遙感技術在地質災害調查中的應用

摘要：地質災害的日益嚴重和對突發性地質災害搶災救災工作的時效性要求，應用遙感技術開展地質災害調查是極其必要的，是當代高新技術發展的必然趨勢。遙感技術特點及其它相關高新技術的高速發展，已使地質災害遙感調查成為可能。用遙感技術開展地質災害調查具有廣闊的前景。

關鍵詞：遙感 地質災害

一、地質災害遙感調查的歷史回顧

近30年來，隨著航空航天對地觀測技術、計算機技術和電磁波信息傳輸技術等的深入研究，遙感技術得到了迅猛的發展，在實用化方向上邁出了重要的一步，并被廣泛應用于各種國土資源調查與環境評價及災害監測中。遙感技術應用于地質災害調查，可追溯到上世紀70年代末期。在國外，開展得較好的有日本、美國、歐共體等。日本利用遙感圖像編制了全國1／5萬地質災害分布圖；歐共體各國在大量滑坡、泥石流遙感調查基礎上，對遙感技術方法進行了系統總結，指出了識別不同規模、不同亮度或對比度的滑坡和泥石流所需的遙感圖像的空間分辨率，遙感技術結合地面調查的分類方法，可以用GPS測量及雷達數據，監測滑坡活動可能達到的程度。

我國利用遙感技術開展地質災害調查起步較晚，但進展較快。我國地質災害遙感調查是在為山區大型工程建設或為大江大河洪澇災害防治服務中逐漸發展起來的。上世紀80年代初，湖南省率先利用遙感技術在洞庭湖地區開展了水利工程的地質環境及地質災害調查工作。有關單位先后在雅礱江二灘電站、紅水河龍灘電站、長江三峽工程、黃河龍羊峽電站、金沙江下游落渡、白鶴灘及烏東清電站庫區開展了大規模的區域性滑坡、泥石流遙感調查；從上世紀80年代中期起，又分別在寶成、寶天、成昆鐵路等沿線進行了大規模的航空攝影，為調查地質災害分布及其危害提供了信息源。20世紀90年代末期在全國范圍內開展的“省級國土資源遙感綜合調查”工作中，各省(區)都設立了專門的中小比例尺“地質災害遙感綜合調查”課題，主要是識別地質災害微地貌類型及活動性，評價地質災害對大型工程施工及運行的影響等。特別是近年在重大工程論證中，都開展了工程地質遙感調查工作，如杭州灣跨海大橋、向山港跨海大橋等。

綜上所述，地質災害遙感調查已基本完成了示范性實驗階段，正走向全面推廣的實用性階段，在山區大型工程建設及江河湖庫的防災減災工作中尤其具有廣闊的應用前景。

二、地質災害遙感調查的可行性

(1)地質災害遙感調查技術經驗的積累

國內外地質災害遙感調查技術方法主要是在上世紀最后20年發展起來的，現已基本形成了規范化的技術流程，在地質災害遙感判讀、分類及制作相應的圖像方面都取得了較成熟的經驗。湖南省遙感中心承擔的湖北鶴峰縣婁水江坪河水庫的地質災害調查，利用黑白航片解譯了一系列的滑坡、崩塌、泥石流等，編制了1／5萬地災分布圖。該圖較詳細地表示了各種地質災害的位置、邊界、要素等時空特征及平面規模，成為水電部門規劃設計甚至地災評估的重要基礎資料及基本依據之一。

近年來完成的“湖南省地質災害遙感綜合調查”項目，對全省地質災害進行了系統的遙感解譯，并進行了滑坡、泥石流、崩塌等地質災害分區與定量的災情等級評價，從宏觀上進行了致災成因分析和發展趨勢預測。20年的實踐與摸索，已掌握了各類地質災害的遙感影像特征，并具備了較成熟的目視解譯地質災害的方法技術，使應用遙感技術開展地質災害調查工作成為可能。

(2)遙感技術特點為有效地進行地質災害調查提供了可能

地質災害的發生主要受制于地層巖性、構造展布、植被覆蓋、地形地貌以及大氣降水強度等要素。一般情況下，巖性脆弱、構造發育、植被稀疏、地形陡峻的地段，在強降水過程中容易發生地質災害。遙感技術有宏觀性強、時效性好、信息量豐富等特點，不僅能有效地監測預報天氣狀況進行地質災害預警，研究查明不同地質地貌背景下地質災害隱患區段，同時對突發性地質災害也能進行實時或準實時的災情調查、動態監測和損失評估。因此，遙感技術在地質災害調查中必將發揮重要的作用。

(3)現代高新技術的發展是地質災害遙感調查的強有力技術支持

空間技術、信息技術和計算機技術是20世紀發展最迅速的科學技術。就空間技術而言，光機掃描遙感儀器的實驗成功(代替了攝像管技術)，是空間光學一傳感器技術發展的轉折，它解決了從空間獲取可見光和紅外兩個重要電磁波段數據的關鍵技術性問題，也為遙感技術提供了更寬波段范圍內的服務。如TM(或ETM)圖像數據，雖然從技術發展來看，已達到自身的性能極限，但在眾多的領域內，它正在或在相當長的一段時間內，可作為重要的信息源服務于廣大用戶。另一方面，它也為進一步探索空間傳感器的機理奠定了基礎；對地觀測的遙感器目前已涉及從紫外、可見光、紅外、微波到超長波的各個波段。其中，可見光一紅外波段間的波譜分辨率已達納米級。

