遙感在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用進(jìn)展

馮濤

【摘 要】隨著遙感技術(shù)的逐漸成熟，利用遙感評(píng)估滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)害制圖成為學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)。遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用也逐漸從單一資料分析向多數(shù)據(jù)復(fù)合分析靠攏，并從靜態(tài)滑坡識(shí)別過(guò)渡到動(dòng)態(tài)滑坡監(jiān)測(cè)，因此，遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用前景十分廣闊，但受到從業(yè)人員技術(shù)水平不高和學(xué)科交叉的影響，遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的真正作用還沒(méi)有被充分開發(fā)出來(lái)，這也促使滑坡災(zāi)害研究人員需要盡快找到遙感應(yīng)用中存在的問(wèn)題，只有這樣才能最大限度的發(fā)揮遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的潛在價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】遙感；滑坡災(zāi)害；應(yīng)用；進(jìn)展

遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用已被國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃列為重點(diǎn)課題，以期利用遙感和GIS技術(shù)全面開展滑坡災(zāi)害的早期識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。隨著新型遙感技術(shù)和地面觀測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，傳感器收集全天候滑坡研究數(shù)據(jù)的能力也得到大幅度提升，此外，高分辨率影像技術(shù)的發(fā)展極大地豐富了滑坡災(zāi)害研究的手段。

1.遙感在滑坡災(zāi)害研究中的最新應(yīng)用進(jìn)展

1.1遙感在滑坡災(zāi)害研究中的發(fā)展特點(diǎn)

隨著遙感技術(shù)的成熟，遙感數(shù)據(jù)的豐富度得到大幅度提升，近年來(lái)在滑坡災(zāi)害中的應(yīng)用研究集中在制圖、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、空間分析和災(zāi)害預(yù)測(cè)方面。遙感技術(shù)在滑坡研究中的應(yīng)用也逐漸從單一資料分析向多數(shù)據(jù)、多時(shí)相復(fù)合分析靠攏，并從靜態(tài)滑坡識(shí)別過(guò)渡到動(dòng)態(tài)滑坡監(jiān)測(cè)和滑坡信息獲取，信息提取方式也由之前的視覺觀察過(guò)渡到計(jì)算機(jī)自動(dòng)獲取。

1.2遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用內(nèi)容

根據(jù)遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用目的，可以對(duì)其應(yīng)用內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)歸納分析：（1）用于滑坡體表面變化觀察，傳感器：航空攝影，方法/技術(shù)：通過(guò)掃描和地理參考數(shù)據(jù)，比對(duì)圖像差異和設(shè)定閾值探查表面變化，如巖石裸露、新植被覆蓋等。（2）用于滑坡識(shí)別，傳感器：航空相片，方法/技術(shù)：比較圖像差異，校正圖像配準(zhǔn)。（3）用于滑坡體積計(jì)算，傳感器：航空相片，方法/技術(shù)：利用不同時(shí)期的立體像對(duì)來(lái)提取三維模型。（4）用于滑坡敏感性制圖，傳感器：航空相片和地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)，方法/技術(shù)：綜合航空相片和地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)成像數(shù)據(jù)進(jìn)行滑坡敏感性制圖。（5）用于滑坡災(zāi)害和滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，傳感器：星載熱量散發(fā)和反輻射儀，方法/技術(shù)：根據(jù)圖像處理結(jié)果提取滑坡危險(xiǎn)因素，進(jìn)行敏感性制圖。（6）用于滑坡探測(cè)，傳感器：航空相片和高分辨率快鳥衛(wèi)星，方法/技術(shù)：GPS監(jiān)測(cè)和圖像處理。（7）用于滑坡運(yùn)動(dòng)速率估算，傳感器：星載散射計(jì)，方法/技術(shù)：雷達(dá)干涉成像。（8）用于觀測(cè)滑坡地貌特征變化，傳感器：航空相片和JERS衛(wèi)星，方法/技術(shù)：航空相片解譯和干涉測(cè)量。（9）用于滑坡地表變形監(jiān)測(cè)，傳感器：歐洲遙感衛(wèi)星1號(hào)和歐洲遙感衛(wèi)星2號(hào)，方法/技術(shù)：干涉測(cè)量。（10）用于滑坡體積計(jì)算，傳感器：3D激光掃描儀，方法/技術(shù)：GPS定位和激光掃描[2-4]。

從上述列舉的應(yīng)用內(nèi)容可以看出當(dāng)前階段遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用特點(diǎn)，在傳感器應(yīng)用方面，既存在單一航空相片解譯，也存在多時(shí)像和立體像復(fù)合分析，在衛(wèi)星影像方面，有多重影像技術(shù)，包括高分辨率影像和立體像等。在滑坡植被指數(shù)、土地覆蓋類型等基本信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合高程數(shù)字模型技術(shù)和GIS空間分析模型技術(shù)，可以開展滑坡敏感性制圖研究，這已成為滑坡調(diào)查和滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要手段。

