突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害論文范文
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1遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的確定
根據(jù)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害遙感應(yīng)急調(diào)查的實(shí)際需求，遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)主要包括災(zāi)前本底數(shù)據(jù)庫(kù)和孕災(zāi)背景數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分。災(zāi)前遙感影像是突發(fā)性災(zāi)害應(yīng)急的基礎(chǔ)，不僅可以直觀顯示災(zāi)前的狀況，為孕災(zāi)背景數(shù)據(jù)的完善提供重要參考，而且可以為災(zāi)害救援、災(zāi)情評(píng)估提供本底資料［2］。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)可以提供災(zāi)區(qū)道路、交通設(shè)施、居民建筑等基礎(chǔ)設(shè)施的分布狀況，指導(dǎo)救災(zāi)工作，DEM也為災(zāi)后遙感影像數(shù)據(jù)快速處理提供了數(shù)據(jù)保障。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生可以歸結(jié)為內(nèi)在因素和外在因素兩方面的作用。內(nèi)在因素實(shí)際就是區(qū)域地質(zhì)背景條件，主要有地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、坡體結(jié)構(gòu)等因素。它決定了該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要災(zāi)種、災(zāi)害發(fā)生的可能性與空間分布規(guī)律以及災(zāi)害的規(guī)模和強(qiáng)度。而外在因素即災(zāi)害發(fā)生的誘發(fā)因素，當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境條件具備時(shí)，災(zāi)害發(fā)生與否、何時(shí)發(fā)生便取決于其誘發(fā)因素，其主要包括自然與人為兩類。自然條件主要有地震、降雨、植被變化等;人為觸發(fā)因素包括爆破振動(dòng)、邊坡開挖、坡頂堆載、植被破壞、水庫(kù)蓄水、地下水開采等［3］。研究表明，孕災(zāi)地質(zhì)背景的諸多因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度不一，主要表現(xiàn)為:(1)地層巖性是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，由于巖(土)體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、組合不同及力學(xué)強(qiáng)度、抗風(fēng)化能力的強(qiáng)弱差異，決定了不同類型地質(zhì)災(zāi)害的分布、規(guī)模及其成因規(guī)律。(2)地質(zhì)構(gòu)造(包括規(guī)模不等、性質(zhì)不同的褶皺和斷裂及其活動(dòng)性)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的形成起著明顯的控制作用。尤其是活動(dòng)性構(gòu)造，由于地質(zhì)體間歇性與差異性升降運(yùn)動(dòng)或水平擠壓、扭動(dòng)等作用，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響尤為明顯。(3)植被是脆弱巖土體抵抗暴雨濺蝕的地表保護(hù)層，其根系具有穩(wěn)固作用，其蓋度在一定程度上控制了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻度與強(qiáng)度。(4)地形地貌對(duì)地質(zhì)災(zāi)害具有明顯的區(qū)域控制作用，在山丘地貌區(qū)域，地形相對(duì)陡峻，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，而在平原地貌區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害相對(duì)較少。地面坡度是巖土體在外動(dòng)力作用下能否保持穩(wěn)定的決定因素。一般來(lái)說(shuō)，坡度大的山坡，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。(5)人類工程活動(dòng)容易使巖土體的固有受力狀態(tài)失去平衡，進(jìn)而加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。(6)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是上述因素綜合作用的表現(xiàn)。無(wú)論是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)，還是地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型的建立，均應(yīng)作為重要的因子給予考慮。為此，完整的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容應(yīng)包括:遙感影像、基礎(chǔ)地理、地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土地覆被、人類工程活動(dòng)、地質(zhì)災(zāi)害。
2遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方法
