三级遥感地质在线路工程勘测中的应用

谭光杰(西南电力设计院，四川 成都 610025)



三级遥感地质在线路工程勘测中的应用

谭光杰
(西南电力设计院，四川 成都 610025)

摘要：本文基于《电力工程遥感调查技术规程》DL/T 5492 - 2014，解释了遥感地质工作的分级，较全面地论述了三级遥感地质工作的概念，并利用谷歌公共影像平台作了如何在架空输电线路工程的岩土勘测中开展三级地质遥感的举例说明。

关键词：三级遥感地质；线路工程；谷歌地球。

1　架空输电线路工程的特殊性

架空输电线路工程属于长距离线状工程，同一工程既穿越了巍巍群山，也穿越了一望无际的平原，即同一工程穿越了众多不同地貌单元。线路工程穿越区按穿越地貌单元的不同可以分成山区和平原。山区和平原的工程地质条件有着本质的不同，对线路工程而言，两个区域有着不同的主要工程地质问题：山区以塔位场地稳定性问题为主，平原则主要为查明地基条件。

山区和平原的主要工程地质问题不同决定了两个区域需要采用不同的勘测手段。山区应以工程地质调查为主，平原区应以工程钻探、静力触探和土工试验等手段为主。

由于种种原因，目前线路工程(尤其是特高压线路工程)存在混淆山区和平原的区别的问题，将适用于平原区的勘测手段应用到了山区。将查地基条件的手段应用于解决稳定性问题，得到的效果无异于缘木求鱼。

工程实践证明，工程地质调查可以很好地解决山区塔位场地的稳定性问题。

1.1路径方案动态性

架空输电线路工程不同阶段的岩土工程勘测对象是不同的，可行性研究阶段和初步设计阶段是路径方案，施工图阶段则变为塔位场地。

一般来说，架空输电线路工程的起点和终点是确定的，但从起点到终点有多条路径可供选择见图1，但受交通条件、军事设施、城镇规划、自然风景区和矿权设置区等多种因素的制约。制约因素越多，路径方案存在动态调整的可能性就越高。

图1　某工程可行性研究阶段的路径方案示意图

1.2塔位场地不确定性

施工图前各勘测阶段是围绕确保选定路径方案在允许长度范围内能够选出足够多的适宜杆塔建设场地而展开的，塔位在施工图完成定位前是不确定的。

塔位是如何从可能的立塔位置选出来的？不同专业有不同的回答。如果将塔位抽象为一个点，各专业研究的都是塔位点与其相邻的点、线元和面域等的相对关系，区别仅在于点、线元和面域等对于不同的专业有不同的内涵。对岩土专业而言，点、线元和面域是广义工程地质条件。据《电力工程遥感调查技术规程》(以下简称《遥感规程》)和工程实践，典型的点、线元和面域对象包括：

点对象：滑坡、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害点，采石场、垃圾场、坟墓、砖瓦场、悬崖、陡壁、寺庙、佛塔、油库等地物点。

线对象：断层、褶皱轴线等地质对象，河流、冲沟、泥石流等自然对象，山脊线、分水岭、岸线、线状水系等自然线状地物，地面管道、索道、渡槽、传输皮带、埋地管道、埋地光缆等人工线状地物。

面域对象：地层岩性分布区是线路工程中最重要和最常见的面域对象，矿带、探矿权和采矿权等矿权设置区、工业园区、自然保护区等人为设定的面域对象；森林、湖泊、水库、水塘、江河、海湾等自然面域地物，果园和苗圃等自然面域地物。

塔位就是依据塔位与点、线元和面域等三类对象的相对关系中选择出来的。图2、图3和图4分别展示了线路工程与典型的线元和面域的相对关系。

图2　路径方案与构造线间的相对关系

图3　路径方案与矿权设置区等的相对关系

图4　塔位与地层岩性面域的相对关系

1.3海量数据

架空输电线路工程属长距离线状工程，短者几百公里，长者数千公里。同一工程穿越了不同的地貌单元区、地层岩性区、地质构造区等，涉及到了工程地质条件、地质灾害分布、矿权设置、人类活动等海量数据。海量数据当然可以分解表示成1.2节所述的点、线元和面域等各类对象。

