高精度衛星地質遙感技術探析

張光之　古志文

摘 要：高精度衛星地質遙感技術是一種新型的高科技監測、預警、評估手段，是當代地質工作中監測與預警、評估與分析手段的核心組成部分，是20世紀開始執行的“對地觀測系統EOS”計劃的主體部分，運用高精度衛星地質遙感技術開展地質災害現狀調查、地質災害的監測與預警、地質災害的損失與評估等工作是重要的信息技術手段。

關鍵詞：高精度衛星地質遙感技術 技術分析 應用例析

中圖分類號：P618 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-01

高精度遙感技術可以簡單的理解為收集地面特定目標的電磁輻射信息，判斷地球環境和資源的技術。遙感技術的發展經歷從實驗室單一概念到實用的技術系統，從少技術到多科技領域的有機結合，從單學科的運用到多學科的綜合，從靜態資源調查到動態環境的監測，從區域性的微觀分析到全球性的宏觀研究，從發達國家手中的核心秘密到全球性的普遍掌握的過程。20世紀90年代以來，遙感技術己被廣泛地應用于地質礦產、冶金、石油、測繪、地理等領域。它具有時效性好、監測范圍廣、信息量豐富、宏觀性強、獲取手段豐富等特點。因此，利用高精度遙感技術開展地質工作已經成為時下非常重要的高科技手段。

1 基于高空間分辨光學的地質衛星遙感關鍵技術分析

1.1 遙感圖像數據獲取

在遙感圖像數據獲取的過程中，一般會進行兩個方面的選擇。一是在空間分辨率方面的選擇。遙感圖像的選擇不在是一味追求高精度的過程，它包含對成像的范圍效應和經濟適用性的判斷。不同的地質現象需要不同的觀測距離和尺度，才能合理、完整的運用遙感技術進行成像過程。現階段，大多數地質工作者已經意識到定點的觀測數據已經不能滿足地質工作的需要，必須將其應用轉換到不同范圍和多尺度空間，即要求研究不同的對象需要選擇不同尺度的遙感數據。二是在波段組合方面的選擇。地面點的輻射值組成的遙感圖像具有隨機性和不確定性，主要因為遙感圖像會受到各種變化因素的影響，同一地面點會因為成像時間不同、氣候狀況、植物變化等造成不同的成像結果，可能存在同一地面點不同色譜，同一色譜不同地面點的的現象。所以在實際應用中，考慮人眼的特殊性，主要采取RGB彩色合成圖像作為解譯的標準圖像。對于具體地面點的成像而言，選取的波段要滿足各波段之間輻射值方差最大、相關性最小、均值大小合理的條件，而且其應盡可能含有豐富的地面點特征。

1.2 圖像校正與增強處理

在利用遙感技術成像的過程中，由于傳感器和大氣條件等因素變化的影響，最終獲取的遙感圖像會有小幅度的幾何變形情況，影響了圖像的成像質量，必須加以處理。換而言之，即使用幾何糾正的方法對已獲取的遙感圖像進行處理。幾何糾正包括消除傾斜誤差和投影誤差兩方面。遙感圖像幾何糾正的目的是把幾何失真的遙感圖像恢復成沒有失真的地面點實際圖。為了使遙感獲取的數據更好地應用于研究工作中，遙感數據必須經過幾何糾正的過程，確定合適的比例尺，使遙感數據和已獲取的非遙感數據相匹配，便于地質工作中的比較、分析、研究等過程。除了運用幾何糾正的方法處理遙感圖像之外，通常在實際中還會采用遙感圖像增強處理的手段。遙感圖像增強處理指通過數學方法和顯示技術等手段，增強已獲取遙感圖像中的信息，使其易于辨別，使信息的分析更加便捷。遙感圖像增強處理的核心是通過各種手段提高遙感圖像的視覺性、解譯性和信息轉化性。遙感圖像增強處理方法有：灰度增強、邊緣增強、彩色增強等方法。遙感圖像增強處理的方法根據處理空間的不同分為基于圖像空間的空域方法和基于圖像變換的頻域方法兩大類。

1.3 圖像融合技術

遙感圖像數據融合是從80年代形成和發展的一種自動化信息綜合處理技術，是把來源不同的遙感數據在同一坐標系中，采用一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過程，是解決多源遙感數據富集表示的有效途徑之一。遙感圖像融合方法主要有四種：即信號級融合法、像元級的融合法、特征級的融合法和決策級的融合法。信號級融合指將不同傳感器的信號進行混合，產生高質量的融合信息。像素級融合指在各傳感器對原始信息未作處理前的一種低水平的數據融合，其具有最高精度但同時具有信息量大、耗費性強的缺點。特征級融合指在各傳感器對原始信息進行特征處理的一種中等水平的數據融合，它實現了信息壓縮，但同時具有地域原始信息精度的缺點。決策級融合是在像素級和特征級融合的基礎上對圖像信息進行識別、分類、檢測，再對圖像進行融合處理的一種最高水平的數據融合。實際情況下，最常使用的融合方法是像素級融合。

2 衛星地質遙感于崩塌災害中的應用例析

2.1 崩塌信息的特征

崩塌類地質災害一般發生在陡峻山坡上，在ETM圖像和SPOT圖像上只能識別大規模的崩塌堆積體卻不易分辨人工開挖的山體特征。

但在IKNOS的彩色衛星成像上卻會清晰顯示崩塌的特征。崩塌信息特征解譯的主要標志有：一是位于陡峻的山坡上，在傾斜角大于55度的陡坡地段可出現巨大石塊特征的遙感成像；二是崩塌輪廓線明顯，崩塌堆積體上植被欠發育；三是崩塌體會形成節理的裂縫影像。

2.2 崩塌活動解釋

崩塌的活動情況在遙感圖像上易于辨認。具體活動解釋如下：仍在發展的崩塌在巖塊脫離山體的凹陷部分成色淺，沒有植被生長，上部陡峻，有時呈突出的參差狀，有時因崩塌壁巖石本身色調較深呈深色調；趨向穩定的崩塌，其成像呈深色調或在淺色調中夾雜斑點，生長少量植物，上部陡峻，崩塌體主要由粗顆粒碎石構成；穩定的崩塌，其崩塌成像的色調深，植被生長茂密，上部陡坡較緩，崩塌體主要由細顆粒土構成，植被生長茂密，一定條件下可以開辟為耕地。

3 結語

高精度衛星地質遙感技術應用于地質災害監測、預警、評估、分析等方面已獲得了巨大成功。

現階段的工作仍然停留在對災害的區域性評價等方面，利用高精度衛星遙感技術進行地質災害的詳盡解釋與評估等研究方法還是相對欠缺，大部分地質災害分析過度依靠航空攝像圖片等。但是由于信息技術、空間技術、和計算機技術的高速發展，遙感技術在光譜分辨率、時間分辨率、空間分辨率等方面取得了巨大成就，因此利用高精度衛星地質遙感技術進行地質災害監測、預警、評估是遙感技術體系在地質災害應用中的必然發展趨勢。

參考文獻

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