遙感影像技術(shù)在地質(zhì)災害應急測繪服務中的應用研究

張華平，劉湘媛

（江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊，江西 南昌 330001）

近年來，國內(nèi)地質(zhì)災害事件發(fā)生頻繁，且類型多，包括了：崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、巖土膨脹、水土流失等。為了使地質(zhì)災害預防控制工作質(zhì)量得到有效提高，則需做好地質(zhì)災害應急測繪服務工作，然而由于地質(zhì)災害所處區(qū)域環(huán)境條件惡劣，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)方法難以保證測繪數(shù)據(jù)成果的完整性、真實性及可靠性。因此，需重視現(xiàn)代化新型測繪技術(shù)在其中的應用。對于遙感影像技術(shù)來說，作為一種新型探測技術(shù)，可針對電磁波信息進行收集、處理、成像，進一步實現(xiàn)對地面各種景物的探測及識別，從而獲取高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)成果[1，2]。由此可見，為了全面提高地質(zhì)災害應急測繪服務工作質(zhì)量角度考慮，本文圍繞“遙感影像技術(shù)在地質(zhì)災害應急測繪服務中的應用”進行分析研究價值意義顯著。

1 遙感影像技術(shù)概述

遙感影像技術(shù)，作為一種探測技術(shù)，主要以電磁波理論為依據(jù)，在利用各種傳感儀器的基礎(chǔ)上，針對遠距離目標輻射、反射的電磁波信息進行收集、處理、成像，進一步實現(xiàn)對地面相關(guān)景物的探測及識別。值得注意的是，遙感影像技術(shù)作用的發(fā)揮，少不了遙感平臺的支持，遙感平臺主要設(shè)備包括衛(wèi)星、飛機、氣球、地面移動設(shè)備等，通常由遙感平臺構(gòu)成的遙感技術(shù)系統(tǒng)需完成三方面的作業(yè)任務，即：①數(shù)據(jù)的獲取。對各種傳感器加以應用，記錄目標地物的電磁波特性。②數(shù)據(jù)的處理。利用光學儀器、計算機設(shè)備等，針對獲取得到的遙感數(shù)據(jù)，在校正分析處理的基礎(chǔ)上，使遙感原始數(shù)據(jù)存在的誤差得到有效消除，使被探測目標地物的原有特征得到有效恢復，進一步使處理后的數(shù)據(jù)得到高效利用。③遙感的應用。行業(yè)不同，專業(yè)人員不同，均可根據(jù)自身的目標需求，把遙感數(shù)據(jù)應用至各業(yè)務領(lǐng)域當中，這個過程便指的是遙感應用的過程。早些年，軍事、科研等領(lǐng)域，遙感系統(tǒng)技術(shù)應用廣泛，隨著我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展，遙感應用擴展到自然資源調(diào)查、地圖測繪、農(nóng)業(yè)監(jiān)測與估產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測管理等領(lǐng)域。由此可見，遙感系統(tǒng)技術(shù)的應用價值非常高。

并且利用遙感影像技術(shù)，可查詢多種國產(chǎn)高分辨率遙感影像，包括：其一，高分一號遙感影像；其二，高分二號遙感影像；其三，資源三號遙感影像等[3，4]。此外，遙感影像技術(shù)的應用范圍廣，在氣象觀測、地質(zhì)資源考察、地圖測繪以及軍事偵察中均具備顯著的應用價值。以地質(zhì)災害應急測繪服務工作為例，合理科學地應用遙感影像技術(shù)，能夠快速完成測繪任務，及時排查測評相關(guān)地質(zhì)災害，進一步及時發(fā)起應急救援任務，使地質(zhì)災害應急測繪服務工作的效率及質(zhì)量得到全面提升。

2 遙感影像技術(shù)的應用優(yōu)勢分析

如前所述，對遙感影像技術(shù)的概念、應用現(xiàn)狀領(lǐng)域等等均有了一定程度的了解。而從遙感影像技術(shù)的應用優(yōu)勢層面分析，具體如下。

