專利名稱：一種水庫區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查的解譯與評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察，具體是基于地理信息技術(shù)(GIS)與遙感技術(shù)的水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察方法， 特別是基于GIS與遙感技術(shù)的水庫區(qū)工程地質(zhì)條件的解譯以及在此基礎(chǔ)上對水庫區(qū)工程地質(zhì)問題(水庫滲漏、庫岸穩(wěn)定、水庫塌岸、水庫浸沒以及泥石流)的評價(jià)。
背景技術(shù)：
對于地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與評價(jià)，傳統(tǒng)上多采用地面調(diào)查方法。由于水庫通常位于山區(qū)，交通不便、環(huán)境惡劣，勘察工作進(jìn)行十分艱苦。同時(shí)，視界限制使地質(zhì)人員不能整體上掌握地質(zhì)體的面貌，尤其在西南高山峽谷地區(qū)，人力、物力及時(shí)間成本耗費(fèi)巨大。遙感技術(shù)具有時(shí)效性強(qiáng)、獲取數(shù)據(jù)范圍廣與信息豐富的特點(diǎn)。若將遙感技術(shù)應(yīng)用于水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察，不僅可以用來更新與校對傳統(tǒng)調(diào)查采用的地形圖與地質(zhì)圖；而且對于認(rèn)識(shí)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)，災(zāi)害整體判別與群集分布有著重要意義；同時(shí)，由于不同地物對于不同波長有不同的波譜響應(yīng)，可發(fā)揮多光譜的優(yōu)勢，利用光譜信息識(shí)別巖性等地表特征。隨著航空航天對地觀測技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電磁波信息傳輸技術(shù)等的深入研究，遙感技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，傳感器拍攝能力、影像分辨率均不斷提高，在實(shí)用化方向上邁出了重要的一步，并被廣泛應(yīng)用于各種國土資源調(diào)查與環(huán)境評價(jià)及災(zāi)害監(jiān)測中。我國不良地質(zhì)現(xiàn)象的遙感調(diào)查是在為山區(qū)大型工程建設(shè)或?yàn)榇蠼蠛雍闈碁?zāi)害防治服務(wù)中逐漸發(fā)展起來的。有關(guān)單位先后在雅礱江二灘電站、紅水河龍灘電站、長江三峽工程、黃河龍羊峽電站、金沙江下游溪洛渡、白鶴灘及烏東德電站庫區(qū)開展了大規(guī)模的區(qū)域性滑坡、泥石流遙感調(diào)查。通過近20年的實(shí)踐，摸索了一套滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的遙感調(diào)查方法，即利用遙感信息源，以目視解譯為主，計(jì)算機(jī)圖像處理為輔，將重點(diǎn)區(qū)遙感解譯成果與現(xiàn)場驗(yàn)證相結(jié)合，并利用其它非遙感資料，綜合分析，多方驗(yàn)證。水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程中已將遙感作為預(yù)可研階段的庫區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查的必要手段。但當(dāng)前大多數(shù)的解譯成果僅僅局限于小比例尺的應(yīng)用，僅僅能滿足于項(xiàng)目初級階段的大致判斷，且準(zhǔn)確率低、誤判率高，難以滿足更高設(shè)計(jì)階段的高精度要求。[發(fā)明內(nèi)容]
