遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評價中的應(yīng)用研究

高 娟，李明曦，方 攀

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 信陽 464000)

遙感技術(shù)屬于一種新興的高科技手段，并且作為當(dāng)代高新科技的重要組成部分，具有非常多的優(yōu)勢，比如優(yōu)良的時效性、豐富的信息量和較強的宏觀性等。正因為其優(yōu)勢特點，在諸多方面發(fā)揮重要作用。尤其在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中使用遙感技術(shù)能夠提供重要且豐富的信息數(shù)據(jù)。發(fā)展至今，遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害分析、調(diào)查、評估和預(yù)警等方面發(fā)揮著不可替代的作用。隨著遙感技術(shù)的不斷使用和改進，高精度衛(wèi)星遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中得到了重要的使用價值，通過使用遙感技術(shù)能夠更加全面地掌握地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性和發(fā)生之后的規(guī)模程度等，通過遙感技術(shù)獲得的信息數(shù)據(jù)有利于人類做出更加科學(xué)合理的整治計劃。本文為了降低地質(zhì)災(zāi)害對人類的影響程度，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中使用遙感技術(shù)，增強調(diào)查和評價的準(zhǔn)確度，為人類做出合理決策提供科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)。

1 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價的必要性

在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中使用遙感技術(shù)具有必要性，主要表現(xiàn)在3個方面。

(1)有數(shù)據(jù)表明，全球每年因為地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失達到了國民生產(chǎn)總值的5%，可見經(jīng)濟損失非常大。另外，由于我國的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜和人為因素等原因使得我國的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，尤其是地質(zhì)災(zāi)害中的崩塌、泥石流和滑坡等發(fā)生頻率高、影響較大。并且有數(shù)據(jù)表明，我國在所有災(zāi)害損失中地質(zhì)災(zāi)害造成的損失占據(jù)35%。正因為地質(zhì)災(zāi)害的影響較大，急需使用高精度的遙感技術(shù)手段進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價，從而做好災(zāi)害預(yù)防工作；

(2)我國現(xiàn)代化進程不斷加快，各種工程建筑加快其建設(shè)步伐，由于地質(zhì)災(zāi)害的頻發(fā)，限制了工程建設(shè)的發(fā)展步伐，影響到了我國的經(jīng)濟發(fā)展和人類進步，所以對地質(zhì)災(zāi)害進行調(diào)查，降低對工程建設(shè)的影響具有重要意義，在一定程度上能夠加快我國經(jīng)濟發(fā)展的速度；

(3)遙感技術(shù)在不斷改進過程中，已經(jīng)具有高精度測量的優(yōu)勢，應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中能夠提高工作效率和準(zhǔn)確度，有利于對地質(zhì)災(zāi)害的全方位了解，能夠給人類提供準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)，為人類做好相關(guān)決策提供可靠依據(jù)。

2 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價使用遙感技術(shù)的可行性

通過上述分析，我們了解到地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，對人類的生活和生產(chǎn)造成的后果非常嚴(yán)重，非常有必要進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價，而且亟需使用遙感技術(shù)進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查。在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中使用遙感技術(shù)的可行性主要表現(xiàn)在3個方面。

(1)遙感技術(shù)作為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)。在我國山區(qū)比較多，山體斜坡移位造成的地質(zhì)災(zāi)害不斷發(fā)生，在石油、建筑、煤炭等需要對地面進行開挖的工程也會引起地面變形從而造成地質(zhì)災(zāi)害，很多原因都會造成地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，歸根結(jié)底可以概括為人為因素和自然因素引起的地質(zhì)災(zāi)害。對于災(zāi)害的處理，我國多年實行以防為主、防治結(jié)合、綜合治理、全面規(guī)劃的政策方針。在執(zhí)行防治工作之前，只有全面掌握災(zāi)害發(fā)生的成因、類型和形態(tài)，才能有的放矢，做好科學(xué)合理的決策。以前由于科學(xué)技術(shù)條件有限，只能使用簡單的儀器，通過人工完成地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，但是這種方式精確度不高，而且工作效率非常慢，還存在工作人員受傷的可能性。自從遙感技術(shù)的發(fā)展和使用，結(jié)合現(xiàn)代化測繪技術(shù)，能夠從衛(wèi)星圖片上獲取地質(zhì)災(zāi)害的各種情況，給決策者提供更多準(zhǔn)確有益的信息數(shù)據(jù)。所以使用遙感技術(shù)屬于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的基礎(chǔ)，能夠提高調(diào)查的精確度和效率；

