遙感技術在復雜地區管道線路遴選中的應用

申晉利，錢凱俊，張強，穆青，于世勇，邢學文

(中國石油勘探開發研究院，北京 100083)

1 引 言

遙感技術從上世紀60年代誕生以來，廣泛應用于農業、林業、礦業、地質、軍事、油氣等領域，充分顯示了遙感技術的實用性和先進性。遙感技術在油氣長輸管道中的應用已十分成熟，但其應用階段主要是可研階段[1-4]。本文主要對遙感技術在油氣長輸管道勘察設計時的初步設計時線路比選中的應用進行探討和分析。

研究區地質情況復雜，整體位于至今仍活躍的特提斯構造域，處于兩個板塊的縫合帶。管道通過的主體地段基本分布在8°～9°地震烈度區域，除西端是山谷中的小塊平地外，向東延伸基本是在崇山峻嶺和高山峽谷中穿行，兩側有常年積雪的高大山脈，大部分地區山高坡陡、溝谷縱橫、河流沖溝密集，在發生地震、降雨或冰雪融化時極易引發泥石流和山體滑坡，對管道形成危害。由于研究區地質資料缺乏，地形條件復雜，遙感數據由于其獲取速度快、受限條件少成為主要信息獲取來源。

2 地質特征

2.1 數據選擇

采用經正射校正的SPOT-5融合影像圖，空間分辨率達到2.5m。經過合成、鑲嵌、裁剪等處理方法，生成管道兩側各13km范圍的圖像[5]。

2.2 解譯方法

采用目視解譯法和人機交互解譯法，以后者為主，在三維信息管理系統的解譯平臺上，建立工作區三維地形模型，并結合AarGIS、ArcView等軟件平臺，在經過統一處理的數字影像上進行立體仿真解譯，提高解譯準確度。人機交互解譯法是一種利用計算機技術直接解譯圈定編圖單位或將目視解譯結果輸入計算機內與解譯圖像匹配，并進行修改補充的一種方法。用該方法編制的解譯圖件，編圖單位劃分準確，邊界誤差小，可提高編圖精度。

3 解譯標志

3.1 斷裂解譯標志

斷裂解譯大致分為兩類：一類是非活動隱伏或推測斷裂，主要發育在巖石露頭區，在第四系覆蓋區或露頭區具有不太確定的明顯線性影像特征；另一類是在遙感斷裂解譯的基礎上，充分考慮研究區的地震烈度圖(國家地震局發布的全球地震烈度圖)并參考美國國家地質調查局統計的近50年以來(1963年～2012年)地震發生點的數據，綜合確定活動斷裂。主要識別和解譯標志有：連續的或斷續的、首尾有一定對應關系的線性影像結構，明顯的斷層三角面、平直的河流或沖溝，色調或地貌有明顯差異的界限等(圖1)[6-7]。

圖1 斷裂解譯標志

3.2 泥石流解譯標志

采用遙感數據結合DEM地形數據生成立體影像進行泥石流災害解譯。主要根據色調、紋理和形態，在坡度較大、植被稀疏、水系發育的地區重點進行解譯(圖2)。

色彩：在融合影像圖上谷坡以暗黑色為主，谷底多為淺色。上游源區色彩較淺，中部通道區色彩較深，堆積區則為淺色調，以淺白色為主。

影紋：泥石流溝特征影紋圖案為花斑狀，上游源區及下部堆積區尤為明顯。

形態：整條泥石流溝包括形成區及堆積區大多構成啞鈴狀，源區常為漏斗形、櫟葉形、瓢狀，溝口堆積體為舌狀或扇狀。

在遙感圖像上還可見到研究區中部歷史上發生的泥石流的遺跡。根據其目前分布位置，將其分為山前泥石流和沖洪積斜坡泥石流。

山前泥石流的解譯標志：多發育在山谷的溝口；溝谷兩側植被稀疏，坡積物松散；泥石流殘跡規模較小，呈不規則片狀、邊緣清晰；色調、紋理均勻，與周圍地物差異明顯；說明泥石流形成的時間較新，物源成分比較單一，以泥沙為主。

沖洪積斜坡泥石流解譯標志：主要分布在山前沖洪積斜坡，地勢相對比較平坦，并與較大河流相伴而生且規模較大；形態呈不規則片狀或團塊狀，與主河道走勢相似；泥石流殘跡邊緣模糊，色調與周圍地物差異不明顯，表面紋理粗糙；說明物源成分由大小石塊與泥沙混雜組成，搬運距離較遠、能量較大。

圖2 泥石流解譯標志

3.3 滑坡解譯標志

滑坡體后部一般色彩較深，常形成陰影，為深灰、灰黑色；滑坡中部以亮灰色為主，而前緣多為淺色，常見淺白、淺棕及淺綠色彩。在滑坡兩側及后緣常可見深色調呈弧形展布，形成滑坡周界。整體呈現斑塊狀、花斑狀圖案，表面結構粗糙，與周邊影紋差異較大(圖3)。滑坡體上植被稀疏或無植被生長，人為活動頻繁，其上及周邊多耕地，下部時有民居及公路切坡，古滑坡滑坡舌常被人為改造。滑體巖層產狀與周圍巖層產狀不連續。

圖3 滑坡解譯標志

4 地形分析

依據相關行業規定和前期工作經驗，確定管道兩側各500m作為重點區域進行地質災害情況統計，對管道全線進行分段統計和分析，從而比選優良線路。規模比較大、距離管道較近或者穿越管道位置定為高危險；規模比較小，坡度比較平緩和距離管道比較近(500m內)定為中等危險；規模比較小，距離管道比較遠(大于500m)定為低度危險；

表1 地質災害危險等級判定表

按照上述標準，對不同的地質災害都進行危害分級并統計，比較不同路段的災害等級及數量，并據此進行線路篩選(圖4)。比較1-1和1-2管線，1-1管線兩邊分布的泥石流有9個，規模較大；滑坡分布有4個。1-2管線兩邊分布泥石流10個，但規模較小；滑坡分布2個。同時根據研究區數字高程圖像，對兩條比選線路的地形高差起伏進行比較分析，對未來的施工方法及難易程度進行初步選擇和估算，輔助地質危害危險等級分析結果進行最佳管道路線的選擇(圖5、圖6)。

圖4 路段地質災害分級分布圖

圖5 路段數字高程圖像

圖6 路段比選線路高程剖面圖

5 結束語

隨著我國油氣項目海外業務的發展和實施，施工條件更加復雜，相關資料較難獲得而相對缺少。遙感數據方便快捷、不受限制的獲取條件，為盡快掌握長輸管道施工環境的現狀、變化及潛在的地質危害等信息提供了真實有效的資料。遙感高分數據的出現和普及，更加促進了遙感技術在管道工程設計、施工及后期管理維護方面的應用。

參考文獻：

[1] 胡艷，丁數柏，鄒立群.遙感技術和地理信息技術在管道選線中的應用[J].國土資源遙感，2001，60(2)：43-46.

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[7] 楊金中，聶洪峰，李景華.遙感技術在浙江東部穿山半島地區活動斷裂調查中的應用[J].國土資源遙感，2003，58(4)：50-53.