地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

知識 09-12

20世紀以來，地質災害多發和頻發的趨勢越來越明顯，已引起了各級政府部門的高度重視。尤其是2008年汶川地震及2010年舟曲泥石流發生後，對一些重大地質災害的關注已經上升到了國家的層面，使地質災害調查工作面臨著巨大的挑戰，但同時也是一個新的機遇。1988年，鄧小平同志提出了「科學技術是第一生產力」的論斷，那時他早已意識到科學技術的發展必將推動社會快速向前。在地質災害調查研究的實踐中證明，在科學技術快速發展的大背景下，地質災害調查研究的應用技術也得以蛻變。

在政府部門的大力支持下，科學家們通過多年的不懈的努力，目前已基本查明了我國地質災害的成因及孕災規律，在地質災害調查、機理研究、監測預警、預測預報、群策群防及工程治理等方面均取得了較顯著的社會成效，近年來因地質災害造成的人員及財產損失也呈現出了逐漸降低的趨勢，為山區百姓的生命財產安全起到了保駕護航的作用。而這一切，無不受益於新興科學技術的進步與發展。

地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

雖然新興科技的發展極大地推動了地質災害調查方法的進步，但由於地質災害調查特殊的專業技術背景及要求，許多傳統的方法難以被新興技術完全取代。隨著一些新興科學和技術方法的不斷革新，如何在傳統的地質災害調查方法中最大限度融合新技術的優勢，並在調查過程中既能保證第一手資料的真實準確，又能提高地質災害調查工作的效率，將是今後地質災害調查工作者們必然且持續面對的問題。

一、徒步山野——用腳丈量的空間

470年前，當維薩里在大量一手人體解剖資料的基礎上系統闡述人體結構時，他讓上帝用男人身上的肋骨造女人、耶穌通過復活骨使死人復活的神話徹底破滅。他的研究開始讓人們對認知客觀事物的觀念得到了質的改變，並開始注意到第一手資料的重要性，這種思維模式的改變也深刻影響著地質災害這一學科的探索進程。

既然野外調查是取得一手資料的最重要步驟，那麼地質工作者們對這項工作也從不敢怠慢。為了順利完成野外調查，人們會經常看到一些穿著粗布衣褲、戴著大沿草帽、手拿地質錘、羅盤和放大鏡的地質工作者們，頂著烈日忙碌于田野間，很難讓人把他們與在地里辛勤勞動的農民朋友嚴格地區分開來。為了獲取不同類型的野外數據，地質工作者需要隨身攜帶各種各樣的裝備，除了必帶的「三大件」（地質錘、羅盤和放大鏡）外，還隨身挎著照相機、GPS、捲尺、標杆、記錄本等等，身上的負重可想而知。除了負重徒步以外，地質工作者在野外還要測量數據，這也是一個較為辛苦的過程。如測量大比例尺剖面時，必須得有人用捲尺一段一段地拉著測量，需要穿過荊棘密布的灌叢、淌過刺骨的河水、攀爬陡峭的山崖等等，隨時都有潛在的危險相隨。

地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

幸運的是，科學技術的發展讓如今的野外調查工作得到了許多的便利。如紅外線測距儀可以測量數公里以外的任何距離，甚至能給出水平距離、垂直距離及坡度等參數，極大地解放了由人拉著尺子一段段測量的艱辛。計算機科學的進步和大數據時代的來臨使得「數字化地質調查」的概念得以提出和實踐，在不久的將來，野外地質工作者可以卸掉傳統的負重工具包，實現數字化的記錄和儲存。那時的地質工作者，只需要拿著一個比手機略大的數字化掌上機，即可實現野外定點、野外測量岩層產狀、野外電腦記錄及素描等等。

當然，傳統的地質錘應該難以被電子化設備所取代的，除非設計者讓電子化的掌上機有足夠的硬度，在砸碎堅硬岩石後依然完好。不過這也說不準，或許真會有那麼一天。

在交通設施和交通工具極不發達的過去，對地質災害開展地面調查都是靠地質工作者的雙腿徒步完成，這是一個很艱苦的工作，不但需要經受體力的考驗，還需要有對工作的熱情和持之以恆的毅力。在這種傳統的工作模式下，地質工作者們在不覺中練就了強健的身體，他們集地質工作和探險於一身。在上個世紀的國家登山隊中，都有不少從事地質災害調查研究的老前輩，如在1958年任國家體委登山隊組長的唐邦興研究員就是國內長期從事泥石流研究的典型代表，曾隨隊攀登過珠穆朗瑪峰。

