基于遥感技术的工程地质条件调查

评价提供基础数据支撑和科学依据。

关键词：遥感；工程地质条件；调查

中图分类号：TD12 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0085-02

引言

我国地域辽阔，传统调查手段难以满足国土开发及国防建设对基础调查成果的要求，为了弥补边境地区，特别是交通条件不足，条件相对恶劣的地区地质资料的不足。为了更进一步地了解沿线区域性工程地质特征，比如土石类型以及各种地质现象的分布规律，尤其是地质构造的变化规律，并为下一步开展大比例尺工程地质测绘起到参考和指导作用，卫星遥感技术无疑成为最佳选择[1-5]。

1 研究区概况

工作区地处中、朝、俄三国交界，有着独特的区位优势，是国际客货海陆联运的最佳结合点。位于珲春市东南部与俄罗斯接壤属山地丘陵区，地形起伏较大。山地面积约占83%，最高峰雪黛山，海拔1077米。地质条件复杂，地层出露不多，植被覆盖度高。基础地质及工程地质条件勘察成为本地区开发建设的基础。同时也是应国防建设的需要，借助遥感手段对本地区地质基础进行调查，为经济建设及国防建设提供基础数据支撑。

2 遥感数据的选择与处理

在研究中选用国产卫星数据作为基本数据源，主要选用资源一号02C星，资源三号卫星数据作补充。02C星具有两个显著特点：一是配置的10米分辨率P/MS多光谱相机是我国民用遥感卫星中最高分辨率的多光谱相机；二是配置的两台2.36米分辨率HR相机。

数学基础：1980西安平面坐标系；1985国家高程基准；高斯-克吕格投影。

1：1万成果图采用3°分带；1：5万成果图采用6°分带。

增强处理。采用融合、直方图拉伸、直方图均衡化等方法增强目标地物反差和影像纹理细节，增强影像色彩、突出不同地类间的光谱差异。为便于从视觉上识别影像内容，将校正配准后的影像，通过对比度扩展和空间域滤波进行影像增强处理，使影像匹配人眼的亮度值观察特性，改善影像的视觉效果，增强影像可判译性影像融合与合成。为提升工程地质解译的效果，将影像进行代数运算和变换处理，形成的多波段组合，再将不同波段的影像或不同分辨率的影像融合在一起，形成能扩展地物波谱差异性和动态显示范围的彩色影像，以增强隐伏断裂带#地下水充水带等特殊地质信息，并有效削弱山区地形阴影的影响。

在遥感影像处理过程中，通常采用的融合方法有IHS变换和PANSHARP融合方法，在解译过程中对数据进行ERSI拉伸增强，能取得最佳目视解译效果。

针对02C遥感数据的融合，真彩色合成：采用波段合成的方法：

R：Red

G：（Gree+Red+Nir）/3，band math表达式：byte（（fix（b1）+b2+b3）/3）

B：Gree

使用/Raster Management/Layer Stacking按照上述顺序组合一个三个波段数据，得到真彩色合成结果。

3 地貌特征遥感解译

通过对遥感影像的图形特征、水系特征，影纹和色调的识别，获得了有关地貌形态展布规律、空间分布特征及其与地质体有关的信息。根据1：5万比例尺地形图，可以观测区域地貌的宏观特征和展布规律，而通过图像处理技术进行特定时相、波段组合得到的一系列彩色合成图像，则更可以显示有关各期古河道、冲洪积物分布等地貌形迹和成因等重要信息。

4 遥感地质解译

基于GIS软件作为遥感解译的工作平台，利用建立的多源影像数据，针对各项专题因子，根据不同的影像单元的色调、阴影、图案与纹理上的特征，建立遥感解译标志。运用目视解译、人机交互解译、信息自动提取等方法提取河流、湖泊、湿地、土地覆被、第四系地质、塌岸、河道变化、生态环境等各类专题信息因子，调查区断裂构造发育，共解译出77条大小不等的断裂，以北东东向和北东向断裂为主，其次为北西西向断裂构造。按断裂规模可分为深大断裂、区域性断裂、一般性断裂，其中深大断裂不仅控制了构造单元的边界，也控制了该构造单元内地层的沉积，而且还控制了次级断裂分布；区域性断裂控制或错断了区内的地层；一般性断裂主要为深大断裂和区域性断裂构造的次级断裂或局部断裂，展布在区域性断裂旁侧。

地层是应用景观生态色调特征，岩石地貌单元及结构水体色调差异及识别标志，地理空间要素，水系网样式及密度分析标志等影像信息来圈定；地层时代需对比区域地质资料分析确定岩性判别是先圈出工程区的第四系松散沉积物，然后划分出三大岩类的界线，分析其相变及接触关系；最后是进行局部地段工程岩性的详细划分，将地层在区域地层时代组的基础上进一步细分至工程地质的岩性段。本地区地层情况如表1所示。

