RapidEye衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在溫都村滑坡調(diào)查研究中的應(yīng)用

陳滌非 何政偉

(成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059;成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

溫都村滑坡位于四川省甘孜藏族自治州新龍縣雄龍西鄉(xiāng)溫都村，地處雅礱江支流霍曲下游，地貌上屬深切割高山峽谷區(qū)，河谷狹窄，谷坡險(xiǎn)峻陡峭。構(gòu)造上位于麻日-朱倭斷裂與通宵向斜交界處，地層主要為第四系松散堆積區(qū)和三疊系上統(tǒng)兩河口組，巖性為粉砂質(zhì)絹云板巖。研究區(qū)工程地質(zhì)條件總體較差，在地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震、降雨和人類工程活動(dòng)等多元因素影響下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育顯著。此次研究采用Rapid-Eye衛(wèi)星遙感影像，對(duì)溫都村滑坡進(jìn)行調(diào)查研究。

1 RapidEye衛(wèi)星遙感影像處理

RapidEye是商業(yè)多光譜遙感衛(wèi)星，由加拿大MDA公司為德國(guó)RapidEye AG公司設(shè)計(jì)實(shí)施，后者負(fù)責(zé)運(yùn)行。2008年8月29日，RapidEye 5顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星已成功發(fā)射升空，目前運(yùn)行狀況良好。RapidEye影像獲取能力強(qiáng)，日覆蓋范圍達(dá)400萬(wàn)平方公里以上，能夠在15天內(nèi)覆蓋整個(gè)中國(guó)。RapidEye傳感器圖像在400-850nm內(nèi)有5個(gè)光譜段，每顆衛(wèi)星都攜帶6臺(tái)分辨率達(dá)6.5米的照相機(jī)，通過(guò)5星星座，能實(shí)現(xiàn)快速傳輸數(shù)據(jù)，連續(xù)成像，重訪間隔時(shí)間短。

1.1 波段組合

獲取的RapidEye衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)時(shí)相為2011年11月26日，影像級(jí)別為L(zhǎng)1B，經(jīng)過(guò)了傳感器校正和輻射校正，進(jìn)一步進(jìn)行高精度正射校正處理即可。該影像在研究區(qū)內(nèi)無(wú)云雪覆蓋，影像清晰，質(zhì)量較高。

RapidEye影像擁有藍(lán)、綠、紅、紅邊和近紅外5個(gè)波段，研究區(qū)的RapidEye衛(wèi)星影像采用紅、綠、藍(lán)波段的真彩色合成。采用自然彩色合成，實(shí)現(xiàn)了遙感圖像中地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害信息的最佳疊加，使圖像信息量增加而不損失，同時(shí)又使圖像層次豐富而不雜亂無(wú)章，符合人眼的視覺(jué)習(xí)慣，有利于提高遙感解譯的準(zhǔn)確度。

1.2 正射校正

在遙感成像時(shí)，由于各種因素的影響，使得遙感圖像在幾何位置上發(fā)生了變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對(duì)應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變，即所謂的遙感圖像的幾何畸變(或幾何變形)。這種變形影響了圖像的質(zhì)量和應(yīng)用，必須進(jìn)行消除。

正射校正是利用地面控制點(diǎn)和DEM進(jìn)行的。它通過(guò)GCP數(shù)據(jù)對(duì)原始遙感影像的幾何畸變過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，建立原始影像與大地平面之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)是利用數(shù)字高程模型(DEM)對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行逐點(diǎn)微分糾正，用以消除衛(wèi)星遙感影像由于地形起伏等引起的像點(diǎn)位移，然后利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系把原始影像中的全部像元重排，實(shí)現(xiàn)正射校正。本研究利用1：10000數(shù)字地形圖及其生成的DEM數(shù)據(jù)作為Rapid-Eye影像正射校正的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。由于獲得的RapidEye衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)為L(zhǎng)1B產(chǎn)品，帶有RPC參數(shù)(Rational Polynomial Coefficient，有理多項(xiàng)式系數(shù))，因此采用ENVI遙感圖像處理軟件中RapidEye專用正射校正模塊，結(jié)合DEM和地面控制點(diǎn)GCP來(lái)對(duì)RapidEye原始影像進(jìn)行正射校正處理(圖1)。

