机场选址工程中技术应用

4.3.4　机场选址工程中“3S”技术应用

应用以遥感为核心的“3S”技术，尤其是在高原地区应用遥感图像三维可视化与影像动态分析技术，可在短时间内对多种布设方案进行比较分析，提高了工作效率，缩短了设计周期，使设计更加科学、可信。机场前期选址过程中，在前期图像处理及制作相关图件和三维可视化的基础上，主要将其用于以下几个方面。

（1）选择预选机场的空间位置

建设机场的目的是发展一个地区的经济，因此，对于机场的空间位置分布也有一定要求。从技术层面上来讲，机场的位置确定要考虑机场的净空条件、区域地质稳定性、机场场地地质条件等。从经济和长远发展层面上来看，机场距离中心城市不能太近。距离过近，一方面，由于其净空条件的限制（蔡良才等，1997；种小雷等，2002），机场周边不能有高层建筑，制约城市发展；另一方面，机场的起降涉及噪音的问题，两方面在一定程度上影响了一个城市的长远发展，如目前昆明巫家坝机场，其位置处于城市的包围之中，噪音污染、安全隐患相当大。随着地方经济、商贸旅游和航空运输的发展，已愈来愈不能满足其发展要求，更难以满足未来市场定位下的民航运输市场发展的需求。因此，对新机场的选址要特别注意这个问题，从地理信息系统的角度来看，这属于一个缓冲区分析的问题——在一个城市的现势图上圈定不影响城市发展情况的机场场址，与其他多个考虑因素进行权重的分析，求得最佳场地位置。

另外要注意道路交通问题、征地费用的问题、环境方面因素、城市发展长远因素等等。

（2）评价机场预选场址的区域稳定性

区域稳定性研究是任何一项大型工程在规划和论证阶段的一项重要工作，它关系到工程建设的战略决策、工程经济合理性、技术可行性和安全可靠性。因此，区域稳定性研究不应仅停留在不稳定成因的研究阶段上，而应当将其与工程设施作为一个体系来考虑（张倬元等，1990）。在查明区域稳定程度的基础上，解决地质资料的合理量化，各种地质参数或结论如何与工程设计相结合，以及相应的工程设计原则等问题。对选择余地较大的区域，通过区域稳定性研究，对大区域进行稳定性分析评价，圈定出不稳定区（危险区）和稳定区（安全区），尽可能将工程场地布设在稳定性较好的区段，避开那些危险区段；对整个稳定性均较差的区域，在查明地壳不稳定原因的基础上，选择那些不稳定区中相对好一些的区段（即安全岛）作为工程场址（殷跃平等，1992；彭建兵等，2001）。

在机场前期选址过程中，传统研究区域稳定性的方法（刘国昌，1979；）是通过查看前人资料以判断相关断裂的活动性，而这些资料往往成图时间较早或者缺乏，尤其是西南高原机场地区，难以获得比例尺较大的相关资料，即使获得了，也常经过多次转绘，其精度很难满足要求，这就需要我们能够在机场选址期间，能够快速、准确、大范围的确定一个地区的构造活动情况，以便初步查明区域稳定性。而遥感则正具有宏观、快速的优点，在遥感图像的支持下，根据断裂构造的地貌、色调色彩、水系等影像解译标志，对机场预选地区断裂构造进行解译，据其影像特征以及与第四系分布的关系，结合前人地震等资料，基本可以判断某一个预选机场地区断裂活动性。

我们在西藏阿里等机场前期选址过程中，多次应用陆地卫星图像ETM及较高精度卫星图像SPOT并结合前人资料判断预选地区断裂及其活动性，取得了较好的效果（详细见5.1章节）。

（3）评价预选机场的场地稳定性

场地稳定性指边坡稳定性、土基稳定性（如液化、沉陷、滑移等）等（Janusz Wasowski et al，2006）。在总结多个机场场地稳定性过程中，主要发现存在以下几个应予以重视的影响场区稳定性的问题（谢春庆等，2001；王瑞雪等，2005；王春得等，2006）：

