熱紅外遙感在災(zāi)害監(jiān)測方面的應(yīng)用

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

熱紅外遙感在災(zāi)害監(jiān)測方面的應(yīng)用

辛奇

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

衛(wèi)星熱紅外遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，地面溫度反演的精度也已經(jīng)達(dá)到1k，對(duì)于研究全球能量變化和可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用。本文闡述了熱紅外遙感反演在災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用，提出了定量遙感發(fā)展在災(zāi)害監(jiān)測中的作用。

熱紅外遙感；定量遙感；災(zāi)害監(jiān)測

一、引言

熱紅外遙感，顧名思義，就是利用熱紅外波段探測地表信息的遙感技術(shù)。區(qū)域大尺度地表溫度只能通過遙感方法獲得，而熱紅外遙感在溫度反演的精度上有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著定量熱紅外遙感技術(shù)的發(fā)展，其在災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用將越來越精確。

二、研究背景

中國是災(zāi)害頻發(fā)的國家，地震、泥石流、森林火災(zāi)、山洪等我國每年都遭受著的財(cái)產(chǎn)損失數(shù)以億計(jì)，加上我國人口數(shù)量眾多，如果災(zāi)害發(fā)生在人口密度高的地區(qū)，更是會(huì)造成眾多人員傷亡。熱紅外遙感對(duì)于災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)報(bào)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于火山、地震和森林火災(zāi)前后能量釋放明顯，會(huì)引起大面積地表和大氣輻射異常，為熱紅外遙感監(jiān)測提供了理論依據(jù)。

三、熱紅外遙感對(duì)于地震的監(jiān)測

1984年，蘇聯(lián)學(xué)者Λ.Р.Bunopkuǔ發(fā)現(xiàn)了通常在震前10d左右，震中區(qū)出現(xiàn)了紅外輻射異常，開啟了熱火外遙感監(jiān)測地震的先例。對(duì)于臨震熱異常的形成，地球放氣學(xué)說和應(yīng)力致熱學(xué)說成為主流。許多學(xué)者利用熱紅外遙感影像對(duì)地震前的熱異常進(jìn)行了大量的工作，并結(jié)合它們的時(shí)空變化特征進(jìn)行了研究。典型強(qiáng)震的研究表明，熱紅外遙感影像的發(fā)震區(qū)構(gòu)造斷裂帶在地球表面呈條帶狀分布，熱異常的空間分布與斷層的分布密切相關(guān)。然而巴基斯坦地震震前呈現(xiàn)降溫現(xiàn)象，即出現(xiàn)完全不同的負(fù)異常。因此，熱紅外遙感對(duì)于地震的監(jiān)測，急需定量研究能量釋放、震源位置，地震時(shí)間與地表熱異常的關(guān)系，確定其成因，推動(dòng)地震的監(jiān)測和預(yù)報(bào)。

四、熱紅外遙感對(duì)于火山的監(jiān)測

火山爆發(fā)是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國超過一千座的火山，其中一些表現(xiàn)出不同程度的活動(dòng)性，存在著巨大的火山噴發(fā)危險(xiǎn)。熱紅外遙感監(jiān)測火山活動(dòng)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)觀測，準(zhǔn)確把握火山活動(dòng)的預(yù)警信息，是火山監(jiān)測的有效手段。火山噴發(fā)，是地球內(nèi)部能量的地表釋放，在火山活躍的時(shí)期，灼熱的巖漿會(huì)導(dǎo)致地?zé)岙惓＃趪姲l(fā)前的征兆異常尤為明顯。此外，從火山區(qū)釋放到地面的大量溫室氣體也會(huì)引起局部熱異常?；鹕降臒峄顒?dòng)性為熱紅外監(jiān)測提供了有力的依據(jù)。國外眾多對(duì)于火山的監(jiān)測，充分驗(yàn)證了熱紅外遙感對(duì)于火山的監(jiān)測的準(zhǔn)確性。目前，我國地震局在長白山進(jìn)行了大量火山監(jiān)測研究工作，通過熱紅外遙感監(jiān)測出天池火山活動(dòng)性增強(qiáng)，與地面研究觀測結(jié)果一致，也從一定程度上印證了其可行性。利用熱紅外遙感作為監(jiān)測火山的手段，比火山地震學(xué)和地殼形變測量方法更快、更有效、更經(jīng)濟(jì)。中國的現(xiàn)代火山分布廣泛，雖然還未曾給人們?cè)斐芍苯拥臑?zāi)害，但仍潛藏著巨大的噴發(fā)危險(xiǎn)。因此，火山災(zāi)害的監(jiān)測也應(yīng)引起重視。熱紅外遙感在火山監(jiān)測中具有廣闊的應(yīng)用前景，定量熱紅外遙感具有準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的巨大潛力。