海量数据如何集成与处理，一直是个难题。《电力工程工程地质测绘技术规程》(送审稿)提出了“编译工程地质图”概念，试图解决海量数据集成与处理问题。所谓的“编译工程地质图”是指通过转绘区域地质图和实地复核而形成的工程地质图。本文随后将论述编译工程地质图集成的资料如何应用于三级遥感地质工作。

2　三级遥感地质

在讨论三级遥感地质之前，有必要先明确遥感、遥感解译、图像处理和工程地质条件等基本概念。因为，越是基本的概念，越容易被经常提及，但内涵越容易不同。

遥感：不接触物体本身，用传感器收集目标物的电磁波信息，经处理、分析后，识别目标物、揭示其几何、物理特征和相互关系及其变化规律的现代科学技术。

遥感解译：基于专业知识，运用解译标志和实践经验，借助各种技术手段和方法，从图像上获取技术信息并进行专业化表述。其近义词有判读、判释等。

图像处理：为便于识别遥感对象的技术属性，利用计算机对影像进行几何处理、灰度处理、特征提取、图像增强等图像信息加工。

工程地质条件：与工程建设有关的地质要素之综合，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质作用和天然建筑材料等六要素。

《遥感规程》依据采用影像的不同、资料丰富性、解译对象的难易程度、解译人员的专业程度和是否需要验证等五因素将遥感工作划分成了一、二和三等三个等级，见表1。

表1　遥感工作等级划分

《遥感规程》对遥感工作的分级的条文说明是：“对遥感工作分级是为了事先能够对所开展的调查工作有一个清楚的定位和合理安排，以便于组织实施并达到预期效果。实际操作中，可按先一级再二级后三级的顺序筛选确定，定为一级工作的至少应符合2条以上要求，定为二级工作的应大部分符合要求，定为三级工作的应全部符合要求。一级遥感除了工程本身可能重要外，也包括难度大、精度高、要求严的内涵 ，需要遥感经验丰富的人员承担，三级遥感则相对宽松，一般专业技术人员就可承担完成。”

为便于进一步理解三级遥感工作，笔者对三级遥感的技术特点与要求做进一步的说明。

架空输电线路工程一般沿既有电力走廊走线，可以利用已建工程的影像资料。已建工程的影像资料就是有既有影像资料。

地理信息系统，特别是公共地理信息系统或网络地理信息系统，已经快速发展，比如可以较为方便地利用谷歌地球、必应地图和雅虎地图等公共平台数据。

地区性资料丰富有两重含义：一是具备1∶200000或更大比例尺区域地质图或区域水文地质图；二是已经进行过工程地质测绘或岩土工程勘测。两者满足其一，即可称为已有资料充分的区域。

三级遥感解译采用目视解译法，滑坡、崩塌和泥石流等解译对象可以直接判断，不需要进行图像处理。

一、二级遥感工作均由专业的遥感解译人员完成，三级遥感工作则不需要，可由岩土工程师等技术人员完成。实际上是要求岩土工程师应用地质学原理识别图像。

遥感地质是一种间接勘测手段，需要到实地进行验证。三级遥感不必如此严格，只需要得到定性的解译成果即可，不必到实地验证。但，这里应当理解为在遥感解译过程中不需要到实地验证，不应理解为整个勘测期间均不进行实地验证。实际勘测中，解译对象对工程有影响时，也应实地验证。

3　三级遥感地质的应用

3.1工程地质条件集成

工程地质条件集成可以采用编译工程地质图的方法。地层岩性和地层构造可以转绘自区域地质图，已发现的滑坡、崩塌、泥石流等转绘自县(市)地质灾害评估资料或已有工程资料，见图5。

图5　叠加了工程地质条件的卫星图

图5中红色线为断层，白色线为地层岩性界线，蓝色线为路径方案，图钉为塔位位置。

3.2工程地质条件要素解译

工程地条件包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质作用和天然建筑材料等六个要素。本节只示例性地说明地形地貌、地层岩性、斜坡宏观结构类型和人类活动等广义工程地质条件的解译方法。

(1) 地形地貌

可以从谷歌影像图上直观划分地貌单元或微地貌单元。斜坡坡度、坡长、坡向等斜坡特征要素均可从影像图上直接量测。实际工作中，可量测典型地貌单元的斜坡特征要素以了解整个工程穿越区的总体地形地貌特征。