2.1 探測范圍覆蓋率廣

在遙感影像技術(shù)應用過程中，借助航攝飛機進行飛行攝影，其飛行高度可以達到大概10km；同時，在陸地衛(wèi)星軌道高度方面大概為910km。一張陸地微信圖像覆蓋地面范圍達到大約3萬多平方千米，大概等同于窩火海南島的面積。此外，從我國來看，大概只需要600多張陸地衛(wèi)星圖像，便可以實現(xiàn)全部覆蓋的目標。

2.2 資料信息獲取速度快，受干擾程度低

一方面，遙感影像技術(shù)的應用，在獲取相關(guān)資料信息方面速度非?？欤抑芷诒容^短。比如，對于測繪地圖的實測，通常幾年或者十幾年進行1次測量，測量時間漫長。而對于陸地衛(wèi)星4、5，則每間隔16天便可覆蓋地球1次。另一方面，遙感影像技術(shù)的應用，受干擾程度低，即不會受到冰川、沙漠、高山等惡劣環(huán)境條件的干擾影響，從而保證測繪作業(yè)的穩(wěn)定性及可靠性。

2.3 獲取信息數(shù)據(jù)的方法多樣

一方面，在遙感影像技術(shù)應用過程中，對不同的波段、遙感儀器加以利用，能夠獲取所需的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。同時，既可以對可見光波段探測物體加以應用，又可以對人眼看不見的紫外線、紅外線、微波波段進行探測作業(yè)。并且，在對地表的性質(zhì)進行探測的基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)對目標物深度的探測。另一方面，微波波段具備全天候作業(yè)的能力，通過遙感影像技術(shù)，獲取非常大的信息量。例如：對于四波段陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像，其像元點分辨率為79m×57m，每一波段具備像元7600000個，且一幅標準圖像涉及波段4個，一共有像元點3200萬個。

3 地質(zhì)災害應急測繪服務工作對遙感影像技術(shù)的要求分析

地質(zhì)災害應急測繪服務工作，與一般的地質(zhì)災害測繪工作相比，在時效性要求方面更高。同時，在使用遙感影像技術(shù)的基礎(chǔ)上，還需確保此項技術(shù)系統(tǒng)的機動性強、影像精度高，可對目標區(qū)域進行實時動態(tài)監(jiān)測等?？偨Y(jié)起來，具體要求如下。

3.1 時效性及機動性強要求

對于地質(zhì)災害應急測繪服務任務來說，其不可預測性、突發(fā)性特點鮮明。接收到相關(guān)任務以后，相關(guān)工作人員需第一時間前往測繪現(xiàn)場，在確保遙感影像技術(shù)及其系統(tǒng)具備很強的時效性的基礎(chǔ)上，才能夠?qū)⒌刭|(zhì)災害區(qū)域的實況及時有效地反映出來，進而相關(guān)指揮員才能夠以災害區(qū)域的實況為依據(jù)，將具體的行動計劃制定出來。此外，基于應急測繪服務工作開展期間，測繪單位有必要以災區(qū)實際情況，將所需裝備及時運送，這就對相關(guān)裝備的機動性提出了很高的要求。而對于遙感影像技術(shù)飛行系統(tǒng)來說，在飛行場地要求方面不高，且升空準備時間較短，可以快速達到監(jiān)測區(qū)域，使應急測繪機動快速的需求得到有效滿足。

3.2 影像精度高要求

在地質(zhì)災害應急測繪服務工作期間，利用遙感影像技術(shù)，需確保獲取的影像精度足夠高，這樣才能夠使測繪服務工作獲得真實、可靠、全面的數(shù)據(jù)信息支持，從而作出及時、有效的應急決策，使地質(zhì)災害問題得到有效預防控制[5]。

