空天地一体化多源数据在县域地质灾害风险调查评价中的应用研究

姚远1，傅海洋2 （1.安徽工程勘察院有限公司，安徽合肥230011；2.安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽蚌埠233000） 摘要：为实现多源、多级地质灾害调查信息集成与应用，本文具体分析了利用空天地一体化技术在地质灾害风险调查评价中的应用。空天地一体化技术具体为遥感技术、无人机测绘和地面调查等方法在地质灾害风险调查评价中对地质灾害、孕灾条件等的识别和应用。空天地一体化调查技术的综合应用提高了地质灾害隐患识别的能力，对孕灾地质条件进一步的查明和为建立风险评价指标体系提供有力的支撑。本文通过运用空天地一体化多源数据对某县地质灾害风险进行识别研究，深化了空天地一体化多源数据在县域地质灾害风险调查评价中的适用性认识。关键词：一体化调查技术；遥感技术；无人机测绘；地面调查；应用识别中图分类号：P694；P66;P69文献标志码：A 质灾害隐患识别能力，查明孕灾地质条件，建立风险评价指标体系[1]。本文以某县域为例，通过运用空天地一体化多源数据对某县域地质灾害进行识别，深化空天地一体化多源数据在县域地质灾害风险调查评价中的适用性认识（图2）。 0引言 随着地质灾害发生频率的增加以及其影响范围的日益扩大，地质灾害的危害对人民的生命与财产安全构成了严峻的挑战。为了应对这一挑战，及时迅速判断地区地质灾害成灾模式，提出相应的风险管控对策建议，国内外开展了广泛的地质灾害风险调查评价研究。虽然已经取得了一些研究成果，但仍面临数据获取难、模型精度低、普适性窄等问题。 为解决这些问题，本文提出利用空天地一体化多源数据对地质灾害风险进行识别。具体为：空——利用遥感技术大范围识别正在变形的变形点的变形部位和变形程度；天——利用高分辨率无人机航拍进行隐患识别，识别边界条件、地表形态、影响范围、承灾体；地——全方位进行地面调查，利用剖面测量、钻探物探槽探、实验测试对隐患点精细刻画，识别变形特征、三维结构、潜在滑面、岩土体参数、稳定性分析等灾害特征（图1）。 空天地一体化综合应用的优势在于成果直观、资料直观、设备小型轻便、受地形影响小、大范围连续等。通过数据获取与预处理，利用提取的信息提高地 2基于空天地一体化数据的县域地质灾害风险识别 1空天地一体化多源数据概述 1.1遥感技术及其在灾害风险识别中的作用 遥感技术是通过航空或卫星收集电磁波信息并处理成像，以其宏观、动态、客观的优势，实现对远距离环境目标进行监测识别，以快速获取大量关于地质环境、地形地貌、地表覆盖等数据的技术，从而为变形点识别提供重要的信息来源。通过目视解译及ArcGIS空间分析方法可以对研究区地质灾害数据进行分析研究，确定地质灾害隐患点的发育特征与分布规律，并为其提供重要的预警和决策依据。 县域整体地形中部高，地貌类型分平原、丘陵（中部为丘陵）；主要地层为中新生界红层；断裂主要分布在县域东南部；研究区地处地震不发育区，抗震设防烈度县域西北部为Ⅵ度区、东南部为Ⅶ度区，地震动峰值加速度西北部为0.05g、东南部为0.10g；工程地质特征为中部丘陵区以较坚硬碎屑岩岩组为主，平原区土体为第四系黏土为主；含水岩组以红层裂隙孔隙水含水岩组、第四系全新统冲积孔隙含水岩组为主[2]。 1.2无人机测绘在地质灾害调查中的运用 2.1数据获取与预处理 无人机测绘技术在地质灾害调查中发挥着重要作用，该技术主要特点是高效、灵活、无损。无人机所获取的高精度、高分辨率的数字影像和地形数据，为地质灾害调查提供重要的数据支持，获得分辨率高、实时性强的图像数据，可以直观反映地灾点的地形地貌、发育特征，使得调查人员能够及时获取现场信息，提高调查工作的效率和精度。 在地质灾害风险识别中，数据获取和预处理是至关重要的第一步。我们采用了遥感技术、无人机测绘和地面调查相结合的方式，全面获取县域内的地质灾害数据。