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第1篇

關(guān)鍵詞:無人機(jī);地質(zhì)災(zāi)害;泥石流;水電工程

前言

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，已突破原來以軍事為主的用途，越來越多地應(yīng)用于各行各業(yè)。如韓文權(quán)［1］等對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、應(yīng)急救援和災(zāi)情評(píng)估工作中無人機(jī)遙感可提供的應(yīng)用進(jìn)行了分析，介紹了無人機(jī)遙感在重慶市武隆縣雞尾山特大型滑坡救援中的應(yīng)用。高嬌嬌［2］等用無人機(jī)遙感應(yīng)用在西氣東輸管道地質(zhì)中，闡述了應(yīng)用無人機(jī)遙感進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的關(guān)鍵技術(shù)與方法，論證了航空影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的可行性。吳振宇［3］等通過無人機(jī)在地災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用特點(diǎn)、意義和關(guān)鍵技術(shù)，證明了無人機(jī)在地災(zāi)災(zāi)害調(diào)查中的可行性和優(yōu)越性。周文生［4］等應(yīng)用無人機(jī)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中，驗(yàn)證了無人機(jī)遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的可行性與有效性，為礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查于監(jiān)管提供快速有效的技術(shù)。李定松［5］應(yīng)用無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中，研究了無人機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程與特點(diǎn)，對(duì)無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。尹鵬飛［6］等應(yīng)用無人機(jī)在震后災(zāi)情調(diào)查中，完成了以四川省綿陽市安縣等為重點(diǎn)的次生地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和災(zāi)情評(píng)估。張啟元［7］等應(yīng)用無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在青藏高原地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，建立了一套適合高原特殊地理環(huán)境下的地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查、監(jiān)測(cè)技術(shù)流程，提高了地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查、監(jiān)測(cè)的工作效率，表明無人機(jī)在青藏高原地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查工作中具有明顯優(yōu)勢(shì)。肖波［8］等應(yīng)用研究無人機(jī)低空攝影系統(tǒng)在泥石流地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中，介紹了無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查與監(jiān)測(cè)中所發(fā)揮的重要作用。梁京濤［9］等利用無人機(jī)并結(jié)合野外調(diào)查，開展了汶川震區(qū)綿竹市走馬嶺泥石流的發(fā)展情況，并進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1無人機(jī)在水電中的應(yīng)用

我國西南地區(qū)水電能源蘊(yùn)藏量豐富，但西南地區(qū)多屬高山峽谷地貌，地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。工程地質(zhì)人員工作區(qū)域通常山高路險(xiǎn)、交通不便，同時(shí)植被發(fā)育、通視條件差。尤其是雅魯藏布江下游河段、金沙江中上游河段、雅礱江中上游河段等未來水電開發(fā)的熱門地區(qū)相應(yīng)問題將更加突出。無人機(jī)在水電行業(yè)中也逐步開始使用，但主要用于地形測(cè)繪、遙感、環(huán)水保、庫區(qū)巡視等用途。雅魯藏布江下游河段、金沙江中上游河段、雅礱江中上游河段等地區(qū)，人跡罕至、地形條件極其復(fù)雜、自然環(huán)境極其惡劣，依靠人力開展重要地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查極其困難，即便能開展調(diào)查的區(qū)域也通常難度巨大或存在安全隱患，地質(zhì)調(diào)查工作存在諸多困難和制約因素。鑒于無人機(jī)具有快速機(jī)動(dòng)、操作簡(jiǎn)單、使用成本低、危險(xiǎn)性小、能獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于高山峽谷、植被發(fā)育地區(qū)、高寒地區(qū)等人力難以工作的地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)利用無人機(jī)加載的外部設(shè)備也可以獲取地質(zhì)專業(yè)所需資料。這對(duì)無法展開現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工作或開展地質(zhì)工作難度巨大的地區(qū)如何有效獲取地質(zhì)資料具有十分重要的意義，以此解決人力無法開展地質(zhì)調(diào)查的現(xiàn)狀，彌補(bǔ)完善地質(zhì)資料，滿足工程需求。

2無人機(jī)航攝系統(tǒng)基本特征

本次應(yīng)用試驗(yàn)時(shí)采用購買的大疆S1000無人機(jī)。

2．1安全穩(wěn)定大疆

S1000無人機(jī)采用V型8旋翼設(shè)計(jì)，在提供充裕動(dòng)力的同時(shí)做到了動(dòng)力冗余，配合DJI飛控使用時(shí)，即使某一軸被意外停止工作也能最大幅度保證飛機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)。機(jī)身板內(nèi)部集成了含DJI專利同軸接頭的電源分布設(shè)計(jì)，高效、可靠、安裝方便，用戶不需要做任何焊接工作;主電源線選用AS150防火花插頭與XT150的組合。從中心板到機(jī)臂、起落架等多處均使用全碳纖維材料，系統(tǒng)在低自重的基礎(chǔ)上做到了最高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2．2便攜、易用