(2)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的經(jīng)驗積累。我國地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查使用遙感技術(shù)的時間雖然相對于國外發(fā)達國家較短，但是在后期，我國在遙感技術(shù)上投入了大量精力和支持，使得遙感技術(shù)發(fā)生了非常快的進步，距今遙感技術(shù)已經(jīng)有了30多年發(fā)展，在地質(zhì)災(zāi)害判讀、分析和制作圖像等多個方面已經(jīng)取得了比較成熟的經(jīng)驗。不僅能夠獲得精度非常高的遙感數(shù)據(jù)源，而且隨著計算技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的處理利用技術(shù)也得到了快速發(fā)展。并在實際的應(yīng)用中進行了地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)和定量的災(zāi)情等級評價，完成了地質(zhì)災(zāi)害成因分析和發(fā)展趨勢的預(yù)測；圖1即為汶川地震前后局部遙感影像，從圖像中就可以分析出地震的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。正因為對遙感技術(shù)的不斷改進和發(fā)展，雖然應(yīng)用時間不算長，但是我國已經(jīng)掌握了各類地質(zhì)災(zāi)害的遙感影像特征，在解譯地質(zhì)災(zāi)害的方法上比較成熟，具有豐富的經(jīng)驗，使得遙感技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中成為可能；

那你想要什么？孫東西，你知道嗎？為了你這個位置，我東挪西借花了整整6萬塊錢，差點連身子都賠進去了。穎春大聲嚎了起來。

圖1 汶川地震前后局部遙感影像[8]Fig.1 Local remote sensing images before and after the Wenchuan earthquake[8]

(3)遙感的特點為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查提供可能。在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中如果使用傳統(tǒng)的方式，不僅需要消耗大量的人力、物力和材料，而且難以做到大面積地調(diào)查，并且不能做到實時性調(diào)查；另外，還不能夠保證數(shù)據(jù)信息的真實性和有效性。但是遙感技術(shù)宏觀性強，能夠?qū)崿F(xiàn)實時獲取信息數(shù)據(jù)，而且獲得數(shù)據(jù)信息豐富、準(zhǔn)確度高，能夠完成地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和調(diào)查工作。此外，使用遙感技術(shù)不會受到天氣的影響，它可以穿透云雨進行實時地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，能夠為防災(zāi)、救災(zāi)提供準(zhǔn)確的資料，能夠應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中。

3 遙感技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的主要內(nèi)容

在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中使用遙感技術(shù)的能夠發(fā)揮比較重要的作用，使用該技術(shù)于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的主要內(nèi)容表現(xiàn)在4個方面。

(1)孕災(zāi)環(huán)境調(diào)查。在地質(zhì)災(zāi)害中使用遙感技術(shù)調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景屬于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中最為基礎(chǔ)且重要的工作內(nèi)容。孕災(zāi)環(huán)境可以根據(jù)不同原因劃分為幾種類型，比如氣象原因包含暴雨等、生態(tài)破壞原因包含水土流失等、地形原因包含地表坡度等、地質(zhì)原因包含巖體破碎等、人為原因包含工程建設(shè)等。這些不同類型的孕災(zāi)環(huán)境能夠通過遙感技術(shù)結(jié)合氣象衛(wèi)星，從而獲得氣象環(huán)境資料及其數(shù)據(jù)，有利于對引發(fā)災(zāi)害的概率進行評價。然后遙感技術(shù)還可以結(jié)合陸地資源衛(wèi)星和人工勘查信息，能夠?qū)υ袨?zāi)環(huán)境的其他方面進行調(diào)查，比如地質(zhì)和地形等，從而能夠調(diào)查和評估孕災(zāi)環(huán)境；