2.支撐技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用

當(dāng)前滑坡災(zāi)害研究熱點(diǎn)是滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理，這也是滑坡自然屬性和社會(huì)屬性高度結(jié)合之后的集中體現(xiàn)?；嘛L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)是空間數(shù)據(jù)獲取的及時(shí)性和可靠性，因此，建立完善的滑坡信息數(shù)據(jù)庫(kù)是分析滑坡因素和滑坡變形監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。隨著遙感技術(shù)的豐富和發(fā)展，其在滑坡災(zāi)害研究中的支撐作用日益顯著，下面，本文將結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究新進(jìn)展分析遙感技術(shù)在滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用情況。

2.1基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)分析

基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)分析需要用到高程數(shù)字模型、數(shù)字地形模型和數(shù)字表面模型，數(shù)據(jù)生成方式除了數(shù)字線化地圖內(nèi)插值外，還有衛(wèi)星立體像對(duì)、雷達(dá)、機(jī)載激光掃描、航空拍攝技術(shù)。遙感技術(shù)的發(fā)展促使地形數(shù)據(jù)生成手段的多樣化，并使其逐漸成為地形數(shù)據(jù)的支撐技術(shù)。2001年美國(guó)太空總署研制的航天飛機(jī)雷達(dá)，使高程數(shù)字模型的地形模擬更見簡(jiǎn)易，數(shù)據(jù)信息的全球共享使航天飛機(jī)雷達(dá)成為全球滑坡災(zāi)害研究的重要數(shù)據(jù)信息來(lái)源。

2.2滑坡制圖

滑坡制圖與滑坡編錄是同步進(jìn)行的，指在某一區(qū)域，對(duì)滑坡的類型、體積、位置等信息進(jìn)行詳細(xì)如實(shí)的記錄并制圖表達(dá)。遙感衛(wèi)星的大面積同步觀測(cè)使某一區(qū)域的周期性觀測(cè)成為可能，這也是區(qū)域滑坡動(dòng)態(tài)編錄的基礎(chǔ)和理想數(shù)據(jù)來(lái)源。在遙感衛(wèi)星滑坡編錄過(guò)程中，需要用到滑坡的色調(diào)、紋理和陰影特征，或者利用水系變異、植被異常等因素來(lái)識(shí)別滑坡空間形態(tài)特征和空間分布情況[5]。多時(shí)相遙感影像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新，便于對(duì)滑坡變形進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。當(dāng)前最常用的滑坡編錄方法是高精度數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)編錄，此種方法基于高精度數(shù)字高程模型原則，利用高分辨率光學(xué)影像立體像對(duì)來(lái)生成高精度模型數(shù)據(jù)，在GIS的協(xié)助下，可將滑坡水文、地質(zhì)等要素整合成一個(gè)完成的滑坡編錄圖。

2.3滑坡靜態(tài)-動(dòng)態(tài)制圖

開展滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)和危險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)是滑坡因素，Varnes于1994年的研究中，將滑坡因素歸為兩大類：內(nèi)在因素（孕災(zāi)環(huán)境）和外在因素（誘發(fā)條件）。內(nèi)在因素包括地貌、地質(zhì)、植被覆蓋、水文、氣象等相對(duì)靜態(tài)的因素，外在因素包括風(fēng)化、侵蝕、震動(dòng)、水位變動(dòng)、人類活動(dòng)等改變邊坡應(yīng)力條件和巖土體強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)因素。遙感技術(shù)在內(nèi)在因素監(jiān)測(cè)方面已形成一套成熟的技術(shù)體系，在動(dòng)態(tài)因素方面，氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)是遙感的主要信息來(lái)源，航空影像和高分辨率衛(wèi)星在人類工程活動(dòng)監(jiān)測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4滑坡監(jiān)測(cè)

滑坡監(jiān)測(cè)是收集滑坡動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)的過(guò)程，包括滑動(dòng)位移、表面形態(tài)、滑移速度、邊坡應(yīng)力改變等，可以為有效評(píng)估滑坡危險(xiǎn)性和預(yù)測(cè)滑動(dòng)時(shí)間提供可靠的數(shù)據(jù)信息。近年來(lái)在滑坡監(jiān)測(cè)方面，最常用的技術(shù)就是高分辨率和多波段遙感成像技術(shù)。

2.5承災(zāi)體制圖

承災(zāi)體指某一區(qū)域內(nèi)滑坡災(zāi)害的潛在影響因素，包括人口、工程施工、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境等。承災(zāi)體的識(shí)別難度在于承災(zāi)體類型識(shí)別、數(shù)據(jù)獲取、制圖和間接損失預(yù)估。遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在靜態(tài)承災(zāi)體的數(shù)據(jù)獲取能力方面，包括靜態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境、建筑等，尤其是近幾年來(lái)，城市建設(shè)速度加快，大規(guī)模工程建設(shè)施工，使地理圖像的快速更新變得更加簡(jiǎn)捷。此外，利用高分辨率影像技術(shù)，結(jié)合實(shí)際調(diào)查，還可以補(bǔ)充承災(zāi)體影像識(shí)別的不足。

3.結(jié)束語(yǔ)

遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用已從靜態(tài)、單一的資料分析轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)識(shí)別和復(fù)合數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析，新的技術(shù)方法正在不斷涌現(xiàn)，必將促進(jìn)遙感技術(shù)在滑坡災(zāi)害研究中發(fā)揮更大的參考價(jià)值。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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