現代交通的發達也使得傳統的地質調查工作得到了極大的改善。中國山區的村村通工程讓兩條腿的緩慢行走變成四個軲轆的高速飛馳，使得區域上的空間距離得到顯著的縮短讓地質災害調查這一過程變得極為便利。但從另一個角度看，發達的交通系統也讓地質工作者們徒步穿行山野的機會相對少了許多，與那些年過花甲仍能健步如飛的老地質工作者們相比，現代地質工作者們的體格該是望塵莫及，這是一個新的時代問題，值得深入探討。

地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

二、俯視地面——遙感技術打開的新局面

遙感技術(Remote Sensing，RS)是通過衛星、飛機或其它航空器從空中乃至宇宙空間對大範圍地區進行對地觀測和拍攝，並從中獲取有價值的遙感數據使其成像的一種現代信息獲取技術。該方法對於那些自然條件惡劣和人類難以到達的沙漠、沼澤、高山峽谷等地區而言具有極大的優勢。近年來，遙感技術不但已悄然融入了我們的日常生活中，也對地質災害調查研究方法有著極大的促進深遠的影響。

從哲學的角度看，世界是一個有機的整體，任何一部分科學技術的發展都將對整個系統產生關聯效應。正如航天軍事技術的發展使得遙感影像的質量得到飛速提升那樣，遙感技術的進步使得地質災害調查研究也受益匪淺。遙感技術可以讓地質工作者從更為宏觀的視角觀察地面，並通過地質災害的典型特徵進行識別，在開展傳統地面調查之前就能獲取工作區的地質災害總體發育規律及更為直觀的圖件。目前，解析度為0.5米甚至精度更高的遙感影像數據已在地質災害調查研究中得以廣泛應用，當我們從數萬米高空的視角俯視地面時，讓地質工作者曾認為在自然面前渺小的感覺被徹底改變，對地質災害進行有效控制的自信心也就自然更足。但很少有人體會到，這種科學技術方法的進步已經在潛移默化地改變著地質工作者們認識世界的模式和觀念，這是一個哲學的範疇。

地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

遙感技術的應用不但可以讓我們將直觀的視覺影像和地質災害分布進行疊加，直觀明了地找出其分布規律，還可以讓我們從更清晰地從更廣的視角看到地質災害可能威脅到的區域和這些區域內分布的房屋建築情況，為地質災害防災減災對策的制定提供極大的便利。當然，遙感技術還讓以地面調查為主的傳統地質災害調查方式轉變為另一種模式：地質工作者可以坐在電腦面前叼著香煙、喝著咖啡甚至聽著喜歡的音樂，通過放大或縮小遙感影像，從不同的高度視角了解工作區的地表特徵，並對地質災害的數量及分布特徵進行早期識別，為後期的地面調查提供更為準確的數據。在這個層面上，遙感技術的進步使得地質災害調查研究工作的效率、質量及可信度均得到了極大的提升。

隨著政府部門和公眾對地質災害造成的損失可容忍度降低，對潛在地質災害的前期識別與評價要求也越來越高。在現有對地質災害調查的要求中，需要地質工作者對一些重要城鎮或人口密集區開展詳細調查，並盡量達到「坡要到頂、溝要到頭」的精度。但事實上，當在植被覆蓋好的高山峽谷區開展地質災害調查時，專業人員會發現，因為要想對那些分布在山頂或位置較高的地質災害開展調查極為困難，而植被的高覆蓋率也使得從遠處通過望遠鏡進行觀察的方式無法實現，即使是普通的衛星或無人機拍攝影像數據也會因為植被覆蓋而束手無策。這時你才會發現，通常意義上的遙感技術其實並不是萬能的。

在遇到傳統地面調查和普通遙感數據無法解決的問題時，科學家們開始探索新的渠道，試圖通過遙感的空中優勢獲取更多坡度、溫度及高程等地形數據，去除植被的干擾，讓地形在特定環境下恢復其本來的形態。通過不懈的努力，終於在1956年，科學家們通過對特定遙感波段的設計及拍攝，提出了一種新的數字地形概念，即數字地形模型（Digital Terrain Model，DTM）。

DTM最初被應用在高速公路的自動設計方面，後來逐漸被推廣到電子地形測量、軍事電子沙盤、土地利用規劃及洪水災害評價方面。通過對遙感數據的處理後，DTM可以排除地表覆蓋的植被及空中漂浮的雲彩等干擾，恢復地形的最原始形態。在DTM圖上，地質工作者可根據地形的形態和地表痕迹對山體進行清晰的觀察，並結合地質災害孕育過程中的典型特徵，如滑坡發生前形成的地表裂縫等，對這一區域內發生地質災害的可能性進行評價與預測。雖然DTM數據的應用解決了許多地質災害調查中很頭疼的問題，但是，因為DTM數據的獲取及專業解譯費用極為昂貴，對地質災害點分布面廣、數量多的地區而言，應用DTM數據開展大範圍的地質災害調查很不現實。但隨著航天科技的飛速發展，相信DTM數據也會像其它數據一樣，會以低成本的優勢得以普及，為地質災害調查和識別提供更可靠的依據。