所有機(jī)臂均可向下折疊、配合1552折疊槳，可使整機(jī)運(yùn)輸體積最小化，方便運(yùn)輸攜帶。用戶只需抬起機(jī)臂、鎖緊機(jī)臂卡扣、給系統(tǒng)上電，就使S1000進(jìn)入了飛行就緒狀態(tài)，大大縮短每次飛行的準(zhǔn)備時(shí)間。中心架在提供3組XT60供電插座的同時(shí)，還預(yù)留了8處設(shè)備安裝位，系統(tǒng)安裝變得更簡(jiǎn)單整潔。

2．3操控性

所有機(jī)臂采用8°內(nèi)傾和3°側(cè)傾設(shè)計(jì)，可使飛行器在橫滾和俯仰方向更加平穩(wěn)、在旋轉(zhuǎn)方向更加靈活。力臂內(nèi)置40A高速電調(diào)、使4114pro電機(jī)在配合1552高效折疊槳工作在6S電源時(shí)，獲得單軸最大近2．5kg的強(qiáng)勁推力輸出，充足的動(dòng)力會(huì)讓用戶更加隨心所欲。2．4其他云臺(tái)安裝架下移設(shè)計(jì)，集合系統(tǒng)標(biāo)配收放起落架，給鏡頭以更廣闊的拍攝視角。整機(jī)自重約4kg，最大起飛重量約11kg，可輕松搭載5D級(jí)別全套拍攝設(shè)備，在配合6S15000mAh的電池時(shí)，可獲得長(zhǎng)達(dá)15min的續(xù)航時(shí)間，有效作業(yè)時(shí)間約12min。

3大橋溝泥石流基本地質(zhì)條件

大橋溝位于雅礱江左岸，為雅礱江一級(jí)支流，溝口位于擬建官地水電站大壩下游約3．5km處，溝口堆積扇扇緣長(zhǎng)約400m，扇軸長(zhǎng)450m左右。流域總體近南北向展布，南寬北窄，略呈矩形，南北長(zhǎng)21km，東西寬14．5km，流域面積約170km2，其中匯水面積147．889km2，占流域面積的86．96%;主溝縱長(zhǎng)為26．12km，縱坡坡降為97．06‰。流域四面均為由近3000m及3000m以上中高山所形成的分水嶺，其中東側(cè)以北西向牦牛山為分水嶺，與安寧河流域相隔。南、北、西側(cè)為與雅礱江主流或其次級(jí)支流的分水嶺。源區(qū)最高海拔約3720m左右，溝口高程約1200m，高差約2500m。主溝兩側(cè)支溝眾多，呈明顯的“樹丫”狀結(jié)構(gòu)。大橋溝流域內(nèi)地層呈近SN～NNW向展布，從東至西出露地層主要有印支期斜長(zhǎng)花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖(r051)、三疊系上統(tǒng)白果灣群(T3bg);上震旦系觀音崖組(Zbg);上震旦系燈影組上段地層(Zbdn1);松林杠群玄武巖組(SLG);志留系下統(tǒng)龍馬溪組(S1l);志留系中統(tǒng)石門坎組(S2S);泥盆系中統(tǒng)(D1－3)及石炭系中統(tǒng)威寧組(C2w)等。大橋溝溝流域內(nèi)植被總體茂盛，且以針葉闊葉混交林及高山灌木叢為特點(diǎn)，覆蓋率達(dá)90%。

4無人機(jī)航攝成果

4．1地質(zhì)要素獲取

利用無人機(jī)和地面輔助測(cè)量手段，獲取相關(guān)照片影像和定位信息流。同時(shí)，以圖像處理技術(shù)、空中三角測(cè)量技術(shù)、攝影測(cè)量技術(shù)和圖像識(shí)別技術(shù)手段為依托，利用無人機(jī)影像后期處理軟件(如PIX－4Dmaper、Photoscan等)初步獲得全景地形地貌景象圖、三維地形等地形地貌和地質(zhì)信息。本次以官地電站大橋溝泥石流溝口泥石流為依托，應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，開展大橋溝溝口泥石流的應(yīng)用試驗(yàn)，利用后處理軟件(Photoscanpro、GOCAD等)，利用官地大橋河溝泥石流進(jìn)行三維立體空間真彩色模型進(jìn)行地質(zhì)邊界的獲取，生成生產(chǎn)需要的工程地質(zhì)平面圖、工程地質(zhì)剖面圖、三維地質(zhì)可視圖和解譯分析。