3.3 動態(tài)監(jiān)測目標區(qū)域要求

此方面的要求，即在地質(zhì)災害應急測繪服務工作開展過程中，所使用的遙感影像設(shè)備，需滿足動態(tài)監(jiān)測目標區(qū)域的要求，進而將實施動態(tài)測繪信息獲取出來，使地質(zhì)災害應急服務工作的質(zhì)量水平得到有效提高。

4 遙感影像技術(shù)要點及應用要點分析

從遙感影像技術(shù)應用價值體現(xiàn)角度考慮，在明確此項技術(shù)應用要求的基礎(chǔ)上，則需重視技術(shù)要點及具體應用要點的把控。總結(jié)起來，遙感影像技術(shù)要點及具體應用要點如下。

4.1 技術(shù)要點

將遙感影像技術(shù)投入到地質(zhì)災害應急測繪服務工作之前，需把控各項技術(shù)要點，具體包括：

（1）數(shù)字影像匹配及空三加密處理。對于數(shù)字影像匹配，指處于2幅或若干幅影像之間，對同名元素進行識別。此環(huán)節(jié)作為數(shù)字影像測量的核心部分，需對灰度值、分布情況進行合理處理，然后將配準窗口選取出來。而對于空三加密，則指的是對空中三角測量進行解析，為航空攝影和數(shù)據(jù)生產(chǎn)兩者之間的有效紐帶橋梁，通過采取少量的像片控制點，可將待求點的平面位置、高程等參數(shù)值計算出來，進一步使像方坐標至物方坐標之間的有效轉(zhuǎn)換得到實現(xiàn)。在空三加密過程中，需使用到Inpho模塊，經(jīng)光束法區(qū)域網(wǎng)平差，將外方位元素、加密點坐標成果影像數(shù)據(jù)獲取出來。

（2）DEM及DOM構(gòu)建。DEM，即指的是“數(shù)字高程模型”，也稱之為“可視化模型”，針對此模型采取濾波處理以后，能夠兩建筑物等相關(guān)物質(zhì)過濾，進一步將數(shù)字高程模型有效構(gòu)建出來。DOM則指的是“數(shù)字正射影像圖”，在制作過程中，需將獲取的航空影像、相機參數(shù)、像控點成果、定位定姿系統(tǒng)（POS）數(shù)據(jù)，在空三加密處理、DEM生產(chǎn)以及單片DOM生產(chǎn)等操作基礎(chǔ)上，使DOM制作的成果得到有效保證[6，7]。

（3）采集線劃圖。完成空三加密操作之后，需利用立體測圖的方法，將地貌、地物等數(shù)據(jù)獲取出來。首要工作是對點狀要素進行采集，期間需對相關(guān)要素的位置、采集方向加以明確。然而，基于線狀要素采集過程中，需對地物的具體位置進行采集，進一步對各要素之間的關(guān)系進行合理處理。如下圖1所示，基于遙感影像技術(shù)的地質(zhì)災害測繪任務作業(yè)過程中，接收到遙感任務后，需按照規(guī)范流程做好相關(guān)準備工作，搜集地形、地質(zhì)、遙感、綜合勘探等資料信息，通過遙感圖像初步解譯，最終完成解譯成果復核與修正，提交成果，為地質(zhì)災害應急處理決策的制定及實施提供有效測繪數(shù)據(jù)信息支持。

圖1 基于遙感影像技術(shù)的地質(zhì)災害測繪任務作業(yè)流程圖

4.2 應用要點

在掌握遙感影像技術(shù)要點的基礎(chǔ)上，需進一步掌握遙感影像技術(shù)在地質(zhì)災害應急測繪服務中的具體應用要點，具體包括：

（1）在應急測繪中的應用。遙感影像技術(shù)可搭載無人機系統(tǒng)設(shè)備，面對情況緊急的地質(zhì)災害問題，可以快速飛行，并在短時間內(nèi)收集災區(qū)影像數(shù)據(jù)，比如地質(zhì)災區(qū)道路、河流、高山、巖壁、裸露巖石以及崩塌堆積體等影像數(shù)據(jù)，在實時動態(tài)監(jiān)控地質(zhì)災區(qū)情況的基礎(chǔ)上，對地質(zhì)災區(qū)受災情況進行詳細分析判斷，進而及時作出應急搶險決策提供有效數(shù)據(jù)信息支持。