目前，成像光譜儀技術已獲得了重大突破，如美國在上世紀90年代發展研制的地球觀測系統(EOS)，為直接監測和區分地物提供了可能性。在空間分辨率上，利用了長達20年之久的美國TM圖像(30m)和法國SPOT衛星圖像(10m)已被近年來發射的米級甚至分米級衛星圖像所取代，美國IKONOS、Landsat－7衛星，俄羅斯的SPIN－two衛星，加拿大的Radar SAR衛星，印度的IERS衛星等空間分辨率均達米級，我國1999年成功發射的CBERS－1地球資源衛星的空間分辨率也達19.5m。特別是，目前國內外競相研究的小衛星群發射，將成為地質災害調查中的主要信息源之一。人造地球衛星的發展與計算機的發展有類似之處，即既向大型方向發展又向小型微型方向發展。發射人造地球衛星需要雄厚的物質基礎和技術基礎，但是，發射小衛星具有費用低，周期短等優點。一個省(市)區，甚至一所學校，乃至學生作的實驗都可發射一顆小衛星。如我國清華大學與英國Surrey大學協作，于1999年成功地發射了“清華一號”和“清華二號”小衛星，遙感傳感器的分辨率達到1.8m；哈爾濱工業大學，中科院上海冶金研究所和空間中心也都準備發射自己的小衛星。可以肯定，小衛星的自主研制與發射必將推動地質災害遙感調查工作。

GPS技術大大改進了滑坡、泥石流等地質災害調查中的定位工作。目前，美國和俄羅斯都有全球定位系統，其提供數據的差分精度可達毫米級。我國的基礎地理框架工作也取得了長足進步，1／100萬比例尺的全國數字地圖已進入Internet，1／25萬全國數字地圖也已完成，部份重點地區的1／5萬基礎1／1萬的數字地圖制作工作也初具規模。這些基礎數據對實現地質災害遙感調查新技術提供了有力的支撐。遙感圖像處理是一項方興未艾的工作。目前，除功能強大的PCI、ERDAS等軟件可進行數字圖像的校正、數據變換、增強、合成及鑲嵌外，全球最新遙感圖像處理軟件EN-VI還具有較好的像元光譜測量、分析、分類及矢量化功能。我國三聯公司自行開發的RSIES遙感圖像處理軟件，自問世三年來，已得到了很大的完善。此外，高速發展的計算機技術使運算速度迅速提高，硬盤及內存容量都大大增加。計算機技術的飛速發展使地質災害遙感調查中的海量數據存儲與運算成為可能。

總之，衛星遙感中不同軌道高度的陸地衛星、氣象衛星、海洋衛星、雷達衛星等遙感平臺的多層次性，像元大小從0.61m(Quick Bird)到4000m(氣象衛星)的多空間分辨率，從紫外，可見光、紅外到微波的多光譜分辨率，以及從光譜校正、幾何校正、影像增強、特征信息提取、自然識別分類、自動成圖、數據壓縮及數據庫、地理信息系統、網絡技術(Internet)的連接等遙感應用模型的廣泛性，為地質災害遙感調查提供了豐富的信息源和信息獲取途徑。

三、地質災害遙感調查中存在的主要問題

(1)遙感技術尚未得到廣泛的應用。在地質災害調查隊伍中，目前人們對遙感技術比較陌生，使得遙感技術在地質災害調查中難以發揮應有的作用。

(2)地質災害遙感調查工作需要多時相的實時或準實時的遙感信息源，而這種信息源價格昂貴。受資金限制，地質災害的遙感調查工作難以得到普及，目前只能局限于重點地區與重點工程的地質災害調查。

(3)目前常用的遙感信息源空間分辨率較小，難以滿足地質災害點的詳細調查工作，這使得遙感技術僅在宏觀調查中應用廣泛，而在微觀上應用較少。

四、結語

遙感技術是一門新興的高新技術手段，利用遙感技術開展地質災害調查不僅是必要的，而且是可行的。遙感技術可以貫穿于地質災害調查、監測、預警、評估的全過程。隨著遙感技術理論的逐步完善和遙感圖像空間分辨率、時間分辨率與波譜分辨率的不斷提高，遙感技術必將成為地質災害及其孕災環境宏觀調查以及災體動態監測和災情損失評估中不可缺少的手段之一。但是，全面推廣地質災害遙感調查，目前尚存在一定的困難和技術缺陷，有待于廣大遙感工作者和地質災害工作者不斷完善。

參考文獻：

[1]徐鵬杰等，遙感技術在減災救災中的應用 遙感技術與應用，2011(4)

[2]許沖，戴福初，徐錫偉．汶川地震滑坡災害研究綜述[J]地質論評，2010(06)