為解決上述問題，本發(fā)明目的是提供一種基于GIS與遙感的水庫區(qū)工程地質(zhì)條件解譯與評價(jià)方法，以有效利用充分利用現(xiàn)代空間信息技術(shù)及三維可視化技術(shù)，克服現(xiàn)場調(diào)查的視界限制，提高水庫區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查的效率，并使其精度達(dá)到可研階段以上的要求，減輕現(xiàn)場工程地質(zhì)測繪工作量。本發(fā)明的技術(shù)方案是水庫區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查與評價(jià)的層次解譯法與綜合評價(jià)方法，包括以下步驟
步驟I):針對水庫區(qū)區(qū)域，收集相關(guān)的地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)與其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地質(zhì)資料以及已有不良地質(zhì)現(xiàn)象解譯成果，建立水庫區(qū)的多源GIS數(shù)據(jù)庫；
步驟2):根據(jù)步驟I水庫區(qū)的多源GIS數(shù)據(jù)庫，疊加工程地質(zhì)與不良地質(zhì)現(xiàn)象數(shù)據(jù)，以及其他水庫相關(guān)信息，采用地理信息三維可視化平臺(tái)，建立水庫區(qū)的三維真彩色遙感影像可視化系統(tǒng)；建立滑坡、崩塌、堆積體與泥石流的解譯標(biāo)志；通過野外實(shí)地踏勘，在基礎(chǔ)圖像上建立典型地質(zhì)災(zāi)害類型、構(gòu)成要素、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖/ 土體類型、水文地質(zhì)現(xiàn)象和土地覆蓋類型的遙感解譯標(biāo)志；
步驟3):水庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象的地形解譯依據(jù)不良地質(zhì)現(xiàn)象在等高線、DEM以及坡度與坡向分布等圖形中所表現(xiàn)出的體形特征，結(jié)合以前調(diào)查結(jié)果及地質(zhì)圖，分析在水庫區(qū)研究范圍內(nèi)可能存在的滑坡、堆積體與崩塌三類不良地質(zhì)現(xiàn)象，并制作初步解譯圖。步驟4):水庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象的影像解譯在步驟3建立初步解譯圖的基礎(chǔ)上，依據(jù)不良地質(zhì)現(xiàn)象在衛(wèi)星遙感影像或航空遙感影像中所表現(xiàn)出的紋理特征與體貌特征，根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域解譯標(biāo)準(zhǔn)，分析在水庫區(qū)研究范圍內(nèi)可能存在的滑坡、崩塌、堆積體與泥石流四類不良地質(zhì)現(xiàn)象，從遙感影像中提取危險(xiǎn)區(qū)域； 步驟5):水庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象的三維解譯根據(jù)地形圖上解譯出危險(xiǎn)區(qū)域的地形要素，結(jié)合三維解譯判斷各危險(xiǎn)區(qū)域的安全性；針對以往調(diào)查資料中的危險(xiǎn)區(qū)域，結(jié)合三維影像，確認(rèn)其可靠性；針對從地形圖上不能讀取的崩塌、新形成的小規(guī)模的泥石流、巖屑崩坍，利用三維影像進(jìn)行解譯；其中，所述危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)榛拢浪湍嗍鳎?br> 步驟6):水庫滲漏可能性的分析與評價(jià)基于對水庫區(qū)工程地質(zhì)條件層次解譯的上述工作成果，從地形地貌、地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造三個(gè)角度出發(fā)，分析水庫區(qū)的封閉條件，判斷水庫滲漏的可能性以及可能的滲漏通道，并針對可能存在的滲漏通道進(jìn)行滲漏量計(jì)算，評價(jià)水庫滲漏對水庫蓄水的影響；
步驟7):庫岸穩(wěn)定性的分析與評價(jià)基于對水庫區(qū)工程地質(zhì)條件層次的解譯成果，通過基于GIS的綜合分析，從地層巖性與岸坡結(jié)構(gòu)等角度出發(fā)，劃分水庫區(qū)工程地質(zhì)分段與庫岸穩(wěn)定分段，并針對存在滑坡、崩塌、堆積體等不良地質(zhì)現(xiàn)象的典型岸坡段進(jìn)行庫岸穩(wěn)定性的定量分析，評價(jià)其對工程的影響；
