多源遙感技術在強降雨誘發地質災害應急調查中的應用

摘 要：多源遙感技術在強降雨誘發型地質災害應急調查中發揮重要作用，能夠幫助研究人員獲得多角度、全方位、可視化的遙感成果?！?·28”特大暴雨造成貴州省冊亨縣內多處出現地質災害險情，所誘發的地質災害呈現出點多、面廣、突發性強、危害性大等特點。以貴州省冊亨縣為例，應用多源遙感技術協同全面排查冊亨縣“5·28”特大暴雨誘發的地質災害隱患，探討多源遙感技術協同對強降雨誘發型地質災害隱患排查的適用性，旨在為強降雨誘發型地質災害應急調查和地質災害防治提供科學參考。

關鍵詞：地質災害；多源遙感技術協同；地面調查；冊亨縣

中圖分類號：P237 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

2022年5月27日，冊亨縣遭遇特大暴雨襲擊，最

大降雨量322.6 mm（“5·28”特大暴雨），特大暴雨誘發多處滑坡，嚴重威脅群眾的生命財產安全，亟須開展地質災害應急調查，及時識別已發生或即將發生的地質災害隱患并應急處置。短時強降雨天氣極易引發地質災害，嚴重威脅人們的生命財產安全[1]。SAR具備穿云透雨、能夠全天時、全天候觀測對地觀測能力，有效補齊山區光學遙感數據獲取困難的短板，在滑坡隱患早期識別、監測預警和應急調查方面具有較大優

勢[2]。無人機攝影測量因其機動性強、數據獲取精度高等特性，適用于地震、暴雨、人類活動等誘發的地質災害識別工作，可以實現小區域范圍內定期持續觀測，是衛星遙感和地面調查的有效補充[3]。

光學衛星遙感、無人機和SAR在地質災害識別中具有各自優勢和識別范疇，但也存在短板，僅靠單一的技術手段難以有效解決大范圍地質災害的精準調查、識別和監測預警問題。

1 研究區概況

冊亨縣位于貴州省西南部，地處珠江上游南、北盤江交匯、云貴高原向廣西低山丘陵過渡的斜坡夾角地帶，地勢西北高、東南低。出露地層從石炭系到第四系均有發展，其中出露硬質巖類地層主要分布于研究區北部冗渡鎮、坡妹鎮和丫他鎮、巧馬鎮北部一帶，巖性主要為灰巖、白云巖。出露軟質夾硬質巖類地層主要分布于研究區南部，地層巖性為黏土巖、粉砂巖、砂巖、頁巖等夾泥灰巖。受區域構造及地質環境的影響，區內巖體節理裂隙發育，軟硬相間的巖組廣布，對地質災害的孕育與形成起到極其重要的作用[4]。

2 “5·28”特大暴雨概況及誘發地質災害類型

冊亨縣屬亞熱帶季風氣候區，多年平均降水量為1 300.8 mm，年降雨量一般為1 000～1 300 mm，雨季降水量占全年總降水量的81%，旱季降水量僅占全年總降水量的19%。在暴雨發生率方面，冊亨縣北部高于南部[5]?！?·28”特大暴雨災害導致多個氣象站24 h累計降雨量超過200 mm，其中冗渡鎮冗硝氣象站點24 h內降雨量達到322.6 mm，突破近50年來的歷史極值，且特大暴雨發生后連續多日降雨，誘發多處滑坡、泥石流、崩塌等地質災害，造成縣內多處出現險情。亟需開展地質災害隱患排查，并對排查出的地質災害隱患進行評估，保障地質災害嚴重區的群眾安全轉移。

3 地質災害多源遙感技術協同應急調查方法

針對冊亨縣“5·28”特大暴雨災害后嚴峻復雜的地質災害防治形勢，研究充分發揮遙感技術優勢，系統開展降雨誘發型地質災害隱患的識別與調查工作，最大限度地獲取降雨誘發型地質災害的空間位置、變形跡象、威脅范圍等信息，并結合地形、坡度、坡向等地形因子和人居條件，評估地質災害災情級別，并進行實地核查驗證，進一步提高地質災害定位和特征識別的準確度和識別效率，技術路線如圖1所示。

3.1 D-InSAR地表形變檢測結果

D-InSAR共識別出16處典型地表形變區（圖2），形變量為10～200 mm。形變區分布與“5·28”特大暴雨發生區域高度吻合。本次監測到的特大暴雨中心位于研究區中部，D-InSAR未檢測到明顯的地表形變的信息，與北部主要出露硬質巖類地層密切相關。冊亨縣南部主要出露軟質夾硬質巖類地層，該類地層地質環境敏感脆弱，人為因素擾動和降雨情況下極易發生滑坡、泥石流等地質災害，且主要為降雨誘發型地質災害。因此，本次特大暴雨發生后，南部多處出現滑坡和泥石流地質災害。圖2為D-InSAR識別出的較為典型的6處疑似滑坡地表形變，其形變特征和范圍均表現出滑坡的基本特征，其主要誘發因素是降雨。

