东川小江流域典型沟谷泥石流迹地环境综合遥感解译分析

于辉，甘淑,2,杨敏，吴阳

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093；2.云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心，昆明 650093)

东川小江流域典型沟谷泥石流迹地环境综合遥感解译分析

于辉1，甘淑1,2,杨敏1，吴阳1

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093；2.云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心，昆明 650093)

泥石流是危害人民群众生命财产安全的自然灾害类型之一，运用遥感技术解译地表信息是一种既方便又准确的方法，因此利用遥感技术对典型泥石流迹地进行综合遥感解译是一种安全有效的泥石流信息获取手段。以Landsat8影像为数据源，通过对东川小江流域典型沟谷泥石流——大白泥河流域建立遥感解译标志，分区段进行迹地信息提取并统计数量特征，再对地表覆盖信息进行统计分析，从而全面地掌握泥石流的发育特征。最终解译出物源区段滑坡体面积175.32 hm2，流通区段滑坡体面积98.81 hm2，堆积区段堆积扇面积138.88 hm2。

泥石流；遥感解译；地表覆被；小江流域；大白泥河

泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区，因为暴雨暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流，具有突发性、瞬时性、破坏力强等特点[1]。泥石流发生时往往会淹没附近的村庄、耕地等，有时还会冲毁公路铁路等交通设施，给人民群众造成巨大损失。东川区位于小江流域地震带，板块构造活跃，地震灾害多发，泥石流沟群分布广泛，对当地人民群众生命财产造成的危害最为严重。自1950年以来，东川区因泥石流造成死亡200余人，伤100余人，直接经济损失达37 000多万元[2]，泥石流灾害已经成为阻碍全区经济发展、社会稳定的重大隐患。

小江流域泥石流灾害频发，其泥石流活动具有6 a的短周期和9～12 a的长周期[3]。由于泥石流危害性极大，因此运用遥感技术对泥石流进行监测和解译是一种安全有效且精度较高的手段。当前遥感技术在泥石流研究中的应用，主要集中于3个方面：(1)对单个泥石流的分析[2-6]；(2)对区域间已发生泥石流之间的关系研究[7]；(3)区域性的泥石流灾害敏感性、风险性的评估[8-10]。现阶段，利用遥感影像目视解译仍是精度较高的一种信息提取方法，尽管国内外对泥石流的研究已有很多，但是对大白泥河流域典型沟谷泥石流的研究目前还未见报道，因此，加强对小江流域典型沟谷泥石流迹地的综合遥感解译分析具有十分重要的现实意义。

1 研究区与研究数据预处理

1.1 研究区域概况

东川区隶属于云南省昆明市，位于云南省东北部和昆明市最北端，距离昆明150 km，地处东经102°47′～103°18′，北纬25°57′～26°32′，东川区东部邻曲靖市会泽县，西部紧靠昆明市禄劝县，南部毗邻昆明市寻甸回族彝族自治县，北部紧邻昭通市巧家县。境内最高海拔4 344.1 m，最低海拔695 m，高差3 649.1 m，东川区的总面积为1 674 km2，以平均每1 000 km2国土面积内的泥石流沟数目为统计单元，东川区泥石流沟的分布密度为43.7条/1 000 km2[3]。东川区地理位置如图1所示。

小江为金沙江右岸支流，发源于寻甸回族彝族自治县的清水海，流经云南省的寻甸回族彝族自治县、东川县和会泽县。小江全长141.9 km，流域面积约344.3 km2，天然总落差约2 860 m[3]，多年平均流量约51 km3/s，流域内植被稀少，有多条泥石流冲沟，泥石流沟分布密度为37.8条/1 000 km2[3]，是著名的泥石流频繁暴发地区。

大白泥河位于小江的中下游地段，地处东川区姑海乡附近大白河的左岸，地理位置位于东经103°9′50″～103°13′13″，北纬25°55′58″～26°1′13″，水流方向大致由西南向东北，雨季水量丰富。流域中下游滑坡体和冲积扇特征明显，是典型的沟谷型泥石流迹地。

图1 东川区地理位置示意图

1.2 研究数据

研究区使用的是2016年11月由Landsat8 OLI陆地成像仪拍摄的分辨率为30 m的多波段遥感影像，与全色PAN波段进行Gram-Schmidt波段融合之后，图像分辨率提高到15 m，这使处理后的Landsat8 遥感图像不但具有15 m 的空间分辨率，而且具有多光谱影像地物信息丰富的特征。经过图像拼接、几何校正、图像裁剪等基本预处理后将Band6、Band5、Band2分别赋予红、绿、蓝波段即可合成假彩色图像，泥石流迹地得到增强，可与植被、村庄进行有效区分，波段组合形成的研究区域影像地物丰富，层次鲜明，如图2，能够将大白泥河流域内泥石流迹地与其他地物类型明显区分，经验证可用此影像对泥石流迹地信息进行解译。