4．2航攝成果根據(jù)無人機(jī)航攝，取得官地大橋溝泥石流航攝圖(見圖1)、利用官地大橋河溝泥石流航測(cè)照片生成工程地質(zhì)地形(見圖2)、工程地質(zhì)剖面(見圖

3)、GOCAD三維模型(見圖4)。

4．3航攝解譯成果分析

地質(zhì)災(zāi)害作為一種特殊的不良地質(zhì)現(xiàn)象，無論是滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害個(gè)體，還是由它們組合形成的災(zāi)害群體，在圖像上呈現(xiàn)的形態(tài)、色調(diào)、影紋結(jié)構(gòu)等均與周圍背景存在一定的區(qū)別。地質(zhì)災(zāi)害解譯基于災(zāi)害類型的地學(xué)原理及形態(tài)特征進(jìn)行識(shí)別，需對(duì)地質(zhì)災(zāi)害有基本認(rèn)識(shí)。泥石流判讀主要通過溝道內(nèi)松散固體物質(zhì)的辨識(shí)獲得;崩塌表現(xiàn)為陡直的后壁及下部的堆積物;滑坡多呈花斑色調(diào)特征較為明顯。識(shí)別地災(zāi)類型后，在圖像上按照災(zāi)害體各要素的形態(tài)特征圈出邊界。最后可獲得更加準(zhǔn)確的災(zāi)害置、邊界及面積等基礎(chǔ)資料，以指導(dǎo)地災(zāi)防治工作。(1)通過解譯，試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要有泥石流、崩塌、斜坡變形破壞等類型;(2)泥石流溝口有新沖出物，厚度不大，方量不大。兩側(cè)山體總體穩(wěn)定，植被覆蓋較好，渣場(chǎng)穩(wěn)定，渣場(chǎng)坡腳未見明顯淘刷，但溝壑仍見下切跡象。沖出物來源以物理類型居多，受風(fēng)化卸荷影響，坡面發(fā)育有松散的崩坡積物，汛期易隨地表水沖出，坡腳和兩側(cè)山坡坡面都可明顯易見。另外物質(zhì)來源主要為人類活動(dòng)(修筑道路棄渣)所致;(3)右岸發(fā)育的一崩坡積體，受前緣切腳影響，邊界有變形跡象，尤以上游側(cè)邊界變形較為明顯(見圖5)。初估該部位方量不大，物質(zhì)組成以崩積的塊碎石為主。可以利用三維模型進(jìn)行方量估算;(4)根據(jù)大橋溝溝口泥石流發(fā)育情況推測(cè)溝內(nèi)泥石流總體不活躍，若有效采取多種工程措施和生物措施，在流域內(nèi)對(duì)山水林田統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理，將極大地減少泥石流的危害。

5地災(zāi)災(zāi)害復(fù)核

大橋溝流域物理地質(zhì)現(xiàn)象類型多，除正常風(fēng)化卸荷外，崩塌、滑坡及泥石流均有分布，不過以崩塌為主，其中以大橋溝溝口～小河溝溝界處河段最為普遍，段內(nèi)崩塌落石發(fā)育，再加之修筑公路后，進(jìn)一步導(dǎo)致開挖路塹邊坡崩塌范圍擴(kuò)大，目前尤其在大橋溝右岸山坡崩塌落石較普遍。調(diào)查區(qū)基巖內(nèi)的地下水總體不發(fā)育，溝內(nèi)水流主要靠大氣降水補(bǔ)給。大氣降水部分順坡面流入溝中，大部分滲入崩坡積物中形成孔隙水。斜坡坡面崩坡積中的孔隙水是保證沖溝常年流水的主要源泉。大橋溝內(nèi)人類活動(dòng)較頻繁，主要表現(xiàn)為修筑山區(qū)公路。地質(zhì)災(zāi)害復(fù)核成果與無人機(jī)航攝解譯成果基本一致，驗(yàn)證了無人機(jī)在水電工程地質(zhì)調(diào)查中是可行和有效的，無人機(jī)可以開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等。

6結(jié)論

(1)試驗(yàn)應(yīng)用證明，無人機(jī)具有成像分辨率高、數(shù)據(jù)獲取靈活等優(yōu)點(diǎn)，無人機(jī)在水電工程地質(zhì)調(diào)查方面亦有較大的發(fā)展空間;(2)應(yīng)用試驗(yàn)解譯結(jié)果與實(shí)地調(diào)查結(jié)果較吻合，驗(yàn)證了無人機(jī)在水電工程地質(zhì)災(zāi)害中的可行性與有效性;(3)根據(jù)大橋溝溝口泥石流發(fā)育情況推測(cè)溝內(nèi)泥石流總體不活躍;(4)今后可以利用間期飛行成果，對(duì)泥石流溝口堆積情況進(jìn)行對(duì)比分析，分析和評(píng)估泥石流發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn):