五、熱紅外遙感對(duì)于煤田火災(zāi)的監(jiān)測

煤田火災(zāi)是一個(gè)在中國的重大自然災(zāi)害，嚴(yán)重浪費(fèi)煤炭資源。對(duì)中國的煤炭年產(chǎn)量的1/5的煤炭資源造成間接損失，同時(shí)也對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展造成了影響，對(duì)于煤礦火災(zāi)的研究刻不容緩。由于煤礦火災(zāi)會(huì)造成地表熱異常，因此利用遙感手段能有效進(jìn)行煤田火災(zāi)的時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測。利用多尺度熱紅外遙感技術(shù)，通過對(duì)煤田的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和評(píng)價(jià)，可以對(duì)煤田滅火工程提供有力的指導(dǎo)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)也有很大的幫助。目前，國內(nèi)主要應(yīng)用的方法是利用熱紅外遙感技術(shù)，以地層構(gòu)造和多種地學(xué)資料為基礎(chǔ)，結(jié)合煤田三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤田火區(qū)的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化分析。熱紅外遙感對(duì)于煤田火區(qū)的研究，必將結(jié)合多學(xué)科、多技術(shù)的研究，并且向越來越精確的定量化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤田的透明化。

六、總結(jié)

遙感技術(shù)作為具有多尺度、時(shí)效性、綜合型的探測技術(shù)，在大面積的災(zāi)害監(jiān)測中的作用不可估量。熱紅外定量遙感的快速發(fā)展，更是為這些災(zāi)害監(jiān)測奠定了充分的基礎(chǔ)。熱紅外遙感對(duì)于地震、火山的研究，必將成為兩大自然災(zāi)害的有效預(yù)報(bào)支撐；而且其對(duì)于煤田火區(qū)監(jiān)測的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，會(huì)隨著技術(shù)逐步成熟得到廣泛的應(yīng)用并科學(xué)的督導(dǎo)滅火的實(shí)施；此外，熱紅外遙感在森林火災(zāi)監(jiān)測、大面積的城市火災(zāi)監(jiān)測以及各種冰凍災(zāi)害監(jiān)測等都將會(huì)發(fā)展為重要的手段。然而，對(duì)于這些災(zāi)害的準(zhǔn)確監(jiān)測、預(yù)報(bào)和預(yù)警還需要大量地表和地下的信息以及其他學(xué)科、技術(shù)的結(jié)合，逐步降低各種災(zāi)害損失。

[1]實(shí)旺. 熱紅外遙感應(yīng)用簡介[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用, 1992(4):74.

[2]鐘美嬌, 張?jiān)? NOAA衛(wèi)星熱紅外遙感數(shù)據(jù)在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究[C]// 中國地球科學(xué)聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì). 2014.

[3]呂月琳, 毛玉平, 史正濤. 熱紅外遙感在地震監(jiān)測預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2009, 27(6):91-96.

[4]張璇, 張?jiān)? 張麗峰. 衛(wèi)星熱紅外遙感在地震預(yù)測和斷層活動(dòng)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 地質(zhì)論評(píng), 2016, 62(2):381-388.

[5]甘甫平, 陳偉濤, 張緒教,等. 熱紅外遙感反演陸地表面溫度研究進(jìn)展[J]. 國土資源遙感, 2006(1):6-11.

[6]胡震峰. 熱紅外遙感應(yīng)用研究[J]. 圖書情報(bào)導(dǎo)刊, 2004, 14(1):143-145.

[7]屈春燕, 單新建, 馬瑾. 衛(wèi)星熱紅外遙感在火山活動(dòng)性監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 地震地質(zhì), 2006, 28(1):99-110.

[8]夏楠, 塔西甫拉提&#;特依拜, 張飛,等. 新疆準(zhǔn)東露天煤礦區(qū)地表溫度反演及時(shí)空變化特征[J]. 中國礦業(yè), 2016, 25(1):69-73.

[9]姬洪亮. 多尺度熱紅外遙感數(shù)據(jù)在煤田火區(qū)信息提取中的應(yīng)用[D]. 新疆大學(xué), 2012.

[10]黃永芳, 黃海, 厲銀喜,等. 熱紅外遙感在煤層火災(zāi)調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 遙感信息, 1990(4):33-35.

[11]南鵬, 秦其明, 姚云軍. 地表溫度異常機(jī)理及熱紅外遙感監(jiān)測——以河南焦作煤層氣富集區(qū)為例[J]. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)網(wǎng)絡(luò)版:預(yù)印本, 2008, 45(3):137-143.

[12]傅智敏. 我國火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 14(6):341-345.

辛奇(1993-),男,研究生，研究方向熱紅外遙感。