具體步驟如下
(1)水庫區(qū)工程地質(zhì)分段以河谷結(jié)構(gòu)類型、巖性、構(gòu)造作為庫區(qū)工程地質(zhì)分段的主要依據(jù)，結(jié)合庫區(qū)工程地質(zhì)遙感解譯成果，將庫區(qū)沿河5km范圍按工程地質(zhì)條件進(jìn)行分段；
(2)水庫區(qū)庫岸穩(wěn)定性分段根據(jù)庫區(qū)岸坡巖/土體工程地質(zhì)性狀及組合特征，結(jié)合遙感解譯分析成果，將庫岸岸坡劃分為穩(wěn)定岸坡、基本穩(wěn)定岸坡、潛在不穩(wěn)定和不穩(wěn)定岸坡四種類型，并劃分其在水庫區(qū)內(nèi)的分布狀況；
(3)水庫區(qū)庫岸穩(wěn)定性綜合評價(jià)以邊坡單元作為基礎(chǔ)，分析計(jì)算其三維安全系數(shù)；利用基于GIS的層次分析法對邊坡單元的三維安全系數(shù)進(jìn)行修正，將定量的三維穩(wěn)定性指標(biāo)與定性指標(biāo)相結(jié)合，對庫岸穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析評價(jià)；
定義如下的邊坡單元穩(wěn)定性修正指數(shù)/ //
RII 二 Σ XiYi
其中，為項(xiàng)目指標(biāo)值；為指標(biāo)值對應(yīng)權(quán)重；
以下式計(jì)算邊坡單元穩(wěn)定性指數(shù)
Ism — SF3Di+RII I
其中，SFm為邊坡單元的三維穩(wěn)定安全系數(shù)，以基于GIS的邊坡穩(wěn)定三維分析方法3DSlopeGIS計(jì)算,如下式所示
權(quán)利要求
1.一種水庫區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查的解譯與評價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟I):針對水庫區(qū)區(qū)域，收集相關(guān)的地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)與其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地質(zhì)資料以及已有不良地質(zhì)現(xiàn)象解譯成果，建立水庫區(qū)的多源GIS數(shù)據(jù)庫； 步驟2):根據(jù)步驟I水庫區(qū)的多源GIS數(shù)據(jù)庫，疊加工程地質(zhì)與不良地質(zhì)現(xiàn)象數(shù)據(jù)，以及其他水庫相關(guān)信息，采用地理信息三維可視化平臺(tái)，建立水庫區(qū)的三維真彩色遙感影像可視化系統(tǒng)；建立滑坡、崩塌、堆積體與泥石流的解譯標(biāo)志；通過野外實(shí)地踏勘，在基礎(chǔ)圖像上建立典型地質(zhì)災(zāi)害類型、構(gòu)成要素、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖/ 土體類型、水文地質(zhì)現(xiàn)象和土地覆蓋類型的遙感解譯標(biāo)志； 步驟3):水庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象的地形解譯依據(jù)不良地質(zhì)現(xiàn)象在等高線、DEM以及坡度與坡向分布等圖形中所表現(xiàn)出的體形特征，結(jié)合以前調(diào)查結(jié)果及地質(zhì)圖，分析在水庫區(qū)研究范圍內(nèi)可能存在的滑坡、堆積體與崩塌三類不良地質(zhì)現(xiàn)象，并制作初步解譯圖； 步驟4):水庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象的影像解譯在步驟3建立初步解譯圖的基礎(chǔ)上，依據(jù)不良地質(zhì)現(xiàn)象在衛(wèi)星遙感影像或航空遙感影像中所表現(xiàn)出的紋理特征與體貌特征，根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域解譯標(biāo)準(zhǔn)，分析在水庫區(qū)研究范圍內(nèi)可能存在的滑坡、崩塌、堆積體與泥石流四類不良地質(zhì)現(xiàn)象，從遙感影像中提取危險(xiǎn)區(qū)域； 步驟5):水庫區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象的三維解譯根據(jù)地形圖上解譯出危險(xiǎn)區(qū)域的地形要素，結(jié)合三維解譯判斷各危險(xiǎn)區(qū)域的安全性；針對以往調(diào)查資料中的危險(xiǎn)區(qū)域，結(jié)合三維影像，確認(rèn)其可靠性；針對從地形圖上不能讀取的崩塌、新形成的小規(guī)模的泥石流、巖屑崩坍，利用三維影像進(jìn)行解譯；其中，所述危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)榛拢浪湍嗍鳎? 