5 对土体的信息归类方法

5.1 基岩区风化壳土体类型

基岩风化壳分类主要是根据其物质组成、土体中所含碎石含量及粒径决定。

基岩区的遥感解译主要是在解译了岩性基础之上，结合新构造解译成果，推断基岩区岩石的风化程度，综合考虑地形地貌、植被覆盖等因素。不同岩性有着不同的抗风化程度，不同的构造运动会对基岩产生不同的破坏，断裂的发育直接影响岩石完整程度和节理发育程度。

5.2 第四系松散堆积物类型

根据成因类型分两大类：第四系松散堆积层和基岩风化壳。

土体类型的划分主要是根据成因类型及其粒度成分性质和主要工程地质特征进行一级划分，然后根据其垂向结构特征进行二级划分，从而确定土体工程地质类型。

残坡积：主要分布于丘陵沟谷坡脚，一般都是砂质粘土，粉土夹碎石。主要成因是基岩风化壳经过外力搬运作用形成。

冲洪积：主要分布于河床，河漫滩及阶地上，一般为砂土，砂砾卵石土。

崩坡积：主要分布于斜坡边缘、高陡斜坡的坡脚处，碎块石成分与地层岩性密切相关，一般为粘土夹碎石、块石。此类岩组颗粒差异较大，大多是土石滑坡或风化壳崩塌所形成。

根据不同的成因类型基本上就可以确定土体类型，再结合土体物质结构确定土体类型级别，土体所含石块、碎石含量越高，土体硬度级别越高；土体所含石块、碎石粒径越大，土体硬度级别越高。

6 结果验证

根据构造、地层及岩性的遥感解译成果，结合地形地貌特征及土地覆被情况，整个调查区按照上覆土硬度等级划分为四类共七级，分别为硬土一、二级，普通土一、二级，软土一、二级和特殊土。根据后期成果应用单位的实地验证及测试，岩性及上覆土硬度的遥感解译准确率达到91%，风化层厚度准确率达到79%。验证均以地质单元为单位进行，每个地质单元布点3-5个，每个点所测参数及平均值均参与比较。

调查研究取得成果具体，可应用程度高，技术方法优势明显，具体表现在以下几点：

（1）沿界江界河地区交通不便、植被覆盖度高。地貌、地质单元复杂多变，调查采用卫星遥感技术解译为主，实地调查为补充的方法，了解沿线区域性工程地质特征，比如土石类型以及各种地质现象的分布规律，尤其是地质构造的变化规律，并为进一步开展条带状大比例尺工程地质测绘奠定了基础。（2）将卫星遥感的各种图像资料综合处理，进行从宏观到局部地段的综合解译，结合现有资料和野外实地查证，能更全面地了解区内的工程地质条件。为国防建设科研单位及时提供了基础数据支撑。（3）研究成果表明，将遥感地质解译系统地应用于工程地质条件解译和分区评价，解决了现有地质资料研究程度的不足，是一种经济、快速、高效的先进方法。

7 结束语

（1）根据地层岩性及构造特征遥感解译，基本可以查清研究区的岩土体分布及不良地质体特征，摸清调查区基岩风化层厚度、上覆土硬度等级及围岩条件。满足1：10万工程地质条件调查要求。

（2）通过遥感影像能清晰地解译研究区内的断裂构造，对于断裂破碎带、微地貌均能清晰解译出来。为工程地质条件评价以及进一步的工程地质勘察提供了充分的科學依据。从研究的地质成果来看， 该方法完全可以满足初级阶段工程地质条件摸底调查。

此方法主要是针对地面调查难以到达的区域开展大比例尺工程地质条件调查，在现阶段仍需要不断补充完善影响因子，进一步细化工程岩土体分级体系和风化程度的量化方法，针对不同地区不同遥感数据源我们将做进一步的研究，以期形成一套完备的遥感技术调查工程地质条件方法体系。

参考文献：

[1]杨金中.遥感技术在工程地质选址工作中的应用[J].国土资源遥感，2007（4）：90-94.

[2]卓宝熙.工程地质遥感判释与应用[M].中国铁道出版社，2002.

[3]杨树文，冯光胜，刘涛，等.工程地质地学要素遥感自动解译应用系统[J].中国科技成果，2014：59-60.

[4]鄂宇.复杂地形区遥感工程地质解析方法探讨[J].低碳世界，2014（8X）：146-147.

[5]彭金田，王生锋.工程地质遥感技术的应用[J].中国科技博览，2013（21）：287.

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