2.1建設(shè)流程應(yīng)急遙感調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與其他數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)流程基本相同，主要分3個(gè)階段［6］(圖1)。第一階段為建庫(kù)準(zhǔn)備:主要包括建庫(kù)方案制定、應(yīng)急調(diào)查元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、人員準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)源準(zhǔn)備、軟硬件準(zhǔn)備、管理制度建立等;第二階段為數(shù)據(jù)采集與處理:主要包括遙感影像、基礎(chǔ)地理、地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、土地覆被、人類工程活動(dòng)、地質(zhì)災(zāi)害等各要素的采集、編輯、處理和檢查等。數(shù)據(jù)處理的過程中除了常規(guī)的遙感解譯、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換等處理外，還要參照已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編目和規(guī)范化處理，并通過自檢、互檢、專檢和抽檢等方式對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行控制。此階段是數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù);第三階段為數(shù)據(jù)入庫(kù):主要包括矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及各元數(shù)據(jù)等的檢查和入庫(kù)，最終形成突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.2數(shù)據(jù)采集方法
2.2.1遙感影像針對(duì)湖南省的實(shí)際情況，系統(tǒng)收集礦產(chǎn)開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)、土地年度變更調(diào)查、農(nóng)村集體土地確權(quán)登記發(fā)證、地理國(guó)情普查等項(xiàng)目中分辨率優(yōu)于1m的影像圖。考慮到存儲(chǔ)、更新和地災(zāi)應(yīng)急使用的方便，影像應(yīng)以最新的村級(jí)權(quán)屬界線進(jìn)行分幅管理。由于數(shù)據(jù)復(fù)雜多樣，需要進(jìn)行篩選，原則是:①分辨率優(yōu)先，同一地區(qū)盡量選擇分辨率高的數(shù)據(jù);②空間分辨率相同時(shí)，盡量選擇時(shí)相新的;③同一地區(qū)如果選擇了單波段的黑白影像，則再收集分辨率略遜于黑白影像的多波譜數(shù)據(jù)。
2.2.2基礎(chǔ)地理以湖南省1∶5萬(wàn)DLG和DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。該地形圖更新到2003年前后，難以反映交通、水系等地理國(guó)情要素現(xiàn)狀，故需利用遙感影像對(duì)其進(jìn)行更新。道路更新原則是:①對(duì)于寬度大于1m的道路進(jìn)行補(bǔ)充。考慮路網(wǎng)連通作用，非硬化道路也應(yīng)采集。②對(duì)路網(wǎng)改造的道路進(jìn)行修編，若原路沒廢棄則應(yīng)保留。③對(duì)于僅僅由于影像與DLG偏差造成的道路偏移則無(wú)需更新。要求解譯到5級(jí)水系，實(shí)地面積大于400m2湖泊、庫(kù)塘必須采集。另外，由于行政區(qū)劃的調(diào)整和地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急的需要，利用最新湖南省土地年度變更調(diào)查中的到村一級(jí)的權(quán)屬界線圖層替換原有的境界圖層。在此基礎(chǔ)上，更新已有的1∶5萬(wàn)DLG數(shù)據(jù)。
2.2.3地形地貌崩塌、滑坡、泥石流是重力作用下發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，地形地貌是影響它們發(fā)育的一個(gè)非常重要的因素。雖然地貌單元的劃分在遙感圖像上可容易地實(shí)現(xiàn)，但在崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)模型中不好量化，大多評(píng)價(jià)模型以地形坡度和坡向來(lái)表征地形地貌，坡度是地形地貌的一個(gè)重要描述參數(shù)之一(坡度是重力地質(zhì)災(zāi)害形成的一個(gè)重要條件)，而坡向可以結(jié)合巖體的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀來(lái)劃分坡體結(jié)構(gòu)。為了便于應(yīng)急調(diào)查分析，選取地形坡度和坡向來(lái)代替地形地貌作為一個(gè)重要的評(píng)價(jià)因子。采用與1∶5萬(wàn)地形圖配套的，高程精度為25m的DEM數(shù)據(jù)制作坡度圖。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大型以上滑坡產(chǎn)生的坡度一般為15°～45°斜坡區(qū)，崩塌絕大多數(shù)發(fā)生在45°以上的斜坡區(qū)。為此，地面坡度劃分為0°～15°、15°～30°、30°～45°、45°～70°、＞70°等5個(gè)級(jí)別。根據(jù)1∶5萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)，對(duì)四級(jí)和五級(jí)水系進(jìn)行比降分析，劃分出低易發(fā)泥石流水系(比降小于50‰)、中易發(fā)泥石流水系(比降50‰～100‰)及高易發(fā)泥石流水系(比降大于100‰)。
