古滑坡是斜坡长期演化的产物,其发生发展在一定程度上反映了古地貌的演化过程及古灾害效应,是第四纪地质灾害关注的焦点(张永双等,2021)。受山区地形和地貌的影响,古滑坡所形成的平坦区域是人类生产生活的重要场所,而近年来极端天气不断增加,在人类工程活动加剧下,古滑坡复活事件不断增加,给人类的生命和财产安全带来了巨大威胁(Sassa et al,2013)。因此,对古滑坡进行提取研究具有重要的意义。
大渡河干流流域处于青藏高原东缘地带,是川西高原与四川盆地的过渡区域。该流域地形起伏较大,相对高差悬殊,地质环境条件脆弱,新构造活动强烈,地震频发,岩体破碎,生态环境脆弱,气候变化极为频繁,在内外动力和人类工程活动强烈作用下,古滑坡较为发育。
目前针对古滑坡判识和提取的方法主要包括地质分析法、遥感解译法、地质勘探法等,而采用自动算法提取的方法尚不多见。本文基于数字高程模型,以大渡河为研究区,采用Roering et al,2005提出的自动算法来量化和提取大渡河古滑坡空间分布,该算法主要利用了古滑坡的独特地形特征(曲率和坡度之间的关系)来进行开发。主要包括:
(1)基于大渡河30m数字高程模型,计算出该流域的地形导数(坡度值和曲率值),将结果均进行百分化处理。
(2)在Google Earth高空间分辨率影像上,共解译出大渡河流域内的270个古滑坡,其中,70%用于古滑坡提取计算,30%用于结果验证。
(3)为降低误差,以用于计算的189个古滑坡为单元,统计出每一个古滑坡范围内曲率与坡度的平均值,得到曲率随坡度变化的关系图,并以此来定义地形包络线范围:0.45<坡度<0.75,|曲率|<0.0005。
(4)用曲率和坡度值识别每一个30
30m的栅格像元是否在地形包络线内,满足输出值为1,不满足输出值为0。
(5)以250m为半径,使用空间平均法将二进制格网进行平滑处理,得到结果为0~1连续变化的值,称之为β值。0代表未出现古滑坡,1代表出现古滑坡。
通过计算,绘制出大渡河流域古滑坡空间量化分布图,并将结果与已知古滑坡进行比对,发现当β>0.3时,能够较好实现对古滑坡的提取,并由此得到提取后的大渡河流域古滑坡空间分布图。将用于验证的81个古滑坡与提取结果进行比对,发现有86%的古滑坡能被提取出来。从空间分布图来看,大渡河古滑坡整体分布不均,主要集中在小金河与雅砻江两岸,流域上、中、下游由于地貌差异,古滑坡发育分布也有明显不同。很好指示了大渡河古滑坡空间分布状况,在一定程度上可为古灾害复活监测提供依据。
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