(2)災(zāi)害實情調(diào)查。在地質(zhì)災(zāi)害中通過使用遙感技術(shù)能夠?qū)?zāi)害進行實情調(diào)查，該項內(nèi)容對于該地域來講非常重要，能夠及時了解到災(zāi)害的實際情況。當(dāng)一個地區(qū)發(fā)生了地質(zhì)災(zāi)害，從而能夠反映出該地區(qū)存在不良的地質(zhì)情況，為了對該地區(qū)進行調(diào)查，通過使用遙感技術(shù)獲取的圖像，其圖形狀態(tài)和周圍環(huán)境的地質(zhì)成像差異，確定出二者的范圍，有利于了解該地域的災(zāi)害實情。而且通過使用遙感技術(shù)進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，獲得相關(guān)圖像之后，根據(jù)顏色、范圍和形態(tài)等條件對圖像進行解讀，能夠確定災(zāi)害的位置，該作用有利于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防；

(3)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的過程往往是一個緩慢蠕動的慢動作，并不會一觸即發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害體的蠕動速度非常小，如果發(fā)現(xiàn)其速度突然變大，很有可能將會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。正因為這種特點，能夠使用遙感技術(shù)中的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)對地質(zhì)災(zāi)害進行實時動態(tài)監(jiān)測，這種定位監(jiān)測系統(tǒng)的精度非常高，能夠達到毫米級，在檢測過程中如有任何問題能夠及時地反應(yīng)出來，從而能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、預(yù)報和報警工作；

(4)災(zāi)害評估。地質(zhì)災(zāi)害不斷發(fā)生，造成區(qū)域內(nèi)人員傷亡和經(jīng)濟損失，還會影響到土地、水域和森林等自然資源的毀壞，會造成建筑倒塌和交通損壞，影響到人類的正常生產(chǎn)和生活。做好開展地質(zhì)災(zāi)害救援工作的前提在于能夠全面綜合評估地質(zhì)災(zāi)害，然后根據(jù)實際的地質(zhì)災(zāi)害情況合理地進行人員分配和救災(zāi)物資分配。通過使用遙感技術(shù)能夠獲得災(zāi)害發(fā)生的范圍，還能夠了解到相關(guān)工程的情況，并且對于工程設(shè)施和自然資源毀壞的情況進行調(diào)查和評估，從而能夠科學(xué)、合理地開展和制定救援工作計劃。所以使用遙感技術(shù)進行災(zāi)害評估能夠為抗災(zāi)、救災(zāi)工作提供準(zhǔn)確的依據(jù)。如圖2所示即為某地域山體滑坡形成的堰塞湖。

圖2 上體滑坡形成的堰塞湖[9]Fig.2 Dammed lake formed by upper body landslide[9]

4 遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

為了突出遙感技術(shù)的實際應(yīng)用價值，將其應(yīng)用到某地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評價中，該地區(qū)可能會存在崩塌、滑坡、地面塌陷、泥石流的地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。

4.1 遙感數(shù)據(jù)源和遙感圖像處理

使用的圖像為航空遙感圖像和高精度遙感圖像，能夠獲得真實的地質(zhì)面貌。數(shù)據(jù)源獲取之后需要對其遙感圖像進程處理，其中包含的工作內(nèi)容比較多，比如對波段進行選擇、校正數(shù)據(jù)、多景影像鑲嵌、數(shù)據(jù)融合和圖像增強處理等。

4.2 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯主要對滑坡、崩塌、泥石流和不穩(wěn)定斜坡進行地質(zhì)災(zāi)害解譯，其中滑坡地質(zhì)災(zāi)害能夠在遙感圖像上通過典型地貌特征進行識別，首先是根據(jù)滑坡的形態(tài)進行識別，然后根據(jù)滑坡的幾個要素進行識別。崩塌地質(zhì)災(zāi)害能夠在遙感圖像上通過發(fā)育的地貌位置和堆積物特征進行解譯，崩塌和滑坡都屬于斜坡變形破壞的一種，新發(fā)生的崩塌從遙感圖像上觀察崩塌壁多呈現(xiàn)淺色調(diào)，并且這種地質(zhì)災(zāi)害通常發(fā)生在地形陡峭的地段。泥石流地質(zhì)災(zāi)害解譯首先要從其圖像上對溝谷的坡降比進行解譯，然后再看其溝谷的溝口存在條形或者扇形堆積物，最后再判斷溝谷匯水流域有沒有存在大量松散堆積物，從而能夠判斷泥石流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生情況。不穩(wěn)定斜坡能夠在遙感圖像中看得比較清楚，根據(jù)其相關(guān)特征即可進行判斷，屬于地質(zhì)災(zāi)害的隱患點。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害解譯結(jié)果

