陜西省地震局聯(lián)合測(cè)繪院開(kāi)展高精度斷裂帶與文化遺址地貌探測(cè)

中國(guó)應(yīng)急管理報(bào)■劉允林 徐良鑫2025-09-17 14:31:16

在陜西省寶雞市扶風(fēng)縣周原遺址上空，一架搭載激光雷達(dá)（lidar）的縱橫大鵬cw－25e復(fù)合翼無(wú)人機(jī)正平穩(wěn)巡航。這架無(wú)人機(jī)裝有“激光眼”，在百米高空持續(xù)掃描地表、“透視”大地。這是陜西省地震局近日聯(lián)合測(cè)繪院開(kāi)展高精度渭河盆地北緣斷裂帶與文化遺址地貌探測(cè)工作的場(chǎng)景之一。

從植被之下“讀”出大地密碼

周原遺址位于岐山南側(cè)、渭河北側(cè)，遺址保護(hù)范圍占地約48．2平方公里，是周文化最具代表性的遺址，在全國(guó)西周文化遺址中面積最大、文化內(nèi)涵最豐富、已出土文物數(shù)量最多且精品最多。

寶雞周原博物院收藏著周原遺址出土的萬(wàn)余件珍貴文物，其中青銅器以其數(shù)量之多、器型之大、造型之美、銘文之珍貴，堪稱全國(guó)之最。

寶雞周原博物院講解員介紹，周原遺址對(duì)于商周考古和研究方面有著舉足輕重的地位，是西周考古研究的重要基地，也是中華文明探源工程的重要地段。遺址內(nèi)出土了數(shù)量眾多的青銅器，為同時(shí)期同類器物的斷代研究提供可靠標(biāo)尺，對(duì)了解當(dāng)時(shí)社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化提供了寶貴資料。

“周原遺址表層植被茂密，傳統(tǒng)測(cè)繪很難看清地表真實(shí)的形態(tài)。但激光雷達(dá)能穿透植被，像給大地做‘三維ct’，連一厘米的裂縫都能捕捉到?！标兾魇〉卣鹁止ぷ魅藛T盯著屏幕上跳動(dòng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)解釋道。

此次探測(cè)中，無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)每秒數(shù)百萬(wàn)次的激光脈沖掃描地表，生成的高精度實(shí)景三維模型包含數(shù)十億個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。借助點(diǎn)云分類識(shí)別技術(shù)，科研人員剔除荊棘、灌木等植被的干擾，清晰還原出地表以下的“真實(shí)面貌”：不僅精準(zhǔn)識(shí)別出斷層陡坎的形態(tài)特征，還能捕捉到多處因地質(zhì)活動(dòng)產(chǎn)生的細(xì)微沉降帶、坡體裂縫和地表鼓包。

“這些厘米級(jí)的微地貌形態(tài)特征，是斷層活動(dòng)的蛛絲馬跡。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人補(bǔ)充說(shuō)，傳統(tǒng)活斷層地貌探測(cè)依賴人工踏勘或衛(wèi)星遙感，不僅效率低，還容易受地形、植被等影響。而無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)航測(cè)系統(tǒng)單日可完成70平方公里的高精度探測(cè)，數(shù)據(jù)精度達(dá)到厘米級(jí)，相當(dāng)于在足球場(chǎng)上看清一枚硬幣的位置。

給斷層“畫像”為文明“護(hù)航”

周原遺址作為西周文化的核心發(fā)源地，現(xiàn)存大量窖藏、宮殿遺址等珍貴文化遺跡。該遺址地處渭河盆地北緣斷裂帶影響區(qū)域，地質(zhì)活動(dòng)與文物保護(hù)問(wèn)題一直是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

“過(guò)去規(guī)劃遺址保護(hù)時(shí)，常因斷層位置不明確、微地貌數(shù)據(jù)不足而難以精準(zhǔn)施策?！眳⑴c此次探測(cè)的測(cè)繪局工作人員深有感觸，“比如，我們?cè)谶z址區(qū)發(fā)現(xiàn)一處地表裂縫，不確定是自然沉降還是斷層活動(dòng)導(dǎo)致，保護(hù)工程一度停滯。這次激光雷達(dá)數(shù)據(jù)清晰顯示，裂縫與地下斷層走向高度吻合，為保護(hù)范圍劃定提供關(guān)鍵依據(jù)?！?/p>

除了文化遺產(chǎn)保護(hù)外，探測(cè)成果正為斷裂帶研究注入新動(dòng)能。通過(guò)精細(xì)刻畫斷層陡坎的長(zhǎng)度、高度和坡度變化，科研人員能更準(zhǔn)確推斷斷層活動(dòng)的頻率、強(qiáng)度及影響范圍。“這就像給斷層做‘體檢’，能幫助我們判斷它是否‘活躍’，未來(lái)可能帶來(lái)多大影響?！标兾魇〉卣鹁止ぷ魅藛T說(shuō)。數(shù)據(jù)還將與多源遙感技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于渭河盆地北緣斷裂帶滑坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)?！霸搮^(qū)域歷史上多次發(fā)生滑坡災(zāi)害，激光雷達(dá)捕捉的細(xì)微形變數(shù)據(jù)能讓我們更早識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)隱患，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警爭(zhēng)取時(shí)間?！表?xiàng)目組專家表示。

“數(shù)據(jù)礦池”強(qiáng)化城市韌性

在陜西省地震局?jǐn)?shù)據(jù)中心，周原遺址三維模型正與全省活斷層數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫對(duì)接。

“這些海量數(shù)據(jù)不是終點(diǎn)，而是可不斷挖掘的‘?dāng)?shù)據(jù)礦池’?！标兾魇〉卣鹁重?fù)責(zé)人介紹。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的融入，這些數(shù)據(jù)正衍生出多重應(yīng)用：為高鐵、輸氣管道等重大工程提供斷層影響帶規(guī)避依據(jù)，為文物部門制定遺址開(kāi)發(fā)保護(hù)規(guī)劃提供數(shù)字底座，為地方政府開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查提供精準(zhǔn)坐標(biāo)。

據(jù)了解，以無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)航測(cè)系統(tǒng)為代表的新裝備體系，已在陜西省多個(gè)地區(qū)推廣應(yīng)用。從秦嶺北麓的滑坡監(jiān)測(cè)到西安地鐵沿線的斷層探查，科技手段正讓震防工作從被動(dòng)應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向主動(dòng)防控。

“未來(lái)，我們計(jì)劃構(gòu)建覆蓋全省的‘空天地’一體化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，讓每一處斷層活動(dòng)、每一次微地貌變化都能被精準(zhǔn)捕捉?！痹撠?fù)責(zé)人表示，通過(guò)智能、高效、精準(zhǔn)的震防數(shù)據(jù)服務(wù)，將為重大工程、歷史文物和民眾生命財(cái)產(chǎn)安全筑起科技防線，為建設(shè)安全韌性城市注入動(dòng)力。