱坡降通常介于物源區(qū)和堆積區(qū)之間，形狀上呈直線形，橫剖面上呈“V”型溝槽，溝床通常較直，寬度大于溝頭處，顏色為灰白色、亮灰色等淺色調(diào)；堆積區(qū)縱坡降最小，形狀上通常呈扇形，輪廓明顯，無固定溝槽。其中，泥石流形成的堆積區(qū)色調(diào)以灰黃色、灰黑色為主，而泥石流堆積區(qū)色調(diào)以深灰色-灰黑色為主。老的堆積區(qū)常被開墾為耕地，新的堆積區(qū)上植物稀少。泥石流發(fā)育地區(qū)，因常受泥石流沖刷，也常是滑坡發(fā)育地段。

圖8 老馬溝泥石流數(shù)字正射影像和照片(左為影像；右為照片，鏡向東)Fig.8 DOM and photo of Laomagou debris flow (DOM on the left and photo on the right)

本區(qū)最典型的泥石流為老馬溝泥石流(圖8)，老馬溝泥石流位于清水縣小泉鄉(xiāng)畢家里南800 m處，現(xiàn)處于發(fā)展期，物源區(qū)范圍較小，縱坡降大且植被稀少。DOM影像上顯示泥石流溝床顏色呈灰白色，由溝頭至溝口寬度逐漸增加。物源區(qū)顏色色調(diào)不一，以深色為主，生長少量灌木，支溝較發(fā)育；流通區(qū)長約500 m，線性特征明顯，顏色呈灰白色、亮灰色，流通區(qū)兩側(cè)無植物生長；堆積區(qū)平面上呈扇形堆積，沖積扇長約130 m、寬約120 m，顏色較流通區(qū)深，呈灰色-灰黑色色調(diào)，生長少量植被。

4 DOM影像地質(zhì)災(zāi)害解譯與調(diào)查對比

DOM數(shù)據(jù)解譯滑坡過程中，由于受日照條件影響，形成的滑坡壁色調(diào)(陰影或白色條紋)僅能代表滑坡壁的相對高度，不能精確表示滑坡壁真實厚度，更不能精確得到滑坡滑動面的切割深度，進(jìn)而滑坡的體積僅能通過估算獲取。然而，數(shù)字正射影像圖上各滑坡的平面幾何尺寸和面積卻可以精確地量測。為了避免因體積估算所帶來的誤差甚至錯誤，參照許強(qiáng)、李為樂于2010年提出的滑坡平面積分類方案[22]，將研究區(qū)平面積大于50 000 m2的滑坡篩選為大型滑坡，平面積介于50 000～5 000 m2的滑坡篩選為中型滑坡，平面積小于5 000 m2的滑坡篩選為小型滑坡。

麥積區(qū)幅共解譯地質(zhì)災(zāi)害416處(表1)。其中滑坡393處，占總數(shù)的94.5%，包括大型滑坡190處，中型172處，小型31處，以大型-中型滑坡為主，危害程度中度。崩塌15處，占總數(shù)的3.6%，其中中型崩塌4處，小型崩塌11處，以小型崩塌為主，危害程度為中度。泥石流8處，占總數(shù)的1.9%，其中中型3處，小型5處，以小型規(guī)模為主，危害程度為輕度。

為保證遙感解譯成果的可靠性和準(zhǔn)確性，通過實地調(diào)查得出研究區(qū)內(nèi)共發(fā)育災(zāi)害459處(表2)。其中滑坡438處，占總數(shù)的95.4%，包括大型-巨型滑坡共278處，中型滑坡134處，小型滑坡26處，以大型-巨型滑坡為主，危害程度中度-輕度。崩塌11處，占總數(shù)的2.4%，其中中型崩塌4處，小型崩塌7處，以小型崩塌為主，危害程度為中度。泥石流10處，占總數(shù)的2.2%，其中中型3處，小型7處，以小型規(guī)模為主，危害程度為輕度。

