滑坡评价方法有哪些——测绘、遥感、观测?

B.1映射

在地图上表示滑坡灾害是一种实用方便的手段,可以表示滑坡的多种信息,并可以在不同的细节层次上进行组合。当灾害地图和土地利用地图并行使用时,它们就成为有价值的规划工具。一般来说,滑坡灾害制图可以分三个阶段实现。第一阶段,区域制图,或者说初步制图,主要是整合现有的各种数据,确定可能出现问题的区域。这种区域(有时称为“小比例尺”)制图通常由省、州或联邦地质调查局完成。第二阶段是社区范围的测绘(有时称为“中等比例尺”),主要针对有问题的复杂地区的详细地表和地下测绘。第三阶段,对特定地点进行大规模测绘。如果资源和资金有限,我们可以跳过区域测绘阶段,直接关注那些已知和有问题的区域。

◆三种类型的综合制图

这里介绍三种类型的综合制图:①区域制图;②社区内作图;③具体场地的详细测绘。

划区法

区域制图或初步制图是为区域规划提供基础数据,主要是为后两个阶段的制图提供所需的基础信息,并设定今后制图工作的优先顺序。

这类图主要是简单的历史滑坡记录或滑坡易发区概率分布图。通过这种地图,可以确定构成滑坡灾害的区域,了解滑坡形成的条件。这种图主要关注那些可能发生滑坡运动的地质单元或环境。这种成图主要依靠影像分析(航空照片的地质解译)、勘探初期的野外成图以及所有相关地质资料的收集整理。测绘比例尺为1: 1万~ 1.4万,甚至更小。

社区范围的制图

这种类型的测绘不仅要在三维空间上确定滑坡的可能性,还要考虑滑坡的条件和原因。在这一阶段,必须制定关于土地使用、分区和建设的准则,必须为下一阶段的详细测绘提出详细建议。地下部分的勘测也必须在这个阶段进行,以便提供带有剖面图的地图。制图比例尺为1:1000 ~ 1:10000。

具体场地的详细测绘具体场地的详细测绘涉及到场地具体问题的确定、分析和解决,往往要求精确到某个居住区。这一阶段的测绘往往是由计划开发该场地的土地所有者委托给私人咨询公司,一般包括钻孔、取样和详细钻孔记录的实验室实验分析,以获得设计和施工所需的信息。这个阶段的制图比例尺是可以改变的,但多为1:500或1:600。

◆滑坡分布图的三个重要标准

对于设计师和普通大众来说,滑坡图有三种类型:①滑坡发明;②滑坡易发图;③滑坡灾害图。

滑坡记录图

滑坡目录图标显示了那些被滑坡过程破坏的区域(图B1)。这些地图的详细程度可能会有所不同。简单的地图可能只能显示发生滑坡的更大范围;在详细地图中,可以对每个滑坡进行详细描述和分类:显示滑坡悬崖的位置,区分沉降区和堆积区,区分活动滑坡和停止滑坡,滑坡开始移动时的地质年龄,滑坡的移动速度,以及与滑坡厚度和物质组成有关的其他材料和数据。

一张简单的滑坡目录图,概述了整个地区的滑坡分布,并指出哪些地区需要更详细的调查和研究。详细的滑坡目录图可以提供某一地区不同滑坡过程的解释,可用于限制或停止滑坡易发区的发展行为,为滑坡防治工程措施的设计提供建议。它们还可以为编制其他衍生图提供良好的基础,包括用于确定土地用途的边坡稳定性图和滑坡危险分类图。一种方式是利用航拍照片实地调查确认一些选定的区域(滑坡可能性大的区域),然后将所有的滑坡信息以数字的形式标注在地图上。地图上显示的滑坡信息必须包括以下部分或全部内容:活动状态、滑坡判定的精度、滑坡运动的主要类型、估计的滑坡厚度、滑坡物质的类型和活动的。

日期或期间。

在美国,区域图最常用的比例尺是1:24000(在加拿大是1:50000),因为美国地质调查局广泛提供的高质量地形图都采用这个比例尺,配套的航拍照片很容易找到。美国常用的其他地图比例尺有1: 5万、1: 1,000和1: 25万。

滑坡易发性评价图

滑坡易发性评估图是基于历史滑坡目录图的滑坡图,描述了那些具有潜在滑坡危险的区域(图B2)。通过对可能引发滑坡的主要因素(如陡坡、饱和或扰动后会大大丧失强度的软弱地质单元、排水不良的岩石或土壤)与过去滑坡分布的相关性分析,可以得到未来滑坡易发性评价结果。这些地图只显示了斜坡的相对稳定性,并没有做出绝对的滑坡风险预测。

滑坡易发性评价图可视为由历史滑坡目录图派生而来,因为历史滑坡目录图是滑坡易发性评价图中最基本的图。例如,如果将地质图叠加在显示现有滑坡分布的历史滑坡目录图上,就可以确定容易发生滑坡的具体地质单元。通过外推这些信息,可以预测其他具有潜在滑坡可能性的区域。一些更复杂的地图可以包括更多的信息,如坡角和排水条件。

滑坡危险区划图

滑坡灾害区划图显示了灾害过程造成的灾害的空间分布(图B3):哪里发生过滑坡,哪里现在有滑坡活动,最重要的是,哪里将来可能发生滑坡。对于特定区域,灾害风险区划图包括以下详细信息:滑坡的类型、破坏边坡的范围以及滑坡运动将影响的最大范围。这些地图可以用来预测某一地区滑坡灾害的相对程度。因此,一个地区可以分为不同的灾害等级,如低、中、高风险区。

