遥感技术在地质灾害调查中的应用
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遥感技术在地质灾害调查中的应用

2022-05-18 14:30:02 投稿作者:网友投稿 点击:

摘要:地质灾害的日益严重和对突发性地质灾害抢灾救灾工作的时效性要求,应用遥感技术开展地质灾害调查是极其必要的,是当代高新技术发展的必然趋势。遥感技术特点及其它相关高新技术的高速发展,已使地质灾害遥感调查成为可能。用遥感技术开展地质灾害调查具有广阔的前景。

关键词:遥感 地质灾害

一、地质灾害遥感调查的历史回顾

近30年来,随着航空航天对地观测技术、计算机技术和电磁波信息传输技术等的深入研究,遥感技术得到了迅猛的发展,在实用化方向上迈出了重要的一步,并被广泛应用于各种国土资源调查与环境评价及灾害监测中。遥感技术应用于地质灾害调查,可追溯到上世纪70年代末期。在国外,开展得较好的有日本、美国、欧共体等。日本利用遥感图像编制了全国1/5万地质灾害分布图;欧共体各国在大量滑坡、泥石流遥感调查基础上,对遥感技术方法进行了系统总结,指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率,遥感技术结合地面调查的分类方法,可以用GPS测量及雷达数据,监测滑坡活动可能达到的程度。

我国利用遥感技术开展地质灾害调查起步较晚,但进展较快。我国地质灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治服务中逐渐发展起来的。上世纪80年代初,湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作。有关单位先后在雅砻江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清电站库区开展了大规模的区域性滑坡、泥石流遥感调查;从上世纪80年代中期起,又分别在宝成、宝天、成昆铁路等沿线进行了大规模的航空摄影,为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。20世纪90年代末期在全国范围内开展的“省级国土资源遥感综合调查”工作中,各省(区)都设立了专门的中小比例尺“地质灾害遥感综合调查”课题,主要是识别地质灾害微地貌类型及活动性,评价地质灾害对大型工程施工及运行的影响等。特别是近年在重大工程论证中,都开展了工程地质遥感调查工作,如杭州湾跨海大桥、向山港跨海大桥等。

综上所述,地质灾害遥感调查已基本完成了示范性实验阶段,正走向全面推广的实用性阶段,在山区大型工程建设及江河湖库的防灾减灾工作中尤其具有广阔的应用前景。

二、地质灾害遥感调查的可行性

(1)地质灾害遥感调查技术经验的积累

国内外地质灾害遥感调查技术方法主要是在上世纪最后20年发展起来的,现已基本形成了规范化的技术流程,在地质灾害遥感判读、分类及制作相应的图像方面都取得了较成熟的经验。湖南省遥感中心承担的湖北鹤峰县娄水江坪河水库的地质灾害调查,利用黑白航片解译了一系列的滑坡、崩塌、泥石流等,编制了1/5万地灾分布图。该图较详细地表示了各种地质灾害的位置、边界、要素等时空特征及平面规模,成为水电部门规划设计甚至地灾评估的重要基础资料及基本依据之一。

近年来完成的“湖南省地质灾害遥感综合调查”项目,对全省地质灾害进行了系统的遥感解译,并进行了滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害分区与定量的灾情等级评价,从宏观上进行了致灾成因分析和发展趋势预测。20年的实践与摸索,已掌握了各类地质灾害的遥感影像特征,并具备了较成熟的目视解译地质灾害的方法技术,使应用遥感技术开展地质灾害调查工作成为可能。

(2)遥感技术特点为有效地进行地质灾害调查提供了可能

地质灾害的发生主要受制于地层岩性、构造展布、植被覆盖、地形地貌以及大气降水强度等要素。一般情况下,岩性脆弱、构造发育、植被稀疏、地形陡峻的地段,在强降水过程中容易发生地质灾害。遥感技术有宏观性强、时效性好、信息量丰富等特点,不仅能有效地监测预报天气状况进行地质灾害预警,研究查明不同地质地貌背景下地质灾害隐患区段,同时对突发性地质灾害也能进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。因此,遥感技术在地质灾害调查中必将发挥重要的作用。

(3)现代高新技术的发展是地质灾害遥感调查的强有力技术支持

空间技术、信息技术和计算机技术是20世纪发展最迅速的科学技术。就空间技术而言,光机扫描遥感仪器的实验成功(代替了摄像管技术),是空间光学一传感器技术发展的转折,它解决了从空间获取可见光和红外两个重要电磁波段数据的关键技术性问题,也为遥感技术提供了更宽波段范围内的服务。如TM(或ETM)图像数据,虽然从技术发展来看,已达到自身的性能极限,但在众多的领域内,它正在或在相当长的一段时间内,可作为重要的信息源服务于广大用户。另一方面,它也为进一步探索空间传感器的机理奠定了基础;对地观测的遥感器目前已涉及从紫外、可见光、红外、微波到超长波的各个波段。其中,可见光一红外波段间的波谱分辨率已达纳米级。

