0  引言

    隨著西電東送等電力工程的發(fā)展壯大，國家電網(wǎng)安全遭受到前所未有的考驗，電塔基座的穩(wěn)定可靠是送電工程安全運行的必要保障。輸電線路工程地質(zhì)災害，因其具有發(fā)生頻率高、危害顯著的特征，已引起電力維護、建設保險等行業(yè)的高度重視，電力沿線的地質(zhì)災害情況要時刻監(jiān)視，做到實時的預警與預測，讓危害發(fā)生在可控范圍內(nèi)。

    得益于衛(wèi)星技術近年的發(fā)展，遙感在地質(zhì)災害調(diào)查監(jiān)測中變得舉足輕重^[1]。日本和歐洲等國家和地區(qū)已經(jīng)運用多時相高分遙感影像針對崩塌、泥石流等地質(zhì)災害問題進行長期監(jiān)測^[2]。滑坡、崩塌、泥石流等災害調(diào)查規(guī)范中，遙感調(diào)查處于先導位置，以高分影像作為信息處理底圖，并對多源數(shù)據(jù)進行融合分析，將提高野外勘探與驗查工作的效率和質(zhì)量^[3]。規(guī)劃輸電線路勘測了解區(qū)域內(nèi)情況的途徑少，地形圖只能概略反映部分宏觀信息，難以對沿線區(qū)域的微觀穩(wěn)定性和地質(zhì)條件狀況作出判斷。遙感技術領域高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應用，結(jié)合圖像解譯，使得對輸電線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)的微觀地貌（如地質(zhì)概況、水系分支、潛在地災及發(fā)育狀態(tài)）將會有較為清晰的認識。遙感影像解譯相較于傳統(tǒng)調(diào)查資料，在地物分類上具有顯著的特征，很容易將不同物質(zhì)分辨開。隨著遙感技術的進步，對于準確勾畫各類地物的分界線，提高解譯成果的可靠性具有重大意義。

    輸電線路為了將電力從發(fā)電廠通過高壓線路和塔架傳輸?shù)骄用駞^(qū)，其沿線分布為線性形狀，具有以輸電線路為中心線并且具有一定緩沖區(qū)的帶狀分布，沿線范圍隨線路長度遞增。本文研究水玉線輸電線路沿線的地質(zhì)災害穩(wěn)定性評價分析，保證輸電沿線的正常運營，對水玉線利用遙感解譯手段監(jiān)測預警、預測分析，起到貫穿項目、全局把握的作用。

1  研究區(qū)概況

1.1 自然地理

    水玉線220 kV送電線路全長157 km，共325基鐵塔，研究區(qū)位于遼寧省東北部，與吉林省西南邊界相接壤，經(jīng)度介于123.83°~125.28°，緯度介于41.39°~42.25°，研究區(qū)如圖1所示。全線97%處于山區(qū)，沿線海拔40 m～600 m，線路路徑沿線地形基本呈高-高-低分布。線路經(jīng)過地區(qū)較高的山有磨盤山、雞冠山、老鷂窩山、橫山、牛碲山等，其東側(cè)山脈隸屬長白山支脈的延伸部分。遼寧省位于歐亞大陸東部，屬中緯度地區(qū)，溫帶大陸性季風氣候顯著。

1.2  區(qū)域地質(zhì)

    水玉線之間大量交叉跨越，工程沿線巖土體類型多樣，水玉線輸電沿線平均海拔高，地質(zhì)災害發(fā)生頻繁，地貌地形極其復雜，滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育較全，對送電線路的主要組成部分即塔基的穩(wěn)定性構成極大威脅。

    研究區(qū)具有如下特點：地形地貌條件復雜；氣候條件豐富多樣、構造地質(zhì)活躍，導致一系列災害問題頻繁發(fā)生；沿線滑坡、泥石流、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象隨季節(jié)活躍；區(qū)域穩(wěn)定性差。除以上地形地質(zhì)條件外，災害還受工程切坡、采石采礦等人為因素影響。

2  地質(zhì)災害遙感解譯標志

    災害體的圖像識別一方面利用圖像信息的空間結(jié)構，如地物的形狀、紋理等；另一方面通過對圖像的光譜信息中的亮度值，結(jié)合地層巖石及微地貌、植被等景觀特征，建立地災體的不同解譯標志，再利用遙感信息的分類提取解譯標志，將巖性信息、地質(zhì)基礎構造、不良地質(zhì)及植被信息提取出來。下面簡要介紹地質(zhì)災害解譯標志和影像特征。

