基于多元遥感技术的古滑坡识别与危险性评价研究

来源 :中国地质科学院 | 被引量 : 4次 | 上传用户:liyqi
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随着青藏高原东缘人类工程活动(铁路、公路、水电工程等)和极端天气不断加剧,古滑坡复活问题呈急剧上升趋势,造成的人员伤亡和经济损失日益严重。然而,由于古滑坡规模巨大、孕灾背景复杂,且常因遭受后期改造或沉积物覆盖,原有的滑坡外貌特征已模糊不清,绝大多数古滑坡还处于未知状态。因此,古滑坡及其复活问题一直是困扰重大工程规划建设和城镇安全的突出问题。近年来,多元遥感信息越来越广泛地应用于滑坡灾害研究。其中,面向对象分析(OBIA)和合成孔径雷达干涉测量(InSAR)都是滑坡判识和监测的高效技术,但是,如何利用OBIA及InSAR技术进行复杂艰险山区古滑坡判识及其复活早期识别,有效地提高滑坡监测预警和危险性评价的精度和时效性,仍是亟待探索和解决的问题。本文聚焦青藏高原东缘大渡河流域古滑坡及其复活相关的关键科学问题,在野外调查的基础上,采用多源遥感数据和多种数据处理方法,开展了古滑坡综合判识和发育规律研究;结合InSAR地表变形监测,开展了古滑坡复活的早期识别研究,提出了基于InSAR技术的古滑坡复活判据,揭示了典型古滑坡复活变形的时空特征及其影响因素;基于时序InSAR监测结果,完成了研究区滑坡动态危险性评价。取得如下主要成果:(1)利用高分辨率遥感影像开展了大渡河流域的滑坡信息提取与滑坡影像分类属性特征判别分析,发现古滑坡与新生滑坡在遥感影像的色调、光谱和纹理等方面有显著差异,并由此根据植被指数(NDVI)、亮度、地形粗糙度(TRI)和灰度共生矩阵熵(GLCM)等指标,提出了古滑坡综合遥感判识模型(GTVI)。利用时序InSAR技术(PS-InSAR与SBAS-InSAR)和D-InSAR技术对研究区地表变形监测,结合野外验证,共识别出100年以前形成的滑坡694处,其中体积大于100×10~4m~3的滑坡146处。(2)古滑坡在空间上主要沿大渡河干流和小金河两岸密集分布,在断裂两侧5km范围以内数量较多,随着距河流和断裂距离渐远,滑坡数量减少。在时间上,古滑坡的形成演化与河流阶地有较好的对应关系,在区域上受气候变化影响显著,时间跨度从10ka~40ka,集中分布于15~30ka,占到了总量的57.6%,新构造活动和地震造成不同区段的差异性,在强烈活动的断裂附近,古滑坡密集发育。(3)以InSAR监测结果为基础,定量分析了典型古滑坡复活的位移、速率等变化特征,基于斋藤原理,提出了古滑坡复活的三段式演化过程;结合PS-InSAR监测的累积位移-时间曲线,提出了将弹性变形与匀速变形之间的拐点作为古滑坡复活的起点标志、把匀速变形向加速变形转变的拐点作为复活失稳的标志,并基于此提出了大渡河流域典型古滑坡复活早期识别(失稳)的速度阈值,为高山峡谷区隐蔽型古滑坡复活的早期识别提供了新途径。(4)基于多种InSAR处理技术,开展了典型古滑坡复活的早期识别示范研究。利用Sentinel1数据和ALOS2数据,对格宗古滑坡、甲居古滑坡等典型古滑坡进行了地表位移监测,获取了2016年1月到2018年3月毫米级的地表变形结果,通过位移量分析、地表蠕滑特征分析和滑坡边界识别,划分了古滑坡复活的演化阶段。结合日降雨数据,提出了典型古滑坡复活地表变形分区、堆积特征与时空变形模式。(5)在系统分析滑坡与坡度、坡向、粗糙度、断裂带等影响因子之间关系的基础上,采用信息量法(IV)和逻辑回归模型(LR)开展了滑坡灾害易发性评价;结合时序InSAR技术,建立了滑坡危险性动态评价的矩阵模型,完成了大渡河流域滑坡危险性动态评价。评价结果表明,在集成InSAR位移速率结果进行危险性评价后,能对区域斜坡变形状态进行实时的评估,能够有效的降低滑坡危险性评价的误差,且通过野外调查验证,准确性和有效性较好。本文采用的研究思路、采用的技术方法和相关研究成果,对于青藏高原东缘复杂艰险山区古滑坡判识、古滑坡复活早期识别及区域地质灾害监测预警具有一定的指导作用和借鉴意义。
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