B.2遥感技术和其他监测滑坡活动特征的手段

地图和其他形式的信息有时可以通过GIS(地理信息系统)叠加,这样人们就可以在一张地图上看到不同类型的信息。如果没有计算机化的GIS系统,这个目标也可以通过叠加透明地图来实现。重要的是,各种地图和数据叠加时必须使用相同的比例尺。下面列出并描述了可用于构建GIS数据层以进行滑坡潜在风险分析的各种信息类型。

地形图地形图表示坡度、地形组成和排水类型。

地形图地形图表示物质、深度、地质作用、地形成分、地表和地下排水、坡度(也称地表地质或第四纪地质图)。

基岩图基岩图确定了基岩类型、地表和地下结构、地表覆盖层(覆盖层)和岩石年龄。

工程土壤图确定了表层物质类型、排水条件、有限工程特性、土壤特性和植被条件。

森林覆盖图决定了地表植被、地形特征和地表水系类型。在某些情况下,有必要确定土壤的排水特性。

研究性学习的综合研究可以提供上述内容的相关信息、控制因素的定量数据,如果可能,还可以提供相关地区局部稳定性的风险评估。

航空摄影遥感解译航空遥感照片通过对航空遥感照片的解译,可以确定植被、地形、水系类型、土壤的水系特征、基岩地质、滑坡类型以及与其他影响因素的关系(实例见图B4至B7)。通过使用倾斜的航空照片和垂直的立体照片对来解释特定区域的地形特征,我们可以获得关于滑坡类型、发生频率和管理活动的重要信息。如果可能的话,可以对比一下同一地区过去和现在的航拍照片。因为在目前的照片中,一些山体滑坡可能会变得不那么明显。航空照片中确定的特征可以帮助确定滑坡的类型,并形成对上覆地层的合理评价。因此,这些结果也为场地的灾害风险评估提供了有用的手段。

InSAR成像远红外干涉成像方法

InSAR代表干涉合成孔径雷达。InSAR和LIDAR(下面将详细描述)都是通过高灵敏度传感器从卫星发射能量脉冲,然后接收从地面反射的脉冲。大多数远红外干扰装置发射的能量脉冲可以穿透云层和雨滴,可以用于徒步难以进入的区域。通过使用从雷达卫星传输并从地面反射的信号,可以建立能够显示地面地形的数字高程模型(DEM)地图。在两个不同时期工作时,可以得到两个图像。通过合并这两幅图像,我们可以得到一个称为干涉图图案的地图。如果在获取两幅图像的时间间隔内该区域有任何位移,则当两幅图像合并时,将显示发生位移的位置。这样就可以确定某个区域是否发生了形变。

由于常规卫星天线的尺寸有限,地球周围的典型卫星雷达仅具有3至4英里(4.8至6.4公里)的地面分辨率。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)利用航天器沿其轨道的运动,以数学方式合成一个可操作的更大天线,从而获得高空间分辨率(数百英尺,约几十米)的图像。

激光雷达成像激光探测测距成像方法

激光雷达是光探测和测距的缩写,有时也称为机载激光测绘(ALSM)。使用窄激光束穿透地面的密集覆盖,如森林中的树木,激光雷达可以生成高精度的地形图,即使在普通照片中根本看不到地面。这项技术产生了非常高精度的数字高程模型(DEM)地图(图B7)。通过对树叶凋零季节获取的LiDAR影像进行解译,可以得到最精确的裸地DEM图。

Li DAR测绘系统的基本要素是:安装在飞机上的扫描激光测距仪、用于定位飞机的全球定位系统(GPS)和用于测试飞机旋转的内部测量单元(IMU)。由于以下三个原因,Li DAR已成为一种有用的地形测绘工具。首先是准确性。二是生产效率,以每秒10000到80000个激光脉冲的速度进行测试。第三个原因是,李达尔采用单灯操作,自带照明。这些特点克服了森林地形摄影测量的主要缺点。Li DAR制图系统提供的地图非常清晰。由于排除了树木的影响,这些地图提供了历史山体滑坡的详细细节,这是其他一般手段根本无法区分的。Li DAR制图系统价格昂贵,技术复杂,主要由政府机构、大学和一些私营企业使用。一个主要的缺点是,许多Li DAR测绘系统使用近远红外激光,无法穿透雨和雾。

B.3滑坡实时观测及滑坡监测仪器的安装

滑坡实时监测系统能够提供滑坡活动的实时观测结果,对保护生命财产安全起着至关重要的作用。传统的野外观测方法,即使采用常规观测,也无法在运动的瞬间立即得到变形结果。此外,对活跃的滑坡进行调查往往是危险的。而且滑坡的大规模移动,大多发生在大雨等能见度较差的情况下。实时观测系统在远距离提供的连续数据可以全面反映滑坡的动态行为(变形发展阶段),使工程技术人员在判断现场情况后做出有效的滑坡防治设计方案。滑坡观测可能很昂贵,大多数观测系统需要由滑坡专家安装。使用实时滑坡监测系统的一个优点是,它可以协调滑坡运动监测系统和预警系统。滑坡观测见图B8 ~图B10。