3.2 光學衛星遙感技術識別結果

結合兩期（2022年4月12日和7月11日）光學衛星遙感解譯，發現縣境內特大暴雨前后發生明顯滑塌的區域共43處，由于多數滑塌區域人跡罕至，無受威脅對象，未開展實地調查。將InSAR識別出的16處明顯的地表形變區域與光學遙感解譯數據進行疊加分析，發現D-InSAR識別出的16處地表形變區在光學衛星遙感影像上均表現出不同程度的滑塌，6處在光學遙感影像上表現出明顯的滑動紋理特征，且滑動紋理范圍與D-InSAR識別出的形變范圍高度吻合。圖3可以看出強降雨前后，滑坡體表現出明顯的局部滑動、下挫、溜滑、光學遙感紋理特征表現出明顯的周界，表明滑坡體出現了明顯的滑動。主要原因是強降雨過程中雨水下滲，使得巖、土體水分過飽和，加之滑坡周界及巖、土臨界面被雨水下滲沖刷，雨水的“潤滑”作用，巖、土體水分過飽和，達到巖、土體下滑臨界點，發生滑坡。

3.3 無人機攝影測量滑坡隱患識別

結合光學衛星遙感和D-InSAR解譯結果，通過無人機和地面調查對發現的多處隱患進行實地核查驗證，最終確定本次強降雨共誘發25處滑坡，基于光學遙感和D-InSAR識別出的16處具有明顯滑動的區域在實地調查后均被判定為強降雨誘發滑坡。對于前期D-InSAR識別和光學衛星遙感解譯發現的疑似地質災害隱患，經圈定后再進行實地調查核實，發現這些區域均已發生滑塌，對周邊群眾和車輛造成嚴重威脅。D-InSAR和光學衛星遙感解譯成果，為本次特大暴雨誘發地質災害應急調查提供了定向調查靶區，提高了應急調查工作效率，進一步確保應急調查隊員和群眾的安全。

3.4 多源遙感技術協同地質災害隱患排查

衛星遙感平臺受到時空分辨率、氣象條件、衛星姿態等因素的限制，在實際運用中還存在短板，“5·28”特大暴雨發生后，研究團隊積極尋找特大暴雨發生前后最近時間段的光學衛星遙感影像數據，但受到冊亨縣特殊的地理位置和氣象條件等因素的影響，研究團隊未能獲得完全滿足要求的光學衛星遙感數據。

SAR數據獲取雖不受氣象因素的影響，但冊亨縣植被覆蓋率高、地形起伏大，運用SAR數據解譯地表形變信息過程中需要充分考慮地形要素引起的幾何畸變和山體陰影對解譯結果的影響。無人機攝影測量雖然消除了衛星遙感的時空分辨率不高、機動性不強等弊端，但無法滿足大范圍地質災害隱患排查的實際需求。因此，通過綜合協同運用不同遙感技術，才能實現不同時空尺度、不同環境條件、不同氣象條件下地質災害早期識別和監測預警。

D-InSAR監測運用表明，該滑坡體在“5·28”特大暴雨發生前后出現了明顯的地表形變（圖2），形變量為89～110 mm，表明該滑坡體地表形變明顯，可能出現滑動。圖3（d、e）為特大暴雨前、后該點在光學遙感影像上的變化，暴雨后該滑坡表現出明顯的滑坡變形特征。結合無人機攝影測量和地面詳細調查（圖4），發現該滑坡體在“5·28”特大暴雨發生過程中出現滑動，滑坡體長約250 m，寬約165 m，滑體厚度為3～5 m，

為小型順層滑坡，調查發現滑坡體已下滑并推倒前緣擋土墻，下滑產生的推力使得房前出現裂縫，滑床有渾濁雨水滲出，這說明滑坡體已貫穿，底部已形成臨空面，坡體已經處于蠕動變形階段，整體穩定性差，強降雨下還存在下滑風險。

4 結束語

應用多源遙感技術開展強降雨誘發型地質災害應急調查，充分發揮遙感技術的優勢，從全局到局部進行逐一、精準排查，不僅能解決傳統地質調查費時費力、效率不高的問題，還能提供全方位、多角度、可視化的高精度遙感成果和信息，增強地質災害隱患應急調查識別的有效性。構建一套多源遙感技術協同應用技術體系，實現優勢互補，為強降雨誘發性地質災害應急調查提供了技術支撐，但傳統的地面調查與專業人員的經驗判斷仍是現階段地質災害隱患排查不可或缺的技術手段。

參考文獻

[1] 戴可人，鐵永波，許強，等.高山峽谷區滑坡災害隱患InSAR早期識別：以雅礱江中段為例[J].雷達學報，2020，9（3）：554-568.

[2] 許強.對地質災害隱患早期識別相關問題的認識與思考[J].武漢大學學報（信息科學版），2020，45（11）：1651-1659.

[3] 梅安新.遙感導論[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4] 蘇曉軍，孟興民，張毅，等.中巴經濟走廊地質災害研究進展與展望[J].蘭州大學學報（自然科學版），2023，59（5）：694-710.

[5] 廖明生，董杰，李夢華，等.雷達遙感滑坡隱患識別與形變監測[J].遙感學報，2021，25（1）：332-341.

收稿日期：2024-08-04

基金項目：貴州省地質礦產勘查開發局地質科研項目“基于空地一體化的喀斯特山區地質災害早期識別研究”（黔地礦科合〔2021〕22號）。

作者簡介：湯云濤（1991—），男，貴州遵義人，工程師，研究方向為測繪地理信息、地質災害調查評估、資源環境遙感。#通信作者：張珊珊，女，貴州遵義人，工程師，研究方向為測繪地理信息、資源環境遙感、地質環境，E-mail：2338499759@qq.com。