地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

遙感技術的應用還讓我們對地質災害的預測預報成為了可能。眾所周知，絕大多數地質災害都是由降雨誘發，而對地質災害預測預報多是基於降雨的「二次預報」，而早期由於受到氣象觀測點密度小，氣象數據更新與處理過程較慢等因素的影響，故導致預測預報的結果不盡人意。近20年來，隨著遙感衛星及雲計算計算機等高科技的發展，專業氣象衛星的運行對降雨過程進行預測預報的及時性與準確度得到了極大的提升，使得基於「降雨+地質背景」模式的地質災害預測預報成得到推廣。目前，國土資源部已和中國氣象局已形成了一套基於降雨過程而對可能發生地質災害的區域進行預測預報的體系。在雨季，當我們收看中央一套節目的天氣預報時，會發現欄目里增加了對可能發生地質災害的區域的等級預報，讓地方政府和當地老百姓提前預知地質災害可能的發展趨勢，並做好相應的防災減災計劃。近年來，雖然地質災害頻發，但地質災害的可預測預報性在很大程度上避免了潛在的人員傷亡和財產損失，讓地方老百姓對政府的信任度得到極大的提升，避免了很多不必要的誤解與衝突，其社會意義重大。

三、走進鄉村——民間隱匿的歷史

地質災害因其暴發突然及成災迅速等特點讓人心存畏懼，故在很多山區，老百姓把泥石流形象地稱之為「走龍」、「出蛟」，把滑坡稱為「走山」等，給這些自然的地表過程賦予了神秘的色彩。對於信息相對閉塞的山區人們而言，通過直觀的感受對地質災害現象進行描述，除了保持對其神秘感外，還形象地揭示了地質災害的許多內在特徵。如泥石流發生時地面抖動的動現象為後來的泥石流地聲監測方法提供了重要依據。正如笛卡爾所說的那樣：「雖然直觀僅作為一種直接的認知模式，但卻能幫助人們洞悉內在」。在地質災害調查過程中，很多來自民間的直觀描述都在認識地質災害機理方面給予了極大的幫助。

地質災害調查：傳統與科技該如何輝映？

英國人類學家奈吉爾?巴利曾以幽默的方式在其《天真的人類學家》一書中詳細地闡述了對民眾訪問的方法和數據在人類學研究中的重要性，並強調了這種方法對其它學科的普適性。作為應用實踐性較強的學科，地質災害調查研究的最終目的是減輕地質災害對人類造成的破壞，在某種意義上，地質災害調查工作也與人類學研究具有交集。在地質災害調查過程中，對於那些無歷史資料記載的地質災害而言，對當地人尤其是高齡老人的訪問就顯得極為重要。很多高齡老人能清晰記得在他的記憶里這裡某個地方曾發生過多少次地質災害，或根據他們老一輩的講述把地質災害活動的時間往前延伸。

想像一下，坐在烈日炙烤的樹蔭下，聽知鳥低鳴，與老鄉一起回憶並記錄下他們知道的歷史，這足以讓那些掙扎在酷熱籠罩的城裡人羨慕不已。在某種程度上，這些訪問數據的準確性和可信度遠比用各種測年方法來的更為容易和準確。若運氣較好，遇到記憶力較好的當地百歲老人，可以從他的講述里知道這個地方在過去200年間地質災害發生的次數、時間及造成的災害情況。對於那些造成嚴重損失或人員傷亡的地質災害，他們的記憶往往較為深刻，有些老人甚至能說出曾在地質災害事件中遇難人的名字及年齡。

四、結語

一百多年前，當尼采喊出「上帝已死」時，除了對人們世界觀和價值觀的震撼之外，更多的是讓人們開始不再迷信神的力量，開始思考科學技術對世界的客觀影響。隨著西方工業革命的接踵而至，科學技術不僅徹底改變了世界，也讓人們開始重新構建更為理性的價值體系。

同樣，地質災害調查研究及科普方面也緊隨科學技術的發展步伐融入了先進整體潮流，並讓人們對地質災害的未知感和神秘感開始了新的審視，不再迷信神話而開始相信科學。

人們在探索地質災害的過程中，讓我們曾更多用主觀意識去判別的模式正在逐漸改變，並回歸到哲學的主流意識形態：即把地質災害過程看作是客觀存在的地質現象並從唯物論的視角去認識它。或許很難想像，對地質災害的認識過程竟然會在無意識之間把我們的世界觀上升到哲學的高度。

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