2.1  滑坡

    平面幾何形態(tài)、滑體內(nèi)部特征、地貌等標志。后壁一般呈現(xiàn)圍椅狀且角度陡峻，微觀地貌特征清晰，水玉線地質(zhì)結(jié)構較為穩(wěn)定，大多為不穩(wěn)定斜坡或者是不穩(wěn)定滑坡。不穩(wěn)定斜坡是指尚未處于極限平衡狀態(tài)的斜坡，在遙感影像上具有顯著的特征，一般較為平滑，以綠色和淡粉色為主。

2.2  崩塌

    崩塌在遙感影像上色調(diào)淺，在陡崖的一方有淺色調(diào)的錐狀地形，有粗糙感或呈花斑狀的錐形。有明顯的堆積體，一般不長植被或植被稀疏。在節(jié)理裂隙發(fā)育完全的堅硬巖石中，由其組成的峽谷陡岸與陡峻山坡上通常孕育崩塌，以往航片顏色的深淺判別容易漏判和誤判。中低分辨率的ETM和SPOT圖像上，人工建筑的物體不易識別，僅能識別規(guī)模較大的崩塌堆積體，但在高分辨率衛(wèi)星影像上顯示得非常清晰。崩塌堆積體因其解譯簡單，主要解譯標志如下：

    （1）位于陡峻的山坡地段，易發(fā)生于山坡處，上部陡，下部平緩，谷底或斜坡平緩地段常有堆積物，表面崎嶇不平，粗糙感明顯；

    （2）崩塌周圍有明顯的輪廓線，大部分處于遙感圖像的陰影范圍內(nèi)，不易辨別。崩塌峭壁色調(diào)同巖性相關，但多呈淺色調(diào)或接近灰白，不長植物，崩塌體上植被不發(fā)育，僅在老崩塌堆積體可見零星分布的植被；

    （3）當大規(guī)模崩塌堵塞了河床時，崩塌處上游由于積水形成小湖，而崩塌處的河流則在此處形成瀑布狀峽谷。

2.3  泥石流

    地質(zhì)外貌、植被、紋理、色調(diào)等標志。泥石流在影像上主要表現(xiàn)為頂部呈瓢形，山體坡度陡峻，巖石破碎表征強烈，巖石表面色調(diào)深淺各異，沖溝內(nèi)淺色松質(zhì)固體堆積，沖溝沒有溝槽，植被無法生長，長呈條帶狀扇形，輪廓不固定。在地形上具備山高溝深，地形陡峭，溝床縱度降大，泥石流的地貌一般可分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)3部分。形成泥石流必須兼具以下幾個因素：

    （1）河水流域內(nèi)，山坡面上和溝谷中存在異常多的自然或人為堆積的松質(zhì)土層，或者有受人類活動干擾而失穩(wěn)的表面體；

    （2）流域內(nèi)地形起伏大并有較大的溝床縱坡；

    （3）流域中上游發(fā)生強降雨，急驟融雪、融冰過程或水庫的潰決。

    不同于崩塌滑坡解譯過程，泥石流危害產(chǎn)生于發(fā)生時，發(fā)生后災害后形成的大量堆積物堆于大江大河岸邊，對人類活動造成巨大危害。因此泥石流解譯前，第一步要對泥石流溝進行類別判斷，并判斷其發(fā)生泥石流的可能概率。 泥石流溝的判別分為定性辨別和統(tǒng)計分析判別。

2.4  礦山

    在影像上能明顯看出其紋理與周圍地物有較大差異，地物界限分明，一般無植被覆蓋，水玉線人工開采礦山較多，有幾處明顯的尾礦庫。

    通過初步研究，對水玉線線路走廊的地質(zhì)條件進行分析，對不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型、發(fā)育特征、分布狀況及其發(fā)展趨勢進行判斷，分區(qū)段評價線路工程地質(zhì)條件及其穩(wěn)定性。工作程序如圖2所示。