目前,成像光谱仪技术已获得了重大突破,如美国在上世纪90年代发展研制的地球观测系统(EOS),为直接监测和区分地物提供了可能性。在空间分辨率上,利用了长达20年之久的美国TM图像(30m)和法国SPOT卫星图像(10m)已被近年来发射的米级甚至分米级卫星图像所取代,美国IKONOS、Landsat-7卫星,俄罗斯的SPIN-two卫星,加拿大的Radar SAR卫星,印度的IERS卫星等空间分辨率均达米级,我国1999年成功发射的CBERS-1地球资源卫星的空间分辨率也达19.5m。特别是,目前国内外竞相研究的小卫星群发射,将成为地质灾害调查中的主要信息源之一。人造地球卫星的发展与计算机的发展有类似之处,即既向大型方向发展又向小型微型方向发展。发射人造地球卫星需要雄厚的物质基础和技术基础,但是,发射小卫星具有费用低,周期短等优点。一个省(市)区,甚至一所学校,乃至学生作的实验都可发射一颗小卫星。如我国清华大学与英国Surrey大学协作,于1999年成功地发射了“清华一号”和“清华二号”小卫星,遥感传感器的分辨率达到1.8m;哈尔滨工业大学,中科院上海冶金研究所和空间中心也都准备发射自己的小卫星。可以肯定,小卫星的自主研制与发射必将推动地质灾害遥感调查工作。

GPS技术大大改进了滑坡、泥石流等地质灾害调查中的定位工作。目前,美国和俄罗斯都有全球定位系统,其提供数据的差分精度可达毫米级。我国的基础地理框架工作也取得了长足进步,1/100万比例尺的全国数字地图已进入Internet,1/25万全国数字地图也已完成,部份重点地区的1/5万基础1/1万的数字地图制作工作也初具规模。这些基础数据对实现地质灾害遥感调查新技术提供了有力的支撑。遥感图像处理是一项方兴未艾的工作。目前,除功能强大的PCI、ERDAS等软件可进行数字

图像的校正、数据变换、增强、合成及镶嵌外,全球最新遥感图像处理软件EN-VI还具有较好的像元光谱测量、分析、分类及矢量化功能。我国三联公司自行开发的RSIES遥感图像处理软件,自问世三年来,已得到了很大的完善。此外,高速发展的计算机技术使运算速度迅速提高,硬盘及内存容量都大大增加。计算机技术的飞速发展使地质灾害遥感调查中的海量数据存储与运算成为可能。

总之,卫星遥感中不同轨道高度的陆地卫星、气象卫星、海洋卫星、雷达卫星等遥感平台的多层次性,像元大小从0.61m(Quick Bird)到4000m(气象卫星)的多空间分辨率,从紫外,可见光、红外到微波的多光谱分辨率,以及从光谱校正、几何校正、影像增强、特征信息提取、自然识别分类、自动成图、数据压缩及数据库、地理信息系统、网络技术(Internet)的连接等遥感应用模型的广泛性,为地质灾害遥感调查提供了丰富的信息源和信息获取途径。

三、地质灾害遥感调查中存在的主要问题

(1)遥感技术尚未得到广泛的应用。在地质灾害调查队伍中,目前人们对遥感技术比较陌生,使得遥感技术在地质灾害调查中难以发挥应有的作用。

(2)地质灾害遥感调查工作需要多时相的实时或准实时的遥感信息源,而这种信息源价格昂贵。受资金限制,地质灾害的遥感调查工作难以得到普及,目前只能局限于重点地区与重点工程的地质灾害调查。

(3)目前常用的遥感信息源空间分辨率较小,难以满足地质灾害点的详细调查工作,这使得遥感技术仅在宏观调查中应用广泛,而在微观上应用较少。

四、结语

遥感技术是一门新兴的高新技术手段,利用遥感技术开展地质灾害调查不仅是必要的,而且是可行的。遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。随着遥感技术理论的逐步完善和遥感图像空间分辨率、时间分辨率与波谱分辨率的不断提高,遥感技术必将成为地质灾害及其孕灾环境宏观调查以及灾体动态监测和灾情损失评估中不可缺少的手段之一。但是,全面推广地质灾害遥感调查,目前尚存在一定的困难和技术缺陷,有待于广大遥感工作者和地质灾害工作者不断完善。

参考文献:

[1]徐鹏杰等,遥感技术在减灾救灾中的应用 遥感技术与应用,2011(4)

[2]许冲,戴福初,徐锡伟.汶川地震滑坡灾害研究综述[J]地质论评,2010(06)


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