对县域以高分六号、高分二号等影像数据为主要数据源采用目视解译和人机交互的方法，获取地质灾害特征信息，对县域进行1∶50000遥感解译、1∶10000遥感解译以及验证，得出3个地质灾害解译点，并进行野外查证；利用无人机航拍技术进行专项地质灾害测绘、数字化成图4幅；地面调查通过物探、钻探、槽探、实验测试对重点区域进行详细勘查，进一步明确灾害点的性质和风险。 1.3地面调查的重要性及其在灾害风险评价中的应用 虽然遥感和无人机技术为地质灾害风险识别提供了重要的信息来源，但地面调查仍然不可替代。通过地面调查能够全面查清调查区孕灾地质条件、地质灾害分布特征及规律，辅以物探、钻探及山地工程等工作手段对单体地质灾害隐患点进行解剖，为科学地提出处置建议措施提供基础。 2.2灾害点的提取、分类与识别 基于空天地一体化调查技术的综合运用，通过遥感技术将重点调查区斜坡单元划分为345个[3]，为野外调查工作部署提供了数据和技术支撑。通过遥感 地质解译识别地质灾害与野外核查，结合无人机航拍技术与地面调查，对这些灾害点进行分类与识别，我们明确了它们的形成机理、成灾模式、基本特征、稳定性等。在此基础上，我们进一步分析了灾害点的发展趋势和可能的影响范围，为后续的风险评价提供了基础数据。 3.3遥感应用于县域地质灾害体解译 在县域地质灾害调查中，地质灾害体解译是通过高分辨率遥感影像数据结合地质解译资料，根据典型地质灾害体的遥感解译特征和标志，通过计算机遥感识别与人工交互结合的方式，获取地质灾害体细致的几何信息，例如灾害点的类型、边界、规模、形态及空间分布特征等信息，分析地质灾害的成因和发育规律。在遥感解译过程中，通常利用遥感解译标志来认识地质灾害及其属性信息[5]。 2.3地质灾害的分布规律与成灾模式 通过对县域内地质灾害点及历史灾害点的分布规律研究，我们发现灾害点在地理空间上呈现出一定的聚集特征。通过分析这些样本特征，从而建立该县域地质灾害的成灾模式，包括灾害的触发条件、影响范围和发展趋势等。该县域地质灾害分布在丘陵区，地质灾害类型主要有崩塌、滑坡，发育集中在中部丘陵、雨季，威胁对象主要为切坡建房居民、公路行人及景点游客等。 4空天地一体化调查技术遥感在风险管理中的应用创新 遥感技术在地质环境调查中是一个重要的因素，通过应用数据处理→特征提取→对象构建→灾害识别→精度评价完成遥感技术在地质灾害风险调查评价中的工作，为地质灾害防治提供基础数据。根据地质环境的主要特点是结合县域预警、地质灾害进行全面管理。遥感技术通过远程对变形点进行预警，工作人员能够结合遥感技术对图像进行处理，发现变形，提早预防，为地质环境预警提供隐患早期识别，圈定重大变形区和风险隐患点，为风险管控提供科学依据。 3空天地一体化调查技术中遥感对于县域地质灾害风险调查评价的优势 遥感利用卫星可以大面积同步观测，具有周期短、覆盖面广、时效性强的特点，同时具备数据综合性和可比性好的特点，应用广泛，具有较高的经济和社会效益。 5研究成果与存在问题 3.1遥感应用于研究区风险调查评价的早期识别 本次县域地质灾害风险评价工作中遥感应用方面为一大亮点，是一次突破。运用遥感技术进行隐患识别，初步圈定地质灾害隐患点（包括类型、范围、变形趋势），圈定重点变形区，深化地质灾害早期识别，并且基于遥感和数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据分析的初步解译与野外踏勘，核查遥感解译的隐患点和变形区，了解县域地质灾害风险调查的工作条件、地质环境复杂程度、揭露斜坡（露头情况）和已知地质灾害隐患点，为地面调查物探、钻探、槽探等工作布置提供依据[4]。 本次利用空天地一体化多源数据对地质灾害风险进行评价取得的研究成果为：查清了项目区风险底数，新发现隐患点1处、孕灾点2处；查明了县域地质灾害的发育特征、分布规律、影响因素，地质灾害主要以崩塌、滑坡为主，分布在丘陵区，影响因素主要为人类工程活动和降雨；划分了2个风险区，分别为低风险区和无风险区；根据调查结果，经分析研究提出了避让、勘查、监测、治理等风险管控措施[6]。 