圖1 RapidEye衛(wèi)星遙感影像正射校正流程

1.3 影像增強(qiáng)

為了使研究區(qū)的衛(wèi)星遙感影像圖有利于地質(zhì)災(zāi)害解譯，達(dá)到紋理信息豐富、色調(diào)均勻、反差適中的最佳效果，采用了銳化(Crisp)、直方圖均衡化(Histogram Equalization)、去相關(guān)拉伸(Decorrelation Stretch)來(lái)調(diào)整亮度、反差、對(duì)比度。

2 溫都村滑坡遙感影像特征

從RapidEye真彩色合成圖像中，可清晰識(shí)別出溫都村滑坡的各要素(圖2)。從影像上看，溫都村滑坡呈灰白色，滑坡面較粗糙，無(wú)植被覆蓋，滑坡周界十分明顯，滑坡南北兩側(cè)均可見(jiàn)明顯沖溝。從形態(tài)上來(lái)看，滑坡體與后壁、側(cè)壁形成較為典型的圏椅狀地形特征?；麦w拉張裂縫較為明顯，滑坡前緣色調(diào)較后緣更淺，可推測(cè)在影像拍攝前不久有新近滑動(dòng)發(fā)生。前緣滑動(dòng)堆積物延伸至霍曲河道，迫使河道變窄，造成上游較低洼區(qū)河水淤積。

圖2 溫都村滑坡在RapidEye遙感影像上的特征(3、2、1波段)

3 溫都村滑坡遙感解譯結(jié)果

結(jié)合分辨率達(dá)5m的RapidEye衛(wèi)星影像、1：50000數(shù)字地形圖和DEM數(shù)據(jù)，利用遙感軟件可以較精確的測(cè)量出滑坡的周界長(zhǎng)度和滑坡體平面面積，并由此估算滑坡體積。

根據(jù)遙感解譯和實(shí)地調(diào)查得到，溫都村滑坡中后部寬約500～600m，前部寬約800～900m，長(zhǎng)度1000～1100m，滑體平均厚度約為13.5m，平面面積為 0.74km2，體積為 995.76 ×104m3，屬大型中層滑坡，主滑方向83°，目前仍處于活動(dòng)狀態(tài)。

4 溫都村滑坡危險(xiǎn)性評(píng)估

RapidEye衛(wèi)星影像空間分辨率為5m，因此可較清晰識(shí)別出房屋、道路等信息。根據(jù)各類地物與滑坡體的空間關(guān)系，可以評(píng)估出溫都村滑坡的影響范圍。溫都村滑坡目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，危及道路、滑坡后壁附近的一處居民點(diǎn)和霍曲上游的溫都村，一旦失穩(wěn)下滑將造成以下危害：毀壞耕地75畝，毀壞道路1.4km，損毀房屋13間，威脅人員17人。由于霍曲對(duì)滑坡堆積物的沖刷搬運(yùn)，加之暴雨、地震等因素的影響，滑坡體極易產(chǎn)生較大規(guī)模的崩滑，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成極大威脅，一旦河道被滑坡堆積物完全堵塞，水位猛漲，還會(huì)對(duì)上游溫都村等地造成更大危害。

5 結(jié)論與建議

RapidEye衛(wèi)星遙感影像覆蓋范圍廣、重訪間隔短，具有很強(qiáng)的時(shí)效性。利用RapidEye衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行滑坡調(diào)查研究，不僅可快速準(zhǔn)確地識(shí)別出滑坡體各要素，而且其較高的分辨率和較強(qiáng)的時(shí)效性也為空間分析、危險(xiǎn)性評(píng)估、災(zāi)情監(jiān)測(cè)等提供了便利。溫都村滑坡規(guī)模大，危害廣，建議盡快進(jìn)行綜合治理或?qū)嵤┍茏尠徇w工程，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)滑坡的監(jiān)測(cè)管理、群測(cè)群防，最大限度避免或減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的危害和損失。

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