从谷歌影像图上不仅可以量测各种数据，还可利用谷歌地球的高度配置文件分析岩溶区的夷平面，见图6。

图6　夷平面解译

(2)地层岩性

不同岩性区的影像特征有较明显的区别，如砂(泥)岩区的条状地形、灰岩区的“冒泡”地形，见图7、图8。

图7　砂(泥)岩区典型影像

图8　灰岩区典型影像

不同岩性区的不同影像特征需要总结地区经验。地层岩性界线一般转绘自区域地质图，但可从影像上来验证或复核地层岩性的准确性。

(3) 斜坡宏观结构类型

山区架空输电线路现已全面采用不等高基础，尽量不开挖或少开挖以减小对地质环境的扰动。架空输电线路塔位建设时绝大部分不必场平，即铁塔是长期位于斜坡之上的。

塔位场地稳定性基本等同于斜坡稳定性，斜坡的宏观结构类型直接决定了斜坡稳定性。斜坡的宏观结构类型有不同的分类标准，一般是依据斜坡稳定性控制结构面与斜坡坡向的相对关系将斜坡分成顺向、切向和逆向边坡。沉积岩区，岩层层面无疑是斜坡稳定性的控制性结构面。

在谷歌影像图上叠加了岩层产状后，可快速判断出斜坡的宏观结构类型，见图9。

图9　边坡结构类型解译

(4) 滑坡、崩塌和泥石流等不良地质作用

滑坡、崩塌和泥石流是山区线路工程穿越区最常见，也对塔位稳定性和杆塔长期安全运行威胁最大的三类不良地质作用。如果植被不发育，该三类不良地质作用比较容易识别，见图10、图11。

图10　滑坡和崩塌解译

图11　泥石流解译

(5)人类活动

人类活动本身不属于工程地质条件，但人类活动可以改变工程地质条件，所以人类活动对线路工程的塔位场地选择与长期安全运行有重要影响。常见的人类活动有公路建设、水电站建设和矿山开采等。由于人类活动很大程度上改变了自然的协调性，很容易在影像上识别，见图12。

图12　公路解译

3.3协同工作平台构建

目前架空输电线路工程岩土工程勘测存在两个比较大的问题：一是对现场工程师过于依赖，勘测质量的优劣很大程度上取决于现场工程师的业务水平；二是未能形成现场工程师与主管技术领导的协同工作平台，不能做到及时解决工作出现的问题。

地理信息技术的发展为解决上述两个问题提供了可能。西南电力设计院正试图构建基于三级遥感工作平台的协同工作机制。

4　结语

《电力工程遥感调查技术规程》已经发布。随着该规程的逐步施行，三级遥感工作将广泛应用于各类电力工程的岩土勘测中，特别是架空输电线路工程将大有表演舞台。

参考文献：

[1]电力工程遥感调查技术规程(征求意见稿) [S]．2013．

[2]电力工程工程地质测绘技术规程(送审稿)[S]．2014．

[3]西南电力设计院．岩土工程勘测报告[R]．成都：西南电力设计院，2009～2014．

Application of the Grade Ⅲ of Remote Sensing Geological Interpretation to Geotechnical Investigation in Transmission Line

TAN Guang-jie
(Southwest Electric Power Design Institute, Chengdu 610025, China)

Abstract:On the basis of Technical Code for Remote Sensing Survey of Electric Power Engineering DL/T 5492-2014，this thesis discusses the work grades of remote sensing geological interpretation and describes the conception of the grade Ⅲ of remote sensing geological interpretation. After that, it demonstrates how to apply the grade Ⅲ of remote sensing geological interpretation to geotechnical investigation in overhead transmission line project. All the interpretation examples are given by using Google Earth.

Key words:grade Ⅲ of remote sensing geological interpretation; overhead transmission line project; google earth.

中图分类号：P627

文献标志码：B

文章编号：1671-9913(2016)01-0016-05

* 收稿日期：2015-08-04

作者简介：谭光杰(1974- )，男，重庆垫江县人，高级工程师，国家注册土木工程师(岩土)，从事岩土工程勘测工作。