县域地质灾害形成原因主要以人工切坡建房为主，因此地质灾害规模相对较小、分布较为分散、发育规律不明显，而切坡建房坡度往往接近垂直，坡面在遥感影像中显示不够明显，难以判断灾害实际规模大小，往往需要结合色调、纹理、形态、高程以及周边环境来进行判断，所需野外验证工作量较多。 3.2遥感应用于县域孕灾地质背景的解译 综合运用高分辨率多光谱光学影像，在完成影像预处理的基础上，充分利用已有的地质资料，采用遥感目视解译和计算机智能提取相结合的方法，对地质要素进行必要的补充与修正，开展孕灾地质背景（地形地貌、地质构造、地层岩性、植被覆盖度、人类工程活动等）遥感解译，划分重点调查区斜坡单元，为编制地质灾害调查评价成果图提供遥感解译基础数据和技术支撑。 6结束语 基于对县域地质灾害空天地一体化多源数据的分析，我们查清并深入研究了灾害风险底数。通过对数据获取与预处理、灾害点提取、分类识别以及分布 规律和成灾模式的研究，为地质灾害防治工作提供了科学依据。然而，本研究在精确度和普适性方面仍存在一定的提升空间，未来我们将继续深入研究数据获取技术、风险评估模型和管控对策，以进一步提高评价的准确性和应用性。同时，本研究还深化了对空天地一体化多源数据在县域地质灾害风险调查评价中的适用性认识，为未来的研究和实践提供了有益参考。 小组办公室，2021.[2]安徽省地质矿产局.安徽省区域地质志[M].北京：地质出版社，1987.[3]侯金秋，王昌奇，刘刚，等.肥西县地质灾害风险调查评价报 告（1∶50000）[R].合 肥：肥 西 县 自 然 资 源 和 规 划 局，2023.[4]许强，董秀军，李为乐.基于天-空-地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警[J].武汉大学学报（信息科学版），2019，44（7）：957-966.[5]邓辉.高精度卫星遥感技术在地质灾害调查与评价中的应用[D].成都：成都理工大学，2007.[6]吴倩，吴伟，葛涛，等.合肥市地质灾害防治“十四五”规划（2021—2025年）[R].合肥：合肥市自然资源和规划局，2021. 参考文献： [1]自然资源部.第一次全国自然灾害综合风险普查技术规范：地质灾害风险调查评价技术要求（1∶50000）（试行）[S].北京：国务院第一次全国自然灾害综合风险普查领导 Research on application of space-air-ground integration multi-sourced datain county-level geological hazard risk survey and evaluation YAO Yuan1 and FU Haiyang2（1.Anhui Engineering Survey Institute Co.,Ltd,Hefei,Anhui230011,China；2.No.1 Institute of Hydrogeological and EngineeringGeological Exploration,Bureau of Geology and Mineral Exploration of Anhui Province,Bengbu,Anhui233000,China） Abstract:For achieving the integrated use of multi-sourced and multi-leveled geological hazard survey information,this paper analyzesthe application of space-air-ground integrated network technology in the survey and evaluation of geological hazard risks.This integratedtechnology refers to remote sensing,UAV surveyi