基于TM遙感影像的永州市泥石流地質災害調查

王浩 陳浩 曾晶

摘 要：文章以Landsat7影像作為主要數據來源，對永州市典型泥石流發生前后地段進行綜合分析，總結出一套適用于永州地區的泥石流判識標志。

關鍵詞：泥石流；TM影像；判譯標志；永州市

泥石流就是在山區溝谷或山地坡面上，通常存在一定的高差的地區，因為降水或其他的自然災害而引起的一種挾帶大量泥沙及石塊等固體物的固液流體，通常伴隨著山區激流而爆發。泥石流的爆發，通常都伴隨著大量的流體和物質，能在短時間內造成巨大的破壞。本研究的主要目的就是通過分析和比較永州地區的泥石流發生前后的遙感影像，總結出一套能夠適用于永州地區的泥石流判識標志，為永州地區對泥石流防災減災提供便利。

1 國內外研究現狀

1997年，印度魯爾基大學經過對衛星圖像和數字地形模型和多源數據采集數字地質圖，引入滑坡的風險系數。在喜馬拉雅山麓地區的滑坡災害危險性區劃，獲得了滑坡災害危險性分區圖[1]。2004年，喬彥肖等[2]在分析泥石流災害發育條件、主要因子的基礎上，通過結合遙感信息模型理論和方法。提出了一種新的模型—泥石流致災系數遙感信息模型，用于預測泥石流災害和區劃泥石流災害危險地區。2005年，澳大利亞的研究人員梅特涅聯合瑞士學者勞倫茲與拉杜[3]對遙感技術在山區地質災害危險性評價和空間系統的預測探討。認為將應用于遙感數據的滑坡，泥石流等災害準確，具有較高的實用。

2 研究區與數據預處理

2.1 研究區概況

永州市位于湖南省南部，三面環山、向東北開口為馬蹄形盆地。境內地貌復雜，山崗和盆地交錯分布，河流與溪水縱橫交錯。其境內山地面積廣闊，主要有九嶷、四明山和陽明山。此三大山及其支脈構成了兩個半敞開型山間盆地，永州市地貌復雜多樣，以丘陵和山地為主。永州全域有中山、中低山和低山總面積11 044.533 km2，占永州市總面積的49.5%。平原面積3 191.133 km2，崗地面積3 979.133 km2，丘陵面積3 243 km2，水面880 km2，各占總面積14.29%，17.81%，4.51%和3.94%。

2.2 數據源及預處理

本研究選用來源于馬里蘭大學免費提供的，成像于2009年10月31日的Landsat7遙感影像。相較于Google earth提供的圖像，Landsat7遙感影像更便于圖像的處理和分析，Landsat7陸地衛星成像于1999年4月15日，較之其他陸地衛星，Landsat系列衛星數據的質量和連續性具有明顯優勢，中國遙感數據的主要來源就是Landsat系列衛星。

2.2.1 輻射校正

輻射校正主要的目的是消除或減弱傳感器獲得的測量值與光譜輻射亮度間存在的差異。傳感器靈敏度、太陽輻射和大氣影響是它的主要影響因素。包括兩個部分：輻射定標和大氣校正。為了消除傳感器帶來的誤差，得到正確的輻射亮度值，需要進行輻射定標，將傳感器記錄的無量綱的DN值轉換成具有實際物理意義的輻射亮度值或反射率。輻射定標完成后，即可開始大氣校正。大氣校正的目的是消除大氣和光照等因素對地物反射的影響，以便獲得地物反射率和輻射率、地表溫度等真實物理模型參數。目前，常見的大氣校正方法有直方圖匹配法、不變目標法、輻射傳輸模型法、綜合大氣校正法、參考值大氣校正法等。

2.2.2 圖像融合

圖像融合是將多源信道所采集到的關于同一目標的圖像數據經過圖像處理和計算機技術等，最大限度地提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質量的圖像。

圖像信息融合的基本原理和方法。不同的遙感數據具有不同的空間分辨率、波譜分辨率和時相分辨率，將他們各自的優勢綜合起來。不僅使各信息化應用范圍并大大改善，遙感圖像精度也大大提高[4]。融合后研究區遙感影像如圖1所示。

不同類型遙感影像之間的融合，必須具有3個條件[5]：（1）融合影像數據包括不同空間和光譜分辨率。（2）融合影像應是同一區域。（3）影像應準確配準。

融合影像須具備以下3種性質[6]：（1）影像被降解到它原本的分辨率時，必須與原影像一致。（2）影像應盡量和高分辨率影像的空間分辨率一致。（3）影像的光譜特性應和多光譜影像相統一。

3 遙感影像的地質解譯及分析

本文選用的數據源為Landsat7于2009年10月31日拍攝的遙感影像，為了分析泥石流發生前后的影像區別，特通過查閱資料了解，2009年前后曾發生過3次典型泥石流災害，分別為2008年6月13日道縣洪塘營鄉東江腳村良木樹自然村泥石流，2010年7月29日永州市雙牌縣塘底鄉劉家寨村泥石流和2010年8月7日零陵與雙牌交界處分水嶺泥石流。主要是通過泥石流的形態判識標志來對泥石流所在區域進行識別。由遙感影像的假彩色圖像可清晰分辨出該區域的三大泥石流形態區域，形成區呈現為橢圓形，流通區呈現為“V”字形，堆積區大致呈現為弧形。永州市位于湖南省的最南部，地質環境背景條件復雜、地質災害多發、減災工作需待提高的地區之一。通過對泥石流發生前后的遙感影像進行分析比較，總結出一套適用于永州地區泥石流潛在區域判識標志，以零陵與雙牌交界處分水嶺為例，如表1所示。

通過運用永州泥石流判識標志對永州地區進行分析，可以解譯出泥石流的潛在區域。如是，可以在泥石流發生前做好防災減災的相應準備，以減少人員的傷亡和財物的損失。

4 結語

本文通過分析比較永州市泥石流發生前后遙感影像，得出如下結論。（1）解譯出三處泥石流潛在或存在區域：零陵與雙牌交界處分水嶺、永州市雙牌縣塘底鄉劉家寨村和道縣洪塘營鄉東江腳村良木樹自然村。（2）總結出一套適用于永州地區的泥石流判識標志，形成區的特征呈現長條狀或橢圓狀，植被鑲嵌其中，但覆蓋率低；流通區呈喇叭狀，靠近堆積區的部分可能呈“U”形；堆積區呈扇形，新堆積區無植被，老堆積區呈零星態，紋理均勻、光滑。

[參考文獻]

[1]GUPTA P，ANBALAGAN R.Slope stability of their dam reservoir area，India，using Landslide Hazard Zoning（LHZ）mapping[J].Quarterly Journal of Engineering Geology，1997（30）：27-36.

[2]喬彥肖，鄧素貞，張少才.冀西北地區泥石流發育的環境因素遙感研究[J].中國地質災害與防治學報，2004（3）：106-110.

[3]GRACIELA M，LORENZ H，RADU G.Remote sensing of Landslides：an analysis of the potential contribution to geo-spatial systems for hazard assessment in mountainous environments[J].Remote Sensing of Environment，2005（98）：284-303.

[4]張冰.淺談遙感圖像增強的處理[J].防護林科技，2006（2）：51-56.

[5]劉漢湖.遙感圖像數字處理技術在斷裂帶信息提取中的應用—以揚子地臺西南緣冕寧—西昌一帶為例[J].地質找礦論叢，2006（2）：135.

[6]徐進偉.基于小波變換的數字圖像融合研究[D].成都：成都理工大學，2012.