图2 大白泥河流域Landsat8遥感影像

1.3 泥石流迹地分段区划预处理

根据泥石流地貌分布特征，东川小江流域沟谷型泥石流可划分为物源区段、流通区段和堆积区段3个部分。对于沟谷型泥石流来说，3个区段的区分界限明显，物源区段位于中上游地段，是泥石流发育的源头地区，物源区段又分为清水区和固体物质补给区；中游的流通区段是狭长的沟谷，水流流速较快，奔腾而下；堆积区段位于下游地段，固体物质在此形成堆积，水流流速减慢。类型分区如图3所示。

图3 大白泥河流域泥石流迹地类型分区特征

本次解译大白泥河流域面积共2 345.95 hm2，大白泥河总长度10 970.05 m。区域类型面积解译结果见表1。流域内包括耕地、林地、荒草地、村庄、道路、河流等众多地物。

表1 区域类型面积解译统计表

泥石流迹地遥感解译主要通过对引起泥石流发生的各种因素包括山坡坡度、岩石破碎状况、植被覆盖情况、人类活动的痕迹等进行解译和综合分析[2]。对整个大白泥河流域泥石流进行区域划分，从泥石流各个区域的面积大小、总体形态、遥感影像色调识别着手，确定泥石流沟的走向，对河流流动方向用箭头沿流动方向进行标定，定量解译和量算泥石流沟各个区域面积、流域边界长度、河流长度、堆积扇体大小与形状，对流域地表覆盖信息、主要危害对象进行定性分析[2]。整体泥石流遥感解译如图4所示。

图4 大白泥河泥石流迹地遥感解译图

2 物源区段迹地信息提取及环境状况分析

2.1 迹地信息提取及结构分析

一般情况下，物源区段位于中上游地段，面积较大，上游清水区是河流的源头，中游固体物质补给区沟谷切割明显，两侧滑坡、崩塌发育明显，物源区段为泥石流的形成提供了丰富的汇水量及固体物质。

经解译，物源区段各项指标数据如表2所示。

表2 物源区段解译数据统计表

物源区段位于大白泥河的上游，流域形状大致呈羽毛状，面积比较大，地势南高北低。清水区位于固体物质补给区上方，坡度缓和，河流穿过整个区域，水流方向由南向北，水质清澈，水流量小且平稳，为泥石流的发育提供了水源条件。经目视解译清水区影像颜色以绿色和浅绿色为主，说明区域内植被覆盖率相对较高。固体物质补给区影像分为绿色、黄褐色和高亮白色，经实地调查与人机交互解译，绿色部分大致为林地或耕地，黄褐色部分为荒草地，其土壤裸露程度较高，沟谷两侧高亮白色部分为滑坡体，坡度较大，坡面及细沟侵蚀严重，坡体总体不稳定，岩土体结构松散，松散固体物质丰富，不时向下滑动，造成大量烟尘。

2.2 地表覆盖信息提取与分析

经过对物源区段地表覆盖类型的解译与实地勘察，清水区和固体物质补给区各类地表覆盖物面积统计表如表3所示。

表3 物源区段地表覆盖物面积统计表

在大白泥河流域的清水区，地势较为平坦，植被覆盖率高，以林地和耕地居多，林地多分布在清水区周边，耕地多分布在村落周围，大白泥河从清水区中间缓缓穿过，可对耕地进行灌溉，而荒草地数量较少，分布散落。村庄多沿大白泥河两侧分布，村落聚集程度高，规模大，道路网以拖落村为中心呈放射状分布，交通便利，人迹活动现象明显。固体物质补给区落差较大，植被覆盖率不高，林地和耕地较少，分布在区域边缘，荒草地数量较多，分布在滑坡体周围。村庄数量较少，分布在边缘的林地与耕地之间，规模较小，道路稀疏，交通不便，人迹活动现象不明显。滑坡对村落不构成威胁。

3 流通区段迹地信息提取及环境状况分析

3.1 迹地信息提取及结构分析

流通区段是泥石流快速流经的通道，由于东川区大白泥河流域松散砂石丰富，固体堆积物丰富，流通区段沿途有大量松散土石等物质随水流而下，雨季期间由于高温多雨河流径流量增大，河道拓宽，旱季期间仅形成窄小河沟缓缓流下。

经解译，流通区段各项指标数据如表4所示。

表4 流通区段解译数据统计表

流通区段位于大白泥河的中游地段，海拔落差大，沟谷细长而又狭窄，形态呈线状，沟谷断面形态呈“U”形。流通区段水流方向由西南向东北，水流流速快，两侧山坡坡度大，流通区段基本无堆积物，但两侧山坡不时有崩落物滑下。流通区影像颜色大部分呈现为黄褐色，荒草地面积较大，中间狭长部分呈现高亮灰白色，是泥石流沟流通路径的表征。由于泥石流的切割作用，在流通区段的两侧往往会伴随着小规模的崩塌、滑坡等次生地质灾害，对地表的改造作用较为明显。

