基于3S技术强震区地质灾害解译与危险性评价研究——以四川省北川县为例

摘要

2008年5月12日14时28 分，四川省汶川县映秀镇发生里氏8.0级强烈地震,地震波及大半个中国，受灾面积达10 万平方公里。汶川大地震触发了大量的崩塌滑坡地质灾害，据不完全统计，地震触发的地质灾害点2 万余处，总量估计在5万处以上。其中常见的四种地质灾害崩塌、滑坡、泥石流及不稳定斜坡占总数的97 ％以上。地震是诱发滑坡次生灾害的动力成因之一，每当强烈地震发生后，斜坡产生变形破坏，导致大量的滑坡产生，这些滑坡称之为“地震滑坡”。强地震作用将长期影响着斜坡的稳定性，特别是在雨季，地质灾害连绵不断，泥石流转为旺盛，主要原因是暴雨也引起大量的滑坡产生，这些滑坡称之为“暴雨滑坡”，因此暴雨也是诱发地质灾害的动力成因之一。
　　 目前对地震滑坡的研究主要集中于同发型地震滑坡的识别和特征研究，然而对震后降雨诱发的暴雨滑坡活动特征的动态分析较少，开展地震滑坡和暴雨滑坡两者之间产生的滑坡数量、面积、滑坡特征研究就更少了。鉴于目前国内尚未有针对强震区地震滑坡和暴雨滑坡进行动态对比分析的研究成果，论文基于地质学、地貌学、3S技术等相关学科理论及国内外研究进展及动态的基础上，通过对“5.12”汶川大地震强震区之一的北川县大量产生的地质灾害的野外调查基础之上，利用多时相、高分辨率的航片、P5、SPOT5卫星图像资料对北川全县进行地质灾害点状遥感解译以及对北川县典型区进行地质灾害面状遥感解译，建立强震区地质灾害遥感解译的判识特征，开展强震区北川县典型区的地质灾害动态分析，重点分析对比地震滑坡和暴雨滑坡数量类型特征，同时在完成对北川全县地质灾害点状解译的基础之上，开展强震区北川县地质灾害危险性评价方法与体系的研究，并建立强震区地质灾害危险性评价模式，可以快速有效的展开强震区地质灾害的快速评价。
　　 论文主要得到以下研究成果：
　　 （1）初步建立了较为系统的利用高精度遥感技术研究地质灾害的方法体系，结合崩滑流地质灾害的成因及图像形态特征（形态、色调、阴影、纹理等）修正和完善了地质灾害遥感解译的判别标志和解译方法，阐明了遥感技术在地质灾害研究中的优点和局限性。
　　 （2）利用多时相、高分辨率的航片、P5、SPOT5卫星图像，完成对北川县典型区进行了5.12 地震之前、5.12 地震之后、9.24 暴雨之后的单体滑坡、崩塌、泥石流和区域地质灾害数量和面积规模特征对比动态分析，表明：地震是诱发滑坡次生灾害的动力成因之一，每当强烈地震发生后，斜坡产生变形破坏，导致大面积滑坡；同时暴雨也是诱发滑坡次生灾害的动力成因之一，且暴雨诱发的地质灾害往往具有区域性、群发性、同时性、暴发性和成灾大的特点，结合两期影像对比9.24 暴雨诱发的地质灾害体面积是5.12 地震直接诱发滑坡面积的1/4 倍，随着时间的推移和降雨的发生，降雨引起的滑坡面积将持续增加；暴雨不仅诱发新的滑坡，而且促使原来地震滑坡复活，并扩大其面积，暴雨后地震滑坡面积扩大了原来面积的1/8 倍，同样随着时间的推移和降雨的发生，地震滑坡面积将持续扩大。
　　 （3）引入地质灾害的空间概率和时间概率概念，完善了地质灾害危险性概念。
　　 重点分析了地震诱发地质灾害分布与评价指标的空间分布量化关系和内在本质联系，并结合降雨诱发地质灾害因子进行了地质灾害危险性评价体系的构建。结果表明：高危险区一般与地质灾害分布密度有较好的对应关系，评价表明尽管高危险区面积仅占总面积的52.6％，但分布1682个地质灾害点，占灾害点总数的95.9％；北川县地质灾害危险性评价图表明地质灾害高危险区一般沿断裂线或者河流呈带状分布，说明地震诱发地质灾害有其自身特点，受发震断裂、河谷地形地貌等条件的控制。
　　 （4）建立指标量化敏感性统计模型，实现评价因子的定量化。本文在数学统计学基础之上建立的一种指标量化敏感性统计模型，指标量化敏感性统计模型是计算各指标因子属性的地质灾害点密度和总评价区的地质灾害点平均密度之间组合频率,以组合频率大小来确定其敏感性，并进行敏感度赋值。
　　 （5）建立了强震区地质灾害危险性评价模式，其基本流程为：包括数据采集与预处理→地质灾害遥感图像信息提取→地质灾害敏感性评价体系构建→地质灾害指标量化敏感性统计模型分析→地质灾害危险性评价体系构建（引入诱发因子）→地质灾害危险性评价→地质灾害危险性评价结果分区→地质灾害危险性评价结果成功率验证。