遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探討

柯建武

（潮州市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣州 潮州 521000）

地質(zhì)災(zāi)害是指全球地殼自然地質(zhì)演化過(guò)程中，由于地球內(nèi)動(dòng)力、外動(dòng)力或者人為地質(zhì)動(dòng)力作用下導(dǎo)致的自然地質(zhì)和人類的自然災(zāi)害突發(fā)事件。在地質(zhì)地震災(zāi)害中，衛(wèi)星和遙感技術(shù)具有觀測(cè)及時(shí)性高、非接觸性強(qiáng)、宏觀觀測(cè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行有效調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，在我國(guó)地質(zhì)地震頻發(fā)地區(qū)占有重要的主導(dǎo)地位。

1 遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)70年代末，最初是由美國(guó)、日本以及俄羅斯將其應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)中，并取得了一定成就。例如：日本應(yīng)用遙感技術(shù)編制全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害分布圖，歐洲將遙感技術(shù)應(yīng)用于山體滑坡與泥石流等災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)，并提出系統(tǒng)性的遙感技術(shù)應(yīng)用方法，例如：根據(jù)不同分辨率識(shí)別山體滑坡與泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)提出遙感技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合的方法。我國(guó)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用起步較晚，但進(jìn)展較快，已有相關(guān)研究者將遙感技術(shù)與GPS技術(shù)相結(jié)合，形成一種綜合性的地理信息監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)[1]。

1.2 應(yīng)用價(jià)值

地質(zhì)災(zāi)害一般被認(rèn)為是地質(zhì)體在原始量變下緩慢趨向蠕動(dòng)的質(zhì)變過(guò)程結(jié)果。地質(zhì)災(zāi)害具有較小的土壤蠕動(dòng)蠕變速率，同時(shí)也具有一定的蠕動(dòng)穩(wěn)定性，因此在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要利用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體的蠕動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而保證數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，為地質(zhì)災(zāi)害的管理和監(jiān)測(cè)工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。在災(zāi)害發(fā)生前，生成預(yù)報(bào)預(yù)警、疏散人群，最大限度地避免和減少地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

一旦有重大地質(zhì)災(zāi)害事件發(fā)生，必須及時(shí)組織開(kāi)展應(yīng)急救援工作，而遙感災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急救援起到關(guān)鍵作用。此時(shí)，通過(guò)地質(zhì)勘測(cè)遙感技術(shù)對(duì)受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行整體勘察，及時(shí)有效地深入了解地質(zhì)災(zāi)害情況，為應(yīng)急救援工作的順利開(kāi)展提供重要參考依據(jù)。利用自然災(zāi)害事件發(fā)生前的高中低精度的海量遙感氣象影像地理信息，與自然災(zāi)害事件發(fā)生后的高中低精度遙感影像地理信息特征進(jìn)行分析比較，通過(guò)遙感影像信息特征分析自然災(zāi)害事件。同時(shí)，遙感技術(shù)具有范圍大、周期短、精度高的特點(diǎn)，可提供受災(zāi)地區(qū)建筑和道路交通損壞程度、氣候變化影響等信息，為應(yīng)急救援人員提供及時(shí)、高效的幫助。

2 遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的強(qiáng)化方向

遙感技術(shù)的發(fā)展為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，因此，在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與管理工作中，可以利用地理信息系統(tǒng)的地位功能與遙感技術(shù)相結(jié)合，調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的綜合信息，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害空間信息管理系統(tǒng)，管理地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)，顯示和查詢地質(zhì)災(zāi)害空間分布特征信息，預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害的危害程度，得出具體地質(zhì)災(zāi)害與因素的關(guān)系，以此提出預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的措施，用于預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害。此外，充分利用已有的數(shù)據(jù)成果，以遙感影像作為底圖，以此反映地貌類型、水系、構(gòu)造、巖土體類型、植被、水文地質(zhì)現(xiàn)象等，分析調(diào)查區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景和重要致災(zāi)因素，利用遙感技術(shù)提取致災(zāi)因素信息，以已有地質(zhì)災(zāi)害及隱患為樣本，根據(jù)不同地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景和形成條件，分析地質(zhì)災(zāi)害類型、邊界條件、變形特征、分布發(fā)育規(guī)律等，對(duì)孕災(zāi)地質(zhì)條件進(jìn)行補(bǔ)充解釋，獲取致災(zāi)因素綜合信息，初步圈定地表形變區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害隱患，確立地質(zhì)災(zāi)害隱患位置、類型、活動(dòng)性等，編制地質(zhì)災(zāi)害隱患分布圖，通過(guò)選擇合適的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)指標(biāo)，對(duì)調(diào)查區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害分級(jí)，為地質(zhì)災(zāi)害的管理、防治和預(yù)警決策提供依據(jù)。