［1］韓文權(quán)，任幼蓉，趙少華．無人機(jī)遙感在應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害中的主要應(yīng)用［J］．地理空間技術(shù)，2011，9(5)．

［2］高嬌嬌，閆宇森，盛新蒲，等．無人機(jī)遙感在西氣東輸管道地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用［J］．水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2010，37(6)．

［3］吳振宇，馬彥山．無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用［J］．寧夏工程技術(shù)，2012，11(2)．

［4］周文生，吳振宇，劉海燕．無人機(jī)遙感在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用［J］．地下水，2014，36(2)．

［5］李定松．無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］．北京測(cè)繪，2015(4)．

［6］尹鵬飛，尹球，陳興峰，等．無人機(jī)航空遙感技術(shù)在震后災(zāi)情調(diào)查中的應(yīng)用［J］．激光與光電學(xué)進(jìn)展，2010．

［7］張啟元．無人機(jī)航測(cè)技術(shù)在青藏高原地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用［J］．青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，33(2)．

［8］肖波，朱蘭燕，黎劍，等．無人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中的應(yīng)用研究［J］．價(jià)值工程，2013．

第2篇

關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害、物探技術(shù)、地裂縫

中圖分類號(hào)： F407.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

結(jié)合地裂縫地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查區(qū)的地球物理前提條件、需要解決的地質(zhì)問題及地質(zhì)調(diào)查成果，有針對(duì)性地并經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后選擇合理、有效、經(jīng)濟(jì)的物探方法。主要指導(dǎo)思想為以點(diǎn)帶面，重點(diǎn)突破。開展綜合物探工作。研究地裂縫在垂直方向向下延伸發(fā)育特征以及與下伏基巖斷裂構(gòu)造的聯(lián)系，分析地裂縫的成因，探討形成地裂縫形成的主要因素。最終選擇了瞬態(tài)瑞利面波法、地震映像方法技術(shù)。

1、地球物理技術(shù)方法

1. 1、地震映像

地震映像法是繼反射波多次覆蓋技術(shù)后，近年來發(fā)展的一門工程物探新技術(shù)，通過采用固定的偏移，一發(fā)多收的方式探測(cè)巖土介質(zhì)性質(zhì)，是以物性差異為基礎(chǔ)的地球物理勘查方法，其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，不需做動(dòng)校正處理。因此，不存在由于動(dòng)校正造成的波形拉伸畸變或近地表廣角反射引起的畸變。通常把野外采集的地震波形記錄在計(jì)算機(jī)上經(jīng)過道編輯、能量補(bǔ)償、濾波、拼接、時(shí)深轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理。對(duì)反射能量以不同的、可變換的顏色表示，即可直觀地反映出地質(zhì)體的變化特征和形態(tài)，已廣泛應(yīng)用于淺層地質(zhì)勘查中，并獲得了良好的應(yīng)用效果。本次地質(zhì)調(diào)查主要用于對(duì)地裂縫的精細(xì)探測(cè)，從另一個(gè)物探技術(shù)角度來相互驗(yàn)證。消除物探技術(shù)方法的多解性。

地震映像法采用人工豎向擊發(fā)縱波，多個(gè)不同主頻率的檢波器一起接收，可以形成同一測(cè)線的對(duì)比與定量解釋。針對(duì)地裂縫局部重點(diǎn)部位，垂直地裂縫走向布設(shè)剖面，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用SWS-4道地震儀，復(fù)式多道觀測(cè)系統(tǒng)。采用固定偏移距10m，點(diǎn)距5m，儀器采樣間隔0.5ms，采樣點(diǎn)數(shù)1024。記錄長(zhǎng)度512ms。采用落錘震源，下部墊鐵板。配備L10、L40、L100型檢波器和地震電纜接收。在地表地裂縫出露處采用小點(diǎn)距2m增加采集數(shù)據(jù)量，便利于在時(shí)間剖面上準(zhǔn)確識(shí)別地裂縫的空間賦存與向下部延伸情況。

1. 2、瑞利面波法

瑞利面波法是一種利用瑞利面波的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特征，進(jìn)行地裂縫地質(zhì)調(diào)查的地球物理勘探方法。在地面上豎向激震時(shí)，會(huì)在其表面附近產(chǎn)生瑞利面波。而瑞利面波有三個(gè)與地裂縫地質(zhì)調(diào)查有關(guān)的重要特征:

(1)面波在自由表面附近傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在波傳播方向的垂直平面內(nèi)振動(dòng)，振幅隨深度呈指數(shù)函數(shù)急劇衰減，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)軌跡以波傳播的方向或反方向的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。

(2)面波的水平和垂直振幅從彈性介質(zhì)的表面向內(nèi)部呈指數(shù)減小，大部分能量損失在1 /2波長(zhǎng)的深度范圍內(nèi)，這說明面波某一波長(zhǎng)的波速主要與深度小于1 /2波長(zhǎng)的地層物性有關(guān)。

瑞利波的勘探效果與工作中選取的參數(shù)、野外工作經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。工區(qū)部分地表?xiàng)l件復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集采用縱向排列接收瑞利波。首先作現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)場(chǎng)地情況，選取合適的工作參數(shù)，在本次勘探工作中采用偏移距10m，道間距1m，點(diǎn)距5m，采樣間隔0.5ms，采樣點(diǎn)數(shù)1024。瑞利波的勘探效果也與激發(fā)能量和頻率密切相關(guān)，要求單次激震有較寬的頻譜范圍和一定的能量。經(jīng)野外反復(fù)試驗(yàn)，震源采用了63.5kg標(biāo)貫重錘，由人工用三角架、倒鏈吊起，距離地表2~3m高處落下震擊地表。接收采用了4Hz檢波器接收，采集道數(shù)12道，全通濾波方式，效果較佳。

2、綜合物探成果解釋分析

物探資料的野外采集是整個(gè)物探工作的關(guān)鍵保證，物探資料的內(nèi)業(yè)整理也極其重要，而物探成果的地質(zhì)解釋，即物探成果轉(zhuǎn)化為地質(zhì)成果則是整個(gè)物探工作的落腳點(diǎn)，是物探工作的重中之重。

由圖1可以看出利用不同頻率的檢波器接收，相對(duì)于同一地層卻有不同的反映特征，其原因在于4Hz與40Hz的檢波器對(duì)地層有不同的分辨率。結(jié)合工程地質(zhì)調(diào)查該測(cè)線后段為砂層松散巖土體，4Hz低頻檢波器接收波長(zhǎng)分辨不出該砂層。符合低頻穿透深度深，高頻穿透深度淺的客觀規(guī)律。從圖中可以非常清晰地看出地裂縫分布位置以及兩種不同檢波器接收得到的有效對(duì)比。地震反射波在巖土層傳播過程中，振幅的衰減程度、頻譜的變化也都反映出巖土層的物理性質(zhì)的變化。利用人工激發(fā)的地震反射波，從地表向地下深部傳播過程中，遇到地層分界面或不整合面時(shí)，由于反射效應(yīng)的原因，同時(shí)因地層的吸收濾波作用，波動(dòng)經(jīng)反射到達(dá)地面時(shí)，對(duì)淺部異常部位反映清晰，分辨率較高，工作效率也較高，成果直觀。對(duì)調(diào)查區(qū)地裂縫研究反射波組表示的第四系地層淺部界面形態(tài)及地裂縫的縱向延伸情況，解釋出地層結(jié)構(gòu)變化，分析地裂縫在垂直方向的發(fā)育特征，表明了該方法的有效性和實(shí)用性，提升了調(diào)查精度與準(zhǔn)確性。

圖2、圖3是根據(jù)實(shí)測(cè)頻散曲線的變化規(guī)律(斜率、拐點(diǎn)等特征)進(jìn)行的地層、異常部位劃分。主要參照地層速度參數(shù)，將測(cè)線各個(gè)點(diǎn)面波速度相近的劃分為同一層。

瑞利波勘探是按波速的變化來劃分地層的，或者說是按土的物理動(dòng)力學(xué)性質(zhì)劃分的，不同于鉆探按土的地質(zhì)成因、顆粒級(jí)配及塑性指數(shù)來劃分地層。在地質(zhì)體的地裂縫部位，因其裂隙發(fā)育、松散，相對(duì)于周邊原狀土體波速高低形成異常差異，據(jù)此可以圈定地裂縫位置與空間分布狀態(tài)。依據(jù)瑞利波勘探線上的各個(gè)單點(diǎn)瑞利波頻散曲線圖資料，按照面波速度變化規(guī)律勾勒出該測(cè)線的物性速度界面，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料作進(jìn)一步分析比較，采用專業(yè)處理軟件構(gòu)繪成的面波勘探彩色成果圖，推斷解釋地裂縫的位置及向下部延伸情況經(jīng)探槽驗(yàn)證，對(duì)應(yīng)得很好。