通過遙感技術(shù)對地質(zhì)災(zāi)害進行調(diào)查，一共解譯出地質(zhì)災(zāi)害和不穩(wěn)定斜坡點165處，具體如表1所示，其中不穩(wěn)定斜坡出現(xiàn)的頻率最高。

表1 地質(zhì)災(zāi)害解譯結(jié)果Tab.1 Interpretation results of geological disasters

4.4 地質(zhì)災(zāi)害空間分布解譯

(1)地質(zhì)災(zāi)害與地形、地貌的分布關(guān)系。該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡和泥石流，所以在地質(zhì)災(zāi)害空間分布解譯上只對這3種地質(zhì)災(zāi)害進行分析。根據(jù)該地區(qū)的海拔，將其分為平原地貌、丘陵地貌和低山地貌，然后分析每個地貌中的地質(zhì)災(zāi)害及其與海拔高程之間的關(guān)系。通過分析統(tǒng)計之后，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在丘陵地貌，一共存在96處。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因在于該地域存在厚坡殘積層，而且該地域的人類活動比較大，存在過度開墾、植被破壞等現(xiàn)象，所以容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害；

(2)地質(zhì)災(zāi)害與工程巖組的分布關(guān)系。通過調(diào)查分析之后，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害點主要分布在松散巖類巖組和塊狀堅硬侵入巖組中，一共包含103處，這兩處地方中分別存在68處和35處。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，因為在塊狀堅硬侵入巖組中，存在比較厚的風(fēng)化層，松散巖類巖組中分化層也存在，由于風(fēng)化層的孔隙度比較大，所以地表徑流容易入滲，繼而造成風(fēng)化層含水率變大，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害；

(3)地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)構(gòu)造的分布關(guān)系。通過分析之后，大量的地質(zhì)災(zāi)害主要分布在大斷裂構(gòu)造帶的上盤和下盤，并且其展布防線基本和斷裂構(gòu)造帶的方向一致，從而能夠說明地質(zhì)災(zāi)害受到地質(zhì)構(gòu)造活動的影響比較大，首先是地質(zhì)構(gòu)造活動能夠控制地貌的形成發(fā)育，其中丘陵地區(qū)和低山地區(qū)容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害；然后該地質(zhì)構(gòu)造活動能夠改變巖土體的結(jié)構(gòu)，使之容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

通過上面的實例分析，將遙感技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查能夠了解到該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害在空間分布上的地域性不是很明顯，從觀察分析，大部分地質(zhì)災(zāi)害主要分布在丘陵地貌。該地區(qū)通過遙感技術(shù)的使用了解到一系列地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，為了降低地質(zhì)災(zāi)害對人為的影響，有必要建立相關(guān)組織機構(gòu)和指揮系統(tǒng)，對不合理的工程經(jīng)濟活動進行控制，加強和規(guī)范相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、檢測和預(yù)警工作，盡可能降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。其實該地區(qū)并不止上文分析的3種地質(zhì)災(zāi)害和不穩(wěn)定斜坡，可能還會存在地裂縫等情況，但是由于遙感數(shù)據(jù)分辨率受限，所以只對其中規(guī)模比較大的幾種地質(zhì)災(zāi)害進行了分析。

5 結(jié)語

綜上所述，我國地質(zhì)災(zāi)害不斷發(fā)生，已經(jīng)對人類的經(jīng)濟和生命造成嚴(yán)重的影響，通過使用遙感技術(shù)，能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害進行調(diào)查和評價，其中能夠獲得豐富的信息數(shù)據(jù)，能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害成因進行分析，能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害進行實時在線監(jiān)測，可以對地質(zhì)災(zāi)害起到預(yù)防和預(yù)警的效果，為人類做出科學(xué)合理的防災(zāi)、救災(zāi)工作提供了相當(dāng)大的價值。遙感技術(shù)在不斷的發(fā)展過程中已經(jīng)取得了非常優(yōu)異的應(yīng)用效果，并且在不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中遙感技術(shù)將會得到進一步的改進，為人類的發(fā)展提供更多支撐。