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| 激光雷达技术精准识别山洪风险区：科罗拉多州冲积扇灾害评估新突破 |
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原文链接：https://www.mdpi.com/2624-795X/6/3/45
论文标题：LiDAR-Based Delineation and Classification of Alluvial and High-Angle Fans for Regional Post-Wildfire Geohazard Assessment in Colorado, USA
期刊名：GeoHazards
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geohazards
研究背景
野火后泥石流灾害在全球山地地区呈上升趋势，特别是在气候变化导致野火频发的科罗拉多州。2021年格伦伍德峡谷发生的破坏性泥石流事件，暴露出传统地质灾害图在冲积扇和高角度扇地貌识别上的局限性。这些由周期性沉积物输送形成的扇形地貌，虽然表面平坦适宜建设，但实际隐藏着严重的泥石流和洪水风险。本研究旨在通过高分辨率激光雷达技术，建立一套精准识别和分类冲积扇地貌的方法体系，为灾害防控提供科学依据。
研究内容
科罗拉多地质调查局采用1米分辨率的激光雷达数字高程模型，结合ArcGIS Pro平台的地形指标和水文分析工具，开发了一套系统的冲积扇测绘工作流程。研究团队首先通过山体阴影分析、坡度图和等高线等地形衍生品，识别出具有扇形特征的地貌形态。在此基础上，根据坡度阈值将扇形地貌划分为冲积扇（平均坡度≤20°）和高角度扇（坡度＞20°）两类，并使用卷积滤波器检测陡坡区域与受限河道的关系。为确保数据准确性，项目建立了严格的质量控制协议，包括随机抽取10%的多边形进行交叉审查，并对5-10%的测绘区域进行实地验证。
图1 山区冲积扇图解
该方法在六个野火高风险县（皮特金、博尔德、克里克克里克、查菲、莱克和吉尔平）的应用取得了显著成果。研究团队共划定了超过3200个冲积扇和高角度扇多边形，总面积分别达到81平方公里和54平方公里。其中查菲县的高角度扇数量最多（894个），反映了其陡峭的山地地形特征。通过与传统地质图的对比，研究发现许多先前未被识别或误分类的扇形地貌，特别是在低坡度地形区域，这些区域往往因适宜开发而面临较高风险。分析还显示，部分冲积扇上建筑物密度高达115栋，中位数为3栋，凸显了在这些高风险区域进行精准测绘的紧迫性。
图 2. 克利尔克里克县部分地区的冲积扇分布图
研究总结
本研究证实了高分辨率激光雷达数据在识别冲积扇地貌方面的巨大潜力，为科罗拉多州野火影响区域的灾害评估提供了可靠的技术支持。通过建立标准化的测绘流程和质量控制体系，研究成果显著提升了扇形地貌识别的准确性和一致性。该数据集不仅为区域筛查和规划提供了重要工具，还能帮助规划者和应急管理人员优先安排地质评估工作，制定针对性的减灾措施。尽管该方法主要适用于区域尺度的风险评估，而非具体场地设计，但其技术路线可推广至其他具有类似地形和地质条件的山区，为全球范围内的野火后灾害防控提供借鉴。随着人工智能和机器学习技术的发展，未来可进一步结合实时灾害模型，不断提升地质灾害预警能力。
GeoHazards期刊介绍
主编：Prof. Dr. Zhong Lu, Roy M. Huffington Department of Earth Sciences, Southern Methodist University, Dallas, TX 75275, USA
Prof. Dr. Tiago Miguel Ferreira, Instituto Superior Técnico (IST), University of Lisbon, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisbon, Portugal
期刊发表范围涵地球物理/地质灾害、气候及气候变化相关灾害、气象灾害、水文灾害、块体运动灾害以及人为和技术灾害等研究领域。自2020年创刊以来，被ESCI、Scopus、GeoRef等多个权威数据库收录。
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