本項(xiàng)調(diào)查工作各地的面波速度與勘探深度不近一致，徐水地區(qū)面波速度較高，一般在120~450m/s，勘探深度可達(dá)40m，此外在圖2左邊即西側(cè)20m處，雖然地表沒有地裂縫出露，但根據(jù)等速度地層剖面，這一異常位置反映為潛在的地裂縫、破碎帶或地層相變位置，反映了物探技術(shù)的多解性。需要其他技術(shù)手段來驗(yàn)證。饒陽面波速度僅為100~250m/s，勘探深度約20m。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)調(diào)查物探測(cè)試點(diǎn)在地理位置跨度大，由北向南、從山前及沖擊平原，巖土體密實(shí)度由密實(shí)向松散過渡，符合客觀規(guī)律。造成地表裂縫的地質(zhì)原因很多，物探勘查取得了高質(zhì)量的直觀圖像，也充分說明本次在該區(qū)域投入面波勘探方法是行之有效的。

通過綜合物探的實(shí)測(cè)以及結(jié)合區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、鉆探、槽探資料分析認(rèn)為:發(fā)生地裂縫的位置與沉積層下伏基底構(gòu)造、斷層活動(dòng)和第四系地層巖性及巖相條件所構(gòu)成的薄弱地域有聯(lián)系。處于基底構(gòu)造復(fù)雜，地震活動(dòng)頻發(fā)的地質(zhì)環(huán)境和大量開采地下水，引起地下水力波動(dòng)，含水土層失水收縮差異變形面形成大面積地面沉降的人文活動(dòng)背景，構(gòu)成地裂縫發(fā)生、延伸發(fā)展的自然內(nèi)應(yīng)力和人文外應(yīng)力疊加促動(dòng)的復(fù)合作用，是現(xiàn)今華北平原地裂縫生成發(fā)育所反映的綜合作用結(jié)果與成因模式。

綜合物探方法用于解決地裂縫地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查具有高效、數(shù)字化、全面、直觀完整等優(yōu)點(diǎn)，尤其在確定出露地裂縫是傳統(tǒng)的技術(shù)方法所無法具備的優(yōu)勢(shì)。但是，在確定隱伏地質(zhì)體異常部位，判定該異常為地裂縫、破碎帶及地層相變物探方法目前仍存在一些難以解決的技術(shù)問題，例如多解性等。為使綜合物探方法更加完善，更好地用于地裂縫地質(zhì)調(diào)查，有待于進(jìn)一步地深入研究和方法實(shí)驗(yàn)。

3、結(jié)語

總之，鑒于地裂縫的地質(zhì)調(diào)查是一項(xiàng)難度較大的實(shí)際問題，調(diào)查成果的精度直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)的安危，所以在應(yīng)用物探方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)查時(shí)，地球物理前提條件一定要適宜;十分重要的是要進(jìn)行一定量的實(shí)地試驗(yàn)工作，慎重選取合適的各種技術(shù)參數(shù)，以確保物探方法的有效性。由于地裂縫地質(zhì)調(diào)查的復(fù)雜性，所以在應(yīng)用物探方法時(shí)，應(yīng)充分掌握調(diào)查區(qū)內(nèi)的地質(zhì)資料，同時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮地質(zhì)調(diào)查與鉆探資料的作用，最大可能地消除物探方法本身存在的多解性。

參考文獻(xiàn):

第3篇

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù)；地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查；監(jiān)測(cè)

前言

遙感（RemoteSensing）作為一門綜合性的技術(shù)，已經(jīng)使人們從傳統(tǒng)近景攝影測(cè)量到大范圍的空間信息采集成為現(xiàn)實(shí)。隨著傳感器技術(shù)、航空航天和通訊技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代遙感技術(shù)已經(jīng)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，進(jìn)入動(dòng)態(tài)、快速、準(zhǔn)確、多途徑獲取信息的新階段，并在一定程度上能大大提高地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)測(cè)的效率和精度。