步驟6):水庫滲漏可能性的分析與評價(jià)基于對水庫區(qū)工程地質(zhì)條件層次解譯的上述工作成果，從地形地貌、地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造三個(gè)角度出發(fā)，分析水庫區(qū)的封閉條件，判斷水庫滲漏的可能性以及可能的滲漏通道，并針對可能存在的滲漏通道進(jìn)行滲漏量計(jì)算，評價(jià)水庫滲漏對水庫蓄水的影響； 步驟7):庫岸穩(wěn)定性的分析與評價(jià)基于對水庫區(qū)工程地質(zhì)條件層次的解譯成果，通過基于GIS的綜合分析，從地層巖性與岸坡結(jié)構(gòu)等角度出發(fā)，劃分水庫區(qū)工程地質(zhì)分段與庫岸穩(wěn)定分段，并針對存在滑坡、崩塌、堆積體等不良地質(zhì)現(xiàn)象的典型岸坡段進(jìn)行庫岸穩(wěn)定性的定量分析，評價(jià)其對工程的影響； 具體步驟如下 (1)水庫區(qū)工程地質(zhì)分段以河谷結(jié)構(gòu)類型、巖性、構(gòu)造作為庫區(qū)工程地質(zhì)分段的主要依據(jù)，結(jié)合庫區(qū)工程地質(zhì)遙感解譯成果，將庫區(qū)沿河5km范圍按工程地質(zhì)條件進(jìn)行分段； (2)水庫區(qū)庫岸穩(wěn)定性分段根據(jù)庫區(qū)岸坡巖/土體工程地質(zhì)性狀及組合特征，結(jié)合遙感解譯分析成果，將庫岸岸坡劃分為穩(wěn)定岸坡、基本穩(wěn)定岸坡、潛在不穩(wěn)定和不穩(wěn)定岸坡四種類型，并劃分其在水庫區(qū)內(nèi)的分布狀況； (3)水庫區(qū)庫岸穩(wěn)定性綜合評價(jià)以邊坡單元作為基礎(chǔ)，分析計(jì)算其三維安全系數(shù)；利用基于GIS的層次分析法對邊坡單元的三維安全系數(shù)進(jìn)行修正，將定量的三維穩(wěn)定性指標(biāo)與定性指標(biāo)相結(jié)合，對庫岸穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析評價(jià)； 定義如下的邊坡單元穩(wěn)定性修正指數(shù)/ //
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水庫區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查與評價(jià)的層次解譯法與綜合評價(jià)方法，可實(shí)現(xiàn)對滑坡、崩塌與泥石流等不良地質(zhì)體的解譯，精度可達(dá)到可研階段的要求，并可實(shí)現(xiàn)對水庫滲漏、庫岸穩(wěn)定、水庫塌岸、水庫浸沒以及泥石流等工程地質(zhì)問題的綜合評價(jià)。該方法的實(shí)現(xiàn)步驟為①建立水庫區(qū)工程地質(zhì)GIS數(shù)據(jù)庫與三維真彩色遙感影像可視化系統(tǒng)；②建立滑坡、崩塌與泥石流等不良地質(zhì)體的遙感解譯標(biāo)志；③以地形解譯為主的初步解譯；④配合影像解譯的野外驗(yàn)證；⑤以三維解譯為主的詳細(xì)綜合解譯；⑥基于GIS的水庫滲漏綜合評價(jià)；⑦基于GIS的水庫區(qū)庫岸穩(wěn)定性綜合評價(jià)；⑧基于GIS的水庫塌岸與水庫浸沒綜合評價(jià)；⑨基于GIS的水庫區(qū)泥石流綜合評價(jià)。
文檔編號(hào)G01V9/00GK102707332SQ201210146469
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者何興東, 劉翔宇, 張連衛(wèi), 王增福, 王立偉, 許波, 謝謨文, 賈斌, 郝楠, 馬睿 申請人:北京科技大學(xué)