表1 遙感解譯地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模、危害統(tǒng)計/處

Table 1 Remote sensing statistics of the scale and harm of geological hazards

類型規(guī)模大小大型中型小型危害程度重度中度輕度無影響合計滑坡 190172315716911453393崩塌 4119615泥石流35358

表2 實地調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模、危害統(tǒng)計/處

Table 2 Field survey data of the scale and harm of geolo- gical hazards

類型規(guī)模大小大型+巨型 中型小型危害程度重度中度輕度無影響合計滑坡 278134266516315951438崩塌 477411泥石流374610

對基于DOM數(shù)據(jù)的解譯結(jié)果進(jìn)行100%野外實地驗證得出，災(zāi)害解譯率為90.6%，準(zhǔn)確率高達(dá)89.2%。其中泥石流準(zhǔn)確率為88.5%，滑坡準(zhǔn)確率達(dá)到89.8%，崩塌的準(zhǔn)確率73.3%。

整體解譯規(guī)模與實地調(diào)查規(guī)模的差異是來源于透過平面積來估算規(guī)模產(chǎn)生的誤差，而各類災(zāi)害解譯準(zhǔn)確率不一的原因體現(xiàn)在多個方面。

(1)基于DOM數(shù)據(jù)解譯滑坡的正確率高的主要原因是研究區(qū)獨特的黃土溝壑地貌，人類耕作活動形成的梯田為滑坡邊界的解譯提供了重要的線索。然而，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)滑坡有19.4%被漏檢，有9.0%被誤檢。被漏檢的原因一方面是由于滑坡遭后期環(huán)境或人為改造嚴(yán)重，滑坡形態(tài)保存不好，邊界不清所致；另一方面是受成像時間影響，局部區(qū)域處陽面坡的滑坡壁色調(diào)與周圍色調(diào)區(qū)別不大，而對于這類滑坡，單靠形態(tài)特征來解譯滑坡的準(zhǔn)確率略低。而區(qū)內(nèi)黃土滑坡被誤檢的主要原因是，黃土沿溝谷自然堆積形成的圈椅狀地貌與滑坡的圈椅狀地貌容易混淆，解譯時應(yīng)注意結(jié)合滑坡的發(fā)育位置，同時參照其他滑坡要素共同鑒別。

(2)泥石流解譯準(zhǔn)確率高的原因是，基于DOM數(shù)據(jù)，區(qū)內(nèi)泥石流物源區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)影像特征明顯。然而，研究區(qū)有30%的泥石流被漏檢，有12.5%的泥石流被誤檢。泥石流被漏檢比例高的原因，一方面是區(qū)內(nèi)泥石流總體分布數(shù)量不多，影響了被漏檢的比例；另一方面，DOM數(shù)據(jù)更新時間較慢是泥石流被漏檢的主要因素。本次解譯使用數(shù)據(jù)是經(jīng)2008年測繪、處理變換所得，2008年以后發(fā)生的泥石流則不能被顯示出來。而區(qū)內(nèi)泥石流被誤檢的主要原因是泥石流整體規(guī)模以小型為主，遙感解譯的誤差系數(shù)變大，不易與溝口處人類工程活動所形成的堆積體區(qū)別。

(3)分析得知，研究區(qū)崩塌漏檢率為0，但其誤檢率卻高達(dá)26.7%。崩塌解譯誤檢率高的原因是研究區(qū)內(nèi)石材廠開采石材切坡，致使其輪廓在分辨率為1 m的數(shù)字正射影像上所形成的灰白色輪廓與崩塌的輪廓近似。通過對比得知，解譯崩塌災(zāi)害時，崩塌如果存在崩塌堆積體或崩塌陡崖，則崩塌解譯準(zhǔn)確；如果沒有堆積體或崩塌陡崖時，要注意結(jié)合其他崩塌要素共同解譯，進(jìn)而與采石場坡面區(qū)分。

總的來說，基于DOM數(shù)據(jù)解譯麥積區(qū)幅內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害效果良好，解譯準(zhǔn)確率以滑坡、泥石流最高，崩塌次之；而漏檢率以滑坡最高，泥石流次之，崩塌最低。

5 結(jié) 論

(1)天水市麥積區(qū)幅內(nèi)環(huán)境地質(zhì)條件差，地質(zhì)災(zāi)害特別是黃土滑坡災(zāi)害最為發(fā)育，泥石流、崩塌災(zāi)害較輕。