①西南高原地区由于近期构造运动强烈，河流下切，形成了高山峡谷地貌。沟谷两岸多陡坡，岩石风化强烈，岩体破碎，崩塌、滑坡、泥石流等物理地质现象发育。对于这些现象的调查，传统的做法是以野外工作为主。这种方法在较平坦地区、时间要求宽松的情况下尚可。但西南高原地区，尤其是西藏高海拔地区，自然条件恶劣，如阿里机场位于西藏自治区的西北部，地处藏北高原，为喜马拉雅山脉、昆仑山脉和冈底斯山脉诸峰所环抱，平均海拔4500m，工作条件十分恶劣，在前期机场场址预选过程中需要做大量的野外工作，难度之大，需要投入大量资金和人力、物力，工作周期也将成倍增加，既不经济，也不人性化。我们在具体的工作中应用“3S”技术，通过对狮泉河场址、噶尔昆沙场址、古凝村场址和索麦场址4个待选场区的遥感ETM图像和QuickBird图像进行详细解译和场区的工程地质条件分析以及野外调研工作（详细见5.1章节），最后选择了各方面条件较好的索麦场区作为待建机场区，2005年已经国家有关部门批准，将投资建设为西藏阿里地区的民用机场，目前已经完成场区工程地质勘察工作。该项工作为国家节约上亿元投资，为阿里机场建设节约了时间。

②由于西南多山区，机场的选址往往位于山区沟谷中，而沟谷中细粒物质淤积，地下含水量大，地表物质不一，部分地段土石混杂的崩坡积松散堆积层，部分地段则是发育淤泥和软土，力学性质差，且不均匀，如万州机场、荔波机场。这种情况下，一个机场常跨几个不同力学性质的地层和地貌单元，它们物理力学性质差别一般较大，在他们接合部位，易产生不均匀沉降和接合部分滑移。西南地区的机场一般都是典型的不均匀地基。因此，对不同力学性质的地层和地貌单元的调查非常重要。遥感图像以其宏观、直观、客观的特点，真实而生动地显示了地球表面的形态特征，即地貌特征。在遥感图像上，我们不但可以从宏观上识别不同环境下的地貌景观特点，而且可以从空间上判别各种地貌形态及其展布规律与叠加现象，从而区分各种地貌结构及其形态－成因类型。例如在西藏阿里机场的前期选址过程中，充分利用了遥感技术的优点，应用ETM图像，分析判别了该地区地貌类型（详细见5.1章节）。

③四川、云南等地岩上中膨胀矿物含量高，胀缩性强以及一些地区为多年冻土或季节性冻土，这些对建筑的危害很大。如四川康定机场，位于青藏高原的东南缘，海拔4200m左右，该地区自然条件恶劣，周边高山耸立，受区域构造和第四纪冰期、间冰期冰川作用的影响，形成了该区典型的冰川地貌。用常规的野外调查方法，任务繁重，且受视域的影响，很多地方难以到达，即使到达了，由于观察面有限，没有全局概念，一些地质现象也难以查明。而通过经过精校正的多时相多类型遥感图像，各种地质现象能够准确查明并准确地定位相互间的关系。如在康定机场的前期选址过程中，根据提取信息的要求，先后选取了ETM，QuickBird 遥感图像，对该地区冰川作用现象进行了准确评估（详细见5.3章节）。

④西南地区碳酸盐岩广泛分布，岩溶发育，形成了岩溶裂隙、落水洞、竖井、溶洞等，隐伏的溶洞还会引起地面的塌陷，破坏道基。因此，在碳酸盐岩地区的机场选址过程中，要查明预选区岩溶地貌的分布状态和分布强度，以辅助评估该区的场地稳定性。

一般来说，机场前期选址过程中，投入的资金和人力、物力有限，因此，不能全部用野外填图的方法来查明岩溶地貌，将遥感技术应用于岩溶地区地貌判译，可收到很好的效果。在大比例尺遥感影像图上，其影像标志特殊，容易解译。由于岩溶地貌严格受地层岩性和构造控制，图像上岩溶区和非岩溶区的接触界限十分明显。相比之下，地表岩溶分布区水系稀少，负地形发育，地形杂乱而凹凸不平，整个地貌景观组成一个斑状图案。因此，通过遥感能快速准确的划定岩溶发育区域，为机场的选址提供依据。如在昆明云南小哨机场的选址过程中，就充分应用SPOT和QuickBird遥感卫星影像图，对研究区岩溶地貌进行了划分。