3  研究方法

3.1  圖像預處理

    為了提高圖像可解譯度，突出微地貌、地質(zhì)構造、危險地質(zhì)現(xiàn)象及植被等信息因素，得到良好的解譯效果，針對水玉線送電線路重點路段，利用處理手段作進一步的圖像信息的增強處理，以達到有效提取相關信息的目的。通常采取比值處理、高斯濾波、彩色空間轉(zhuǎn)換、主成分分析、MNF變換、最大似然分類等處理方法，提高待解譯圖像質(zhì)量。

3.2  地質(zhì)災害遙感影像解譯

    為了表現(xiàn)遙感解譯技術快速、精確、高效能的特點，在分析已有區(qū)域構造地質(zhì)和不良地質(zhì)資料的基礎上，通過GF-2衛(wèi)星影像作為基礎信息源，采用GCS_WGS_1984坐標系，對水玉線線路開展工程地質(zhì)遙感解譯工作。由于地貌的不同成因類型具有不同的影像紋理結(jié)構和水系類型等特征，通過高分遙感解譯，最終將研究區(qū)分為不穩(wěn)定邊坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡、礦山、泥石流、采石場等危害型區(qū)域。

    本次工作區(qū)地質(zhì)災害規(guī)模以小型為主，去除由于人工植被破壞導致的驗證錯誤點，基于遙感影像解譯了地質(zhì)災害點41處，其中不穩(wěn)定斜坡6處，礦山16處，不穩(wěn)定邊坡4處，采石場2處，煤場2處，泥石流11處。從以上災害類型中挑選典型區(qū)域如圖3~圖8所示。

3.3  地質(zhì)災害解譯特征分析

    基于GF-2衛(wèi)星影像，根據(jù)區(qū)內(nèi)實際情況，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害以礦山為主，次為泥石流，再次為不穩(wěn)定斜坡。礦山主要分布在田家堡村西北部，于家村東北部，傲牛村西南部；泥石流主要分布在灣龍背村西南部，朝陽村西南部與東北部；不穩(wěn)定斜坡與不穩(wěn)定邊坡主要分布在李家鋪村，洪家西溝附近。

    地質(zhì)災害的發(fā)生通常是由內(nèi)、外兩種因素作用。內(nèi)在因素通常是受地質(zhì)條件背景影響，通常由地質(zhì)體構造、地形地貌、地層巖性、坡體結(jié)構等因素構成。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境背景決定了該處地質(zhì)災害的主要災種、災害發(fā)生的可能性與空間分布規(guī)律以及災害的規(guī)模和強度。外在因素由災害產(chǎn)生的誘發(fā)因素構成。當?shù)刭|(zhì)環(huán)境符合條件時，誘發(fā)因素將是災害具體發(fā)生的必要因素。

    地質(zhì)災害爆發(fā)的條件有人為與自然兩類。人為觸發(fā)因素包括開墾挖掘、邊坡施工、坡頂堆載、水庫蓄水、植被破壞、地下水過度開采等；自然條件主要有強地震、大降雨、植被季節(jié)變化等。區(qū)域地質(zhì)背景、自然與人為觸發(fā)因素共同構成觸發(fā)因素的充要條件。地質(zhì)環(huán)境條件解譯，應充分收集已有的資料，利用遙感影像對已有資料進行必要的補充、修正。

4  結(jié)論

    （1）水玉線沿線地災體以中小型規(guī)模為主，單體范圍一般數(shù)百至數(shù)千立方米，不均勻分布，利用遙感解譯成功獲取水玉線沿線地質(zhì)災害分布點，基于遙感影像解譯了地質(zhì)災害點41處，其中不穩(wěn)定斜坡6處，礦山16處，不穩(wěn)定邊坡4處，采石場2處，煤場2處，泥石流11處。

    （2）高精度的遙感影像解譯過程可以對多時相、多光譜遙感工作進行必要的補充和完善。此次水玉線沿線地災解譯工作研究，在長距離送電線路工程中遙感解譯的效果是非常可觀 ，證明遙感解譯技術在送電線路工程中有良好的可靠性，缺少先驗情況下對地質(zhì)信息識別具有良好的結(jié)果。

參考文獻

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作者信息:

楊繼業(yè)1，李占軍1，劉  然1，孫  巖1，高  勛1，呂忠華1，馬  強1，利相霖1，林  濤2，張旭晴3

（1. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015；

2．大連電安工程建設監(jiān)理有限公司，遼寧 大連116021；3．吉林大學，吉林 長春130026）