3 遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的監(jiān)測(cè)反應(yīng)

3.1 滑坡災(zāi)害的監(jiān)測(cè)反應(yīng)

遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)滑坡災(zāi)害時(shí)，根據(jù)圖像的灰度、形狀和地表特征進(jìn)行識(shí)別。在航拍圖像中，特征較為明顯，多為灰白色、白色或與斑點(diǎn)相間的顏色。滑坡災(zāi)害在平面上發(fā)生時(shí)，呈半圓形、簸箕狀、漏斗狀、馬蹄形等。具有一定滑動(dòng)條件的邊坡上，滑坡內(nèi)部特征為：滑坡周界為箕狀；滑坡后壁為陡切，裂縫發(fā)育，色調(diào)較暗。由于滑體下方產(chǎn)生土壓力，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不平整的地形，低洼封閉洼地顏色較暗；滑體前緣多為舌形、梯形或浪涌狀，有裂縫、洼地和水湖，顏色較淺。

3.2 地震災(zāi)害的監(jiān)測(cè)反應(yīng)

地震災(zāi)害的形成原因?yàn)椋旱貧?yīng)力積累和土壤釋放。鑒于地震前活動(dòng)斷裂帶附近地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，造成地表寒冷或異?，F(xiàn)象，國(guó)外將紅外遙感技術(shù)應(yīng)用于地震預(yù)報(bào)取得了較好的效果。地表活動(dòng)構(gòu)造是地應(yīng)力和變形的痕跡，往往是深部隱伏活動(dòng)構(gòu)造在淺部的表現(xiàn)?；顒?dòng)構(gòu)造可分為線狀構(gòu)造和環(huán)狀塊體構(gòu)造。遙感圖像的線性結(jié)構(gòu)具有不同的圖像色調(diào)，圖像結(jié)構(gòu)單元的邊界和色帶存在異常，沉積物存在破裂、錯(cuò)位和褶皺，環(huán)結(jié)構(gòu)的色調(diào)通常表現(xiàn)為色環(huán)、斑點(diǎn)或袖環(huán)，與背景色調(diào)比較，有的稍暗，有的稍亮。

4 遙感技術(shù)在不同地質(zhì)中的應(yīng)用

4.1 在南方地質(zhì)條件中的應(yīng)用

由于我國(guó)南部地區(qū)的地質(zhì)條件過(guò)于復(fù)雜，各類地質(zhì)自然災(zāi)害事件種類較多且地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率高、覆蓋范圍地域廣、災(zāi)害發(fā)生強(qiáng)度大、破壞力強(qiáng)等。為了盡可能地減少地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的損失，根據(jù)科學(xué)綜合應(yīng)急救援、災(zāi)害預(yù)防管理策略，提前做好預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急救災(zāi)救援工作。這里應(yīng)用遙感技術(shù)所需要承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任是非常重大的，例如：由于滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷等自然災(zāi)害在全球分布范圍較廣，同時(shí)影響災(zāi)害因素也相當(dāng)復(fù)雜，并且不同地區(qū)呈現(xiàn)出巨大差異性。