3.2 地表覆盖信息提取与分析

流通区段各类地表覆盖物面积统计表如表5所示。

表5 流通区段地表覆盖物面积统计表

流通区段地表覆盖类型丰富，植被覆盖率不高，荒草地面积最大，多分布在流通区的上段，而林地和耕地多分布在下段，村庄数量少，规模小，多分布于耕地周围。道路稀疏，只分布于村落周边。因下段耕地规模较大，人类活动痕迹较为明显。流通区段泥石流易对耕地和村落造成影响。

4 堆积区段迹地信息提取及环境状况分析

堆积区段位于泥石流沟口，是泥石流经过狭长而拥堵的流通区段通道后豁然向外摊开的地方，堆积区往往呈半径大小不等的不规则扇形分布。

4.1 迹地信息提取及结构分析

经解译，堆积区段各项指标数据如表6所示。

表6 堆积区段解译数据统计表

堆积区段位于大白泥河流域下游、沟谷出口处，坡度较缓，固体物质冲出沟谷形成不规则的扇形堆积，轮廓明显。堆积扇上水流不固定，水流方向多样，多呈漫流或叉流。泥石流堆积区段的空间特征在遥感影像上与其他地物区分明显，光谱特征呈现高亮的灰白色，易于辨别。

4.2 地表覆盖信息提取与分析

堆积区段各类地表覆盖物面积统计表如表7所示。

表7 堆积区段地表覆盖物面积统计表

堆积区段地势开阔平坦，植被覆盖率较低，主要地物为泥石流冲积扇和荒草地，荒草地分布于扇形两侧，林地和耕地数量少，规模小，几乎无村落分布，人迹罕至，但有二级公路龙东格公路穿过扇形内侧，大白泥河穿过扇形外侧，泥石流发生时会冲毁龙东格公路，造成大白泥河向扇形外侧改道。

5 结果与讨论

通过对大白泥河流域各个区段的指标数据定量解译和对地表覆盖信息统计分析，主要结论如下：

(1) 物源区段滑坡体面积175.32 hm2，占物源区段总面积的11.54%；流通区段滑坡体面积98.81 hm2，占流通区段总面积的16.70%；堆积区段堆积扇面积138.88 hm2，占堆积区段总面积的59.23%。

(2) 物源区段清水区地物覆盖以林地和耕地为主，固体物质补给区地物覆盖类型以荒草地为主；流通区段地物覆盖类型以荒草地为主；堆积区段地物覆盖类型以荒草地为主。

(3) 利用遥感影像对泥石流迹地信息进行综合解译，不仅可以从宏观角度把握流域的整体态势，还可以对流域内的局部特征进行分析。经野外实地调查，可以看出目视解译的效果显著，准确度高，对于小范围研究区域来说，是最显著的解译方法。

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COMPREHENSIVEREMOTESENSINGINTERPRETATIONANALYSISOFTYPICALGULLYDEBRISFLOWENVIRONMENTOFXIAOJIANGRIVERBASININDONGCHUANCOUNTY

YU Hui1，GAN Shu1,2，YANG Min1，WU Yang1

(1.School of Land and Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China; 2.Yunnan Institute of Engineering Research and Application of Plateau Mountain Spatial Information Surveying and Mapping Technology, Kunming 650093,China)

Debris flow is one of the types of natural disasters that endanger the safety of people’s lives and property.It is a convenient and accurate method to interpret the surface information by using remote sensing technology. Therefore, it is a safe and effective debris flow information acquisition method to use remote sensing to analyze the typical debris flow.Based on the Landsat8 image as the data source, the remote sensing interpretation sign of the typical gully debris flow in Xiaojiang River Basin Dongchuan County——Dabaini River Basin was carried out. Divided the segment, carried out the excavation information and counted the quantitative features.Then analyzed statistical surface cover information, so as to fully grasped the debris flow development characteristics.Finally, the area of the landslide in Source area is 175.32 hectares, the area of the landslide in Circulation area is 98.81 hectares, and the area of deposition fan in Accumulation area is 138.88 hectares.

debris flow; remote sensing interpretation; surface cover;Xiaojiang River Basin; Dabaini River

1006-4362(2017)03-0096-05

2017-04-01改回日期2017-06-23

国家自然科学基金项目，滇中星云湖高原湖泊流域聚落空间格局演化研究(No.41561083)；云南省自然科学基金重点项目，滇东南岩溶山地水土环境脆弱性空间分异的多尺度探测研究(No.2015FA016)

P694；TP753

A

于辉(1993- )，女，硕士研究生，主要从事遥感技术应用.E-mail:2668916261@qq.com

甘淑(1964- )，女，教授，博士生导师，主要从事资源环境管理及3S技术应用领域研究工作. E-mail:n1480@qq.com