2.2.4地層巖性湖南省已建成1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)，可作為基礎(chǔ)地質(zhì)資料。地質(zhì)災(zāi)害主要與巖石的性質(zhì)、類型密切相關(guān)，巖土體是地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，其類型、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及分布特征對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育有重要的影響。通常情況下，軟弱地層、軟硬相間地層或強(qiáng)風(fēng)化巖體組成的山地易發(fā)生斜坡變形與位移，由堅(jiān)硬花崗巖、變質(zhì)巖等組成的山地較不易變形。由于地質(zhì)災(zāi)害主要與巖石的性質(zhì)、類型密切相關(guān)，而1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖是基于古生物時(shí)代劃分的地層單元，不能滿足對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的分析與預(yù)測(cè)，故需對(duì)已建立的1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的地層單元進(jìn)行重新整理，劃分巖石堅(jiān)硬程度，調(diào)整巖性地層單元的屬性結(jié)構(gòu)，完善地層巖性數(shù)據(jù)。
2.2.5地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)災(zāi)害通常是地殼內(nèi)部應(yīng)力聚散時(shí)影響地殼表層的反映。而地表活動(dòng)性構(gòu)造則是地球應(yīng)力形變的形跡，是深部的、隱伏的活動(dòng)構(gòu)造在淺表部位的顯示。滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多沿區(qū)域斷裂帶呈帶狀發(fā)育，斷裂構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)的地段是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強(qiáng)烈的區(qū)域。同時(shí)斷裂帶的長(zhǎng)期活動(dòng)造成的巖體破壞和復(fù)雜的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面體系不僅為滑坡、崩塌和泥石流提供了重要的物源條件，而且提供了地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件。地質(zhì)構(gòu)造主要參考1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的成果，利用遙感影像進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充解譯。
2.2.6植被發(fā)育植被具有防止多種地質(zhì)災(zāi)害的功效，具有對(duì)濺蝕的消減作用，林地枯枝落葉層對(duì)地表補(bǔ)流的分散、滯緩和過濾作用，極大地增強(qiáng)了土體的抗剪強(qiáng)度，具有防止河流沖淘、水庫(kù)、湖泊的淤積作用等;同時(shí)植被根系的固持土體作用，有效的防止了巖土體的滑動(dòng)，從而降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機(jī)率。植被的遙感解譯現(xiàn)今已比較成熟，國(guó)際上一般使用歸一化植被指數(shù)(NDVI)來(lái)反映土地覆蓋植被狀況。根據(jù)植被指數(shù)圖像將地表水面以外的自然區(qū)植被覆蓋度分為好、較好、中等、差、極差五級(jí)。綠度好對(duì)應(yīng)植被蓋度為＞70%，較好對(duì)應(yīng)植被蓋度為70%～50%，中等對(duì)應(yīng)植被蓋度為50%～30%，差對(duì)應(yīng)植被蓋度為30%～10%，極差對(duì)應(yīng)植被蓋度為＜10%。
2.2.7地質(zhì)災(zāi)害在已有縣級(jí)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃或地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，利用高分辨率遙感影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害排查，經(jīng)野外查證后，修編地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖。地質(zhì)災(zāi)害排查的對(duì)象有兩類，一類是在以往調(diào)查中已發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害及隱患點(diǎn)，另一類是通過遙感解譯新發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害及隱患點(diǎn)。
2.2.8人類工程活動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素有自然因素、人為因素及綜合因素(人為因素基礎(chǔ)上疊加自然因素)三大類。經(jīng)縣市災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，湖南省人為因素及綜合因素誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的比例平均達(dá)47.4%。與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的人類工程活動(dòng)主要可以概括為公路、鐵路建設(shè)，水資源開發(fā)利用，礦產(chǎn)資源開發(fā)，民用建筑和城市建設(shè)等4種活動(dòng)。人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境作用的負(fù)效應(yīng)導(dǎo)致發(fā)生許多人為地質(zhì)災(zāi)害。由于采礦、墾荒、濫砍濫伐、工程建筑、爆破等誘發(fā)的崩、滑、流地質(zhì)災(zāi)害廣泛而頻繁。特別是近期，由于人類工程活動(dòng)的加劇，崩、滑、流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生呈高速發(fā)展趨勢(shì)。人類工程活動(dòng)主要利用優(yōu)于1m的遙感數(shù)據(jù)，解譯工程切坡、水庫(kù)庫(kù)岸、露天采礦場(chǎng)、尾礦庫(kù)、固體廢物堆場(chǎng)等分布狀況，形成人類工程活動(dòng)數(shù)據(jù)。
2.3數(shù)據(jù)組織方式