1 我國地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)的成長(zhǎng)歷程

遙感技術(shù)在國外發(fā)展比較早，對(duì)于我國而言，遙感技術(shù)的使用起步相對(duì)較晚，但是發(fā)展速度尤其是在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的使用發(fā)展很快。上世紀(jì)八十年代初，湖南省率先利用遙感技術(shù)在洞庭湖地區(qū)開展了水利工程的地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及監(jiān)測(cè)工作。此后，國土管理總局（國土資源部前身）先后在紅水河龍灘電站、長(zhǎng)江三峽庫區(qū)開展了大規(guī)模的區(qū)域性滑坡、泥石流遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)；上個(gè)世紀(jì)九十年代起，青藏鐵路、京九鐵路在前期規(guī)劃評(píng)估中和后期施工中地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查技術(shù)也發(fā)揮了不可小視的作用。世紀(jì)末期在全國范圍內(nèi)開展的“省級(jí)國土資源遙感綜合調(diào)查”工作中，各省都設(shè)立了專門的“地質(zhì)災(zāi)害遙感綜合調(diào)查”課題，主要是識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害微地貌類型及活動(dòng)性，評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)大型工程施工及運(yùn)行的影響等。特別是近年在杭州灣跨海大橋和京滬、武廣和鄭西高鐵重大工程論證中，都開展了工程地質(zhì)遙感調(diào)查工作。

近些年來隨著科技的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。三十年的學(xué)習(xí)實(shí)踐，總結(jié)了一套較為合理有效的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查方法，已基本完成了示范性實(shí)驗(yàn)階段，正走向全面推廣的實(shí)用性階段。遙感技術(shù)應(yīng)用地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，已取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。充分利用航空航天遙感、差分干涉雷達(dá)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)及其集成技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，是未來遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)體系在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)測(cè)發(fā)展方向。

2 地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

2.1 在突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生主要受制于地層巖性、構(gòu)造展布、植被覆蓋、地形地貌以及大氣降水強(qiáng)度等要素。一般情況下，巖性脆弱、構(gòu)造發(fā)育、植被稀疏、地形陡峻的地段，在強(qiáng)降水過程中容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。遙感技術(shù)有宏觀性強(qiáng)、時(shí)效性好、信息量豐富等特點(diǎn)，不僅能有效地監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)天氣狀況進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，研究查明不同地質(zhì)地貌背景下地質(zhì)災(zāi)害隱患區(qū)段，同時(shí)對(duì)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害也能進(jìn)行實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的災(zāi)情調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和損失評(píng)估。因此，作為地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)防和治理的一條有效途徑，就是開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，為國土資源決策和規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)、災(zāi)后重建提供可靠依據(jù)；對(duì)危害性嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，避免重大地質(zhì)災(zāi)害事件的發(fā)生。遙感技術(shù)無疑會(huì)在這一工作中發(fā)揮重要作用。 二零一零年六月二十一日，江西持續(xù)暴雨，導(dǎo)致省內(nèi)第二大河撫河的唱?jiǎng)P堤決口。唱?jiǎng)P堤決口后，前方搶先指揮部立即利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，獲得了準(zhǔn)確的洪水分布情況（下圖為撫河流域暴雨前后的衛(wèi)星遙感影像）。正是遙感科學(xué)技術(shù)的保證，使得撫河地區(qū)彩色遙感攝影工作開展迅速而高效，一手的信息資料，為洪澇災(zāi)區(qū)損失調(diào)查與監(jiān)測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保證。

2.2 土地沙漠化遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)

二OO七年國土資源部的《中國國土資源公報(bào)》顯示，全國耕地十八點(diǎn)二六億畝，全國耕地凈減少六十一點(diǎn)零一萬畝，耕地減少速度趨緩，確保十八億畝耕地紅線的形勢(shì)依然嚴(yán)峻。土地是人類賴以生存的根本。但由于對(duì)土地資源的過度開發(fā)利用，天然植被減少以及自然因素的作用，土地荒漠化現(xiàn)象不斷加劇。目前，我國荒漠化土地面積約為260萬km2，荒漠化面積已經(jīng)占到國土面積的27%，而且每年還在以約2400km2的速度擴(kuò)大。進(jìn)行土地荒漠化的動(dòng)態(tài)調(diào)查和監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為當(dāng)前一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。遙感技術(shù)具有信息量大、觀測(cè)范圍廣、精度高和速度快的特點(diǎn)，其實(shí)效性和動(dòng)態(tài)性更是傳統(tǒng)的資源環(huán)境調(diào)查和監(jiān)測(cè)所難以比擬的。隨著我國遙感技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在中國新疆等地荒漠化的形成機(jī)制、發(fā)展過程、分布規(guī)律和演變趨勢(shì)等研究工作中，遙感技術(shù)發(fā)揮了不可替代的作用（下圖為新疆塔克拉瑪干沙漠和東北大興安嶺地區(qū)衛(wèi)星照片）。據(jù)遙感圖像的形狀特性、大小特征、色調(diào)特征、陰影特征、紋理特征、位置布局特征和活動(dòng)特征判讀衛(wèi)片的不同植被狀況。