(2)對于黃土區(qū)災(zāi)害解譯而言，空間高分辨率數(shù)字正射影像(DOM)是一種較為理想的遙感數(shù)據(jù)源?；贒OM數(shù)據(jù)，黃土滑坡的解譯主要以滑坡平面形態(tài)、堆積體形態(tài)、滑坡周界處地形微地貌表現(xiàn)出的同一等高線梯田不連續(xù)，滑坡壁色調(diào)在陽面坡形成的灰白色-亮灰色條紋、在陰面坡形成的濃重黑色陰影為主要特征；崩塌平面形態(tài)呈錐形，崩塌陡崖顏色以亮灰色、灰白色等淺色調(diào)為主，色調(diào)均勻，整體圈閉或呈整塊狀為主要解譯特征；泥石流的解譯主要是可見明顯物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)，堆積區(qū)平面形態(tài)以扇形、色調(diào)呈灰黃色、灰黑色、深灰色等特征為主。

(3)基于DOM數(shù)據(jù)解譯麥積區(qū)幅內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害準(zhǔn)確率以泥石流和滑坡最高，崩塌解譯準(zhǔn)確率略低；而漏檢率以滑坡最高，泥石流次之，崩塌最低。滑坡漏檢率最高主要是區(qū)內(nèi)部分處陽面坡的滑坡壁不宜辨別、部分滑坡遭后期改造嚴(yán)重等因素所致。泥石流漏檢主要是DOM數(shù)據(jù)不夠新、泥石流規(guī)模小等因素導(dǎo)致。而崩塌解譯誤檢率高是研究區(qū)內(nèi)石材廠開采石材切坡所形成的灰白色輪廓與崩塌的輪廓近似所致。在對黃土區(qū)地質(zhì)災(zāi)害解譯時，應(yīng)注意考慮災(zāi)害所發(fā)育的背景條件，同時結(jié)合其他災(zāi)害要素來共同解譯，進(jìn)而提高災(zāi)害解譯準(zhǔn)確率。

DOM數(shù)據(jù)能夠快速、準(zhǔn)確識別黃土區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征，對開展大范圍黃土地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，尋找地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律，分析滑坡形成機(jī)理等方面有著重要意義。同時，可考慮進(jìn)一步通過采取與其他影像結(jié)合解譯研究，推廣應(yīng)用至基巖山區(qū)、植被生長茂盛區(qū)域，進(jìn)而開展基巖滑坡、松散堆積層滑坡、規(guī)模大的泥石流等地質(zhì)災(zāi)害種類的解譯。

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Geological Disaster Characteristics of High-resolution Digital Orthophoto Images and Its Application in Loess Area：Taking Maiji Sheet in Tianshui，Gansu Province as An Example

TIAN You1,2,3, YANG Weimin3, LIU Ting3, LI Hao3, CHENG Xiaojie3, ZHANG Shuxuan3

(1.The Institute of Exploration Technology, CAGS, Chengdu,Sichuan 611734, China; 2.Technical Center for Geological HazardPreventionandControl,CGS,Chengdu,Sichuan611734,China;3.InstituteofGeomechanics,CAGS,Beijing100081,China)

The vigorous development of domestic high-resolution remote sensing make it possible to extract information of geologic hazard like morphological structure and components and composition of elements, and to carry out remote sensing investigation of geological hazards in ruthless area, and so on. In this article the geological disaster was visually interpreted in Maiji sheet based on high-resolution Digital Orthophoto Map(DOM). Combined with field surveys, this study proposes the image characteristics of loess landslide, collapse and debris flow. The main interpretation keys of loess landslide are round-backed armchair landform, shadow and white stripes of slip cliff, and the discontinuity of terrace with same height at the line of landslide limitation. Collapse and debris flow can be interpreted by outline and tone of geological disasters.Results show that DOM is an ideal source of remote sensing data for geological disasters interpretation in loess area; mudslides and landslides can be interpreted with a high accuracy and the accuracy of collapse interpretation is relatively lower; the accuracy of undetected rate is as following, landslides>mudslides>collapse. At last a discussion on the reason was carried out.Key words:high-resolution digital orthophoto map; geological disaster; interpretation key; Maiji sheet; loess landslide

2015-03-05；改回日期：2016-06-26；責(zé)任編輯：潘令枝。

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(12120114035601，DD20160267)。

田 尤，男，碩士，1991年出生，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要從事地質(zhì)災(zāi)害、工程地質(zhì)方面研究。Email：tianyou2013@yeah.net。

楊為民，男，研究員，博士，1965年出生，地質(zhì)工程專業(yè)，主要從事地質(zhì)災(zāi)害、工程地質(zhì)及活動斷裂研究。Email：snon_72@163.com。

P642.2;P627;X141

A

1000-8527(2016)05-1160-10