在遙感技術(shù)的安全使用下，植被覆蓋整個(gè)山體植物和動(dòng)物時(shí)，各種類型巖石的松散分布、人類活動(dòng)和其他自然災(zāi)害的數(shù)量可以通過(guò)多種方式獲取，根據(jù)實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。但利用遙感技術(shù)無(wú)法實(shí)時(shí)獲取局地降水形成和局地風(fēng)量的觀測(cè)結(jié)果。因此，需要結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀坏刭|(zhì)地貌形態(tài)特征、自然氣候以及衛(wèi)星云圖，共同分析獲取觀測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)識(shí)別可能發(fā)生和已經(jīng)發(fā)生過(guò)的滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷等自然災(zāi)害的危險(xiǎn)區(qū)域。將安全隱患區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)域作為地理數(shù)據(jù)分析參考基礎(chǔ)，再結(jié)合地理分析、衛(wèi)星圖和云圖影像分析等科學(xué)技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判斷，運(yùn)用復(fù)雜的數(shù)據(jù)思維學(xué)和運(yùn)算方法及時(shí)確定災(zāi)害可能發(fā)生的情況。例如：潮州市潮安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作中，收集并采用了潮州市潮安區(qū)1：2000數(shù)字正射影像圖（DOM），數(shù)據(jù)采集方式及儀器為PixelGrid高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2016年9月～12月，空間分辨率為1：2000。此次地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目充分利用以遙感為主的“3S”技術(shù)和野外調(diào)查相結(jié)合的方法，在熟悉調(diào)查區(qū)地質(zhì)資料、野外實(shí)地踏勘、建立遙感解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了全區(qū)1：5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害和重點(diǎn)地段1：1萬(wàn)遙感綜合調(diào)查工作。以初步解譯、野外驗(yàn)證、詳細(xì)災(zāi)害解譯為技術(shù)方法，準(zhǔn)確而迅速地查明區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的類型、形態(tài)特征、分布范圍、規(guī)模大小及危害程度等，為地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作提供基礎(chǔ)資料。

圖1 潮州市潮安區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查遙感解譯成果圖（局部）

4.2 在北方地質(zhì)條件中的應(yīng)用

我國(guó)北方地區(qū)的荒漠化狀況較為嚴(yán)峻，荒漠化治理時(shí)可以采用遙感技術(shù)開(kāi)展基礎(chǔ)指標(biāo)收集工作，對(duì)荒漠化區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，劃分等級(jí)為：低級(jí)、中級(jí)和高級(jí)。將遙感技術(shù)與新型雷達(dá)、多光譜儀等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以提高地質(zhì)條件定量分析和監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還可以確定地質(zhì)分布情況與荒漠化覆蓋面積。相關(guān)部門(mén)只需要根據(jù)三種等級(jí)的分布狀況，采取針對(duì)性的治理措施即可有效緩解地區(qū)荒漠化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的治理工作，輕度一級(jí)石漠化地區(qū)面積已經(jīng)明顯縮小，一般重度石漠化地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)向輕度一級(jí)石漠化的方向轉(zhuǎn)變，重度二級(jí)石漠化地區(qū)面積沒(méi)有明顯增加，由此表明治理工作取得了有效成果。通過(guò)影像雷達(dá)、多光譜影像遙感器和影像分析技術(shù)，可以及時(shí)準(zhǔn)確獲取我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地區(qū)的救災(zāi)基礎(chǔ)治理數(shù)據(jù)，有助于提高地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)域調(diào)查監(jiān)測(cè)能力，為地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供基礎(chǔ)理論依據(jù)，可以快速、準(zhǔn)確地組織實(shí)施工作。

5 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)災(zāi)害防治工作中的調(diào)查監(jiān)測(cè)工作仍然是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，利用現(xiàn)代遙感技術(shù)對(duì)各類地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。遙感技術(shù)可以有效識(shí)別和監(jiān)測(cè)各類地質(zhì)災(zāi)害情況，減小地質(zhì)災(zāi)害威脅影響。因此，相關(guān)人員需要充分利用遙感技術(shù)積極做好調(diào)查監(jiān)測(cè)，利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)維護(hù)廣大人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。