我國自上世紀(jì)八十年代到九十年代初開展的地表覆蓋動(dòng)態(tài)區(qū)域分布規(guī)律的研究，由于地表覆蓋度在很大程度上取決于地表的植被狀態(tài)，利用反映植被覆蓋度和生長(zhǎng)狀況差異的關(guān)系，即植被指數(shù)（NDVI），很容易反映出當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w情況。

2.3 在地震研究中的應(yīng)用

自上世紀(jì)七八十年代以來，遙感技術(shù)在地震、區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性及工程地震、現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及地震形成機(jī)制方面有了一定的發(fā)展。地震是地殼內(nèi)部應(yīng)力積累和突然釋放，地殼破裂活動(dòng)的一種表現(xiàn)形式。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。地震的發(fā)生往往導(dǎo)致滑坡、泥石流、崩塌等次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。查明區(qū)域活動(dòng)性構(gòu)造的分布，常常是區(qū)域地質(zhì)災(zāi)調(diào)查工作中的首要內(nèi)容。使用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)地震災(zāi)情，可以快速及時(shí)了解地震災(zāi)情，及時(shí)監(jiān)控次生地質(zhì)災(zāi)害，為搶險(xiǎn)救援行動(dòng)提供指導(dǎo)。采用多平臺(tái)、高分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地震后災(zāi)情及次生地質(zhì)災(zāi)害的快速調(diào)查，可以及時(shí)為抗震救災(zāi)與災(zāi)后重建工作提供十分重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2008年5月12日四川省汶川地區(qū)發(fā)生8級(jí)大地震，中國國土資源航空物探遙感中心迅速成立了震情遙感調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)組和后方組。現(xiàn)場(chǎng)組采用高空遙感飛機(jī)沿都江堰 ― 漩口鎮(zhèn) ― 映秀鎮(zhèn) ― 緬鎮(zhèn) ― 汶川縣 ― 茂縣進(jìn)行了航空遙感飛行，獲取了這些地區(qū)的高分辨率航空遙感圖像數(shù)據(jù)。

經(jīng)初步解譯發(fā)現(xiàn)，由地震引發(fā)的崩塌、滑坡及泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害十分嚴(yán)重，全區(qū)坡面泥石流21處，估算總面積為8323488 m2，約占本區(qū)全部面積的 36%；崩滑14處，總面積約 2290081 m2，約占本區(qū)全部面積的10%；滑坡13處，估算總面積為 2439352 m2，約占全部面積的 11%。這些調(diào)查數(shù)據(jù)為后來的抗震救災(zāi)工作的開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的發(fā)展趨勢(shì)

在我國，隨著科技的飛速發(fā)展，尤其是近年來航空航天技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)動(dòng)態(tài)、快速、準(zhǔn)確、和多手段提供對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的新手段。新型傳感器的不斷出現(xiàn)，且能夠在航空航天遙感平臺(tái)上獲得不同空間分辨率、空間分辨率和光譜分辨率，這種多學(xué)科的技術(shù)融合并與全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）融合形成新的傳感器。正是這一批新型傳感器的誕生和遙感技術(shù)處理理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，可以迅速獲取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)的航空影像資料，制作正射影像圖和三維仿真影像，為地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和災(zāi)情評(píng)估工作提供基礎(chǔ)資料。自 21世紀(jì)初起，采用了“數(shù)字滑坡技術(shù)”和高分辨率遙感數(shù)據(jù)，利用3S（RS、GIS、GPS）技術(shù)，快速獲取基礎(chǔ)資料，并結(jié)合地質(zhì)、地形、鉆探、物探等地面、地下調(diào)查資料，形成滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的三維空間表達(dá)，并依此為基礎(chǔ)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)分析，將成為今后一段時(shí)間內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害遙感技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，人與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展成為當(dāng)代中國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)建設(shè)的主旋律。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)濟(jì)危險(xiǎn)性評(píng)估，也將成為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育環(huán)境遙感調(diào)查的重點(diǎn)。

4 結(jié)語

綜上所述，作為一門新興的高科技手段，用遙感技術(shù)來開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查已取得相當(dāng)?shù)氖招В揖哂泻艽蟮陌l(fā)展空間。隨著遙感技術(shù)理論體系的逐步完善和遙感圖像空間分辨率、時(shí)間分辨率與波譜分辨率的不斷提高，遙感技術(shù)必將成為地質(zhì)災(zāi)害宏觀調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、災(zāi)情評(píng)估和治理中不可缺少的手段之一。遙感技術(shù)所具有大面積的同步觀測(cè)、時(shí)效性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性、經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，隨著我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的逐步完善，也必將使遙感技術(shù)貫穿于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估和治理的全過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱述龍，張占睦.遙感圖像獲取與分析科學(xué)出版社，2000.