2.3.1柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)主要有遙感影像、DEM兩類。遙感影像數(shù)據(jù)既包括高分辨率的遙感影像本底數(shù)據(jù)，也包括應(yīng)急調(diào)查數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)作為災(zāi)害解譯的重要數(shù)據(jù)源必須進(jìn)行高效的管理，以便快速查詢檢索從而滿足解譯和災(zāi)前災(zāi)后對(duì)比分析要求。由于高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)量很大，為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)的讀取效率，采用數(shù)據(jù)庫(kù)+文件(ArcSDE+Oracle+文件)的方式進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)。影像數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式存儲(chǔ)于Oracle中，按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境要求，影像數(shù)據(jù)采取分級(jí)存儲(chǔ)方式，常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于在線Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，隨著數(shù)據(jù)的不斷更新，為了保證數(shù)據(jù)服務(wù)的快捷有效，較早的在線影像數(shù)據(jù)將從Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中逐步轉(zhuǎn)入后臺(tái)NAS存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以文件的方式存儲(chǔ)。當(dāng)用戶訪問較早影像時(shí)，只需將這些數(shù)據(jù)上載至在線數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，要求影像數(shù)據(jù)庫(kù)管理應(yīng)具備較為快速的數(shù)據(jù)入庫(kù)方式，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)上傳下載、響應(yīng)與服務(wù)。DEM數(shù)據(jù)中除了高精度1∶5萬(wàn)分幅的DEM數(shù)據(jù)可以作為災(zāi)前本底外，隨著災(zāi)害的發(fā)生，災(zāi)后的DEM數(shù)據(jù)也是災(zāi)害評(píng)估的重要內(nèi)容，也需要更新。因此，也可以GeoDB的組織方式存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。
2.3.2矢量數(shù)據(jù)所有用于應(yīng)急遙感監(jiān)測(cè)的矢量數(shù)據(jù)均采用GIS中面向?qū)ο蟮牡乩砟Ｐ虶EODB表達(dá)，存儲(chǔ)上采用要素集到要素類的分層組織。每個(gè)專題對(duì)應(yīng)于GeoDB的一個(gè)數(shù)據(jù)集，每個(gè)數(shù)據(jù)集是指具有相同空間框架的特征類集合，每個(gè)數(shù)據(jù)集下又有不同的特征類，對(duì)應(yīng)于具體的特征圖層。
2.4數(shù)據(jù)入庫(kù)數(shù)據(jù)入庫(kù)前要檢查采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量，檢查合格的數(shù)據(jù)方可入庫(kù)。主要包括矢量數(shù)據(jù)幾何精度和拓?fù)錂z查、屬性數(shù)據(jù)完整性和正確性檢查、圖形和屬性數(shù)據(jù)一致性檢查、接邊精度和完整性檢查等;數(shù)據(jù)入庫(kù)主要包括矢量數(shù)據(jù)、柵格M數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)入庫(kù)。湖南省突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)是全國(guó)易發(fā)區(qū)應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部分，由于數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是完全按照統(tǒng)一的建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，故可以通過網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備將湖南省應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)體導(dǎo)入易發(fā)區(qū)應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
3結(jié)語(yǔ)
通過對(duì)已有資料的綜合整理、補(bǔ)充解譯和標(biāo)準(zhǔn)化處理，首次建立了湖南省突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查提供了基礎(chǔ)資料，在湖南省初步形成了突發(fā)性災(zāi)害遙感應(yīng)急調(diào)查體系。湖南省突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，不僅為突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查提供了技術(shù)支撐，而且可以廣泛服務(wù)于地震、干旱、洪水、礦難、土地礦產(chǎn)違法等其他突發(fā)性災(zāi)害事件應(yīng)急處理，同時(shí)也為其他省份遙感應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)提供了重要參考。
作者：許兆軍鄒蒲賀秋華單位：湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站