（2）在地質(zhì)災害排查測評中的應用。利用遙感影像技術(shù)，搭載無人機系統(tǒng)設(shè)備，可對地質(zhì)災害區(qū)域的影像進行全方位、多角度拍攝，進一步結(jié)合影像數(shù)據(jù)對受災現(xiàn)場的實際情況進行分析判斷，斌古玩城地質(zhì)災害的排查側(cè)評估[8，9]。值得注意的是，基于地質(zhì)災害測評期間，技術(shù)操作工作人員可把遙感影像技術(shù)作為數(shù)據(jù)源，結(jié)合受災區(qū)域地質(zhì)條件、天氣環(huán)境、植被損傷等情況，將圖像繪制出來，然后采取GIS技術(shù)對影像數(shù)據(jù)進行詳細分析，得出災害等級評估結(jié)果。此外，在明確受災等級以后，針對可能發(fā)生的災害類型、頻率、規(guī)模等相關(guān)信息標記出來，為地質(zhì)救援工作的順利、高效開展提供有效支持。

（3）在應急救援中的應用。當?shù)刭|(zhì)災害風險事件發(fā)生以后，為了避免人員傷亡，可利用無人機遙感影像系統(tǒng)設(shè)備，進入受災區(qū)域之后，及時獲取受災區(qū)域影像資料，測繪工作人員及應急救援人員結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)處理圖像，對災害情況進行詳細分析，進而及時發(fā)起應急救援任務，使救援工作的效率及安全性得到協(xié)同提升[10]。

（4）在災害治理中的應用。在地質(zhì)災害治理工作開展過程中，部分地區(qū)在技術(shù)裝備層面存在一些局限性，比如大比例尺地形圖、高分辨率影像圖、三維模型等技術(shù)裝備均缺乏，進而難以獲取真實、可靠且完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此情況下，為了提高地質(zhì)災害治理工作的效率及質(zhì)量，則需重視遙感影像技術(shù)與其他現(xiàn)代化科學技術(shù)的融合應用。比如，對無人機集群災情地理信息獲取系統(tǒng)加以利用，同時聯(lián)合使用LiDAR與無人機航空攝影技術(shù)、應急遙感影像高性能集群處理技術(shù)、精細化三維建模技術(shù)等，使區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)災害隱患點的高分辨率影像獲取工作能夠高效執(zhí)行完成。此外，在合理、規(guī)范應用1：2000比例尺地質(zhì)災害防治專用圖測制、重大隱患點精細化三維建模系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以為地質(zhì)災害治理工作提供真實、可靠、完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)及測繪技術(shù)保障支持[11，12]。由此可見，需重視遙感影像技術(shù)與其他相關(guān)新興技術(shù)在地質(zhì)災害治理工作中的合理科學應用。

5 結(jié)語

綜上所述，在地質(zhì)災害應急測繪服務工作開展過程中，遙感影像技術(shù)的特點優(yōu)勢鮮明，因此需掌握數(shù)字影像匹配及空三加密處理、DEM模型構(gòu)建、DOM制作、線劃圖采集等技術(shù)要點。進一步合理科學利用遙感影響技術(shù)，使測繪任務快速完成，使地質(zhì)災害排查測評工作效率得到有效提升，并使應急救援任務及時發(fā)起等?？傊?，遙感影像技術(shù)在地質(zhì)災害應急測繪服務中的應用價值顯著，值得借鑒及應用。