無人機遙感技術在日喀則地區城市周邊地質災害遙感調查中的應用

趙志遠 葛超英 劉德衛

摘?要：本文以西藏日喀則地區18個縣城（區）為研究對象，以無人機航拍0.2m分辨率影像為基礎，在Arcgis平臺上疊加無人機獲取的DEM遙感數字高程數據，渲染建立三維遙感的圖像模型。通過人機交互遙感解譯，提取高精度、大比例尺日喀則18個縣城（區）周邊的地質災害特征信息以及人類工程活動信息。統計分析表明地質災害解譯結果分布特征與地形地貌關系密切，地質災害與人類工程活動包括受威脅對象、孕災背景、地質災害防護工程相互作用明顯。表明了無人機遙感技術在地質災害調查中的良好的應用效果，特別在地形艱險獲高質量影像可代替人員地面到達，三維地形地貌顯示對地質災害個體特征信息提取意義重大。無人機遙感技術在地質災害調查領域的應用前景廣闊。

關鍵詞：無人機遙感;地質災害;遙感解譯;人類活動

近些年，我國無人機遙感技術在各個領域的應用都有較大的發展，其機動、高效、多功能、多用途的技術優勢，在地質災害調查也得到越來越多的應用[1]。本次研究，利用無人機航空攝影系統完成研究區航拍，獲取高分辨率航空影像，利用遙感技術提取研究區相關地質災害信息，地區城市周邊人類活動信息，結合外業實地調查，對日喀則地區城市周邊地質災害進行分析，從而推進無人機遙感技術在地質災害調查中的應用。

一、研究區概況

日喀則市地處中國西南邊陲、西藏自治區西南部，南與尼泊爾、不丹、印度三國接壤，西銜阿里地區，北靠那曲地區，東鄰拉薩市與山南地區共有17個縣1個區。該地區屬內陸高原溫帶半干旱季風氣候。整個地區地質災害主要發育滑坡、崩塌、泥石流三種類型。城區周邊以泥石流災害為主，崩塌、滑坡次之。

二、無人機遙感信息提取

（一）無人機影像三維可視化應用

在室內人機互交式解譯的基礎上，應用無人機遙感數據獲取的DEM，在Arcgis平臺上與無人機遙感影像疊加建立三維遙感的圖像模型。使DEM模型和紋理圖像具有相同的投影方式和相同的地理坐標，二者完全映射在一起，來逼真的模擬地貌形態[2]。與此同時，將遙感解譯結果以及其它矢量圖等作為紋理貼到DEM上。從影像上可以清晰確定災害體形態及各組成要素，具有較強的立體感。如圖1為日喀則市周邊一處泥石流災害的三維立體效果。

（二）地質災害遙感解譯

地質災害遙感解譯采用的是無人機航拍生成的0.2m空間分辨率正射影像圖，通過參照三維影像顯示，室內人機互交式解譯和野外驗證等手段完成對研究區的地質災害。

在遙感影像上，地質災害有不同的解譯標志，主要從顏色、陰影、形狀、大小、位置以及紋理幾個方面來考慮。研究區地質災害遙感解譯標志如下表：

（三）人類活動遙感解譯

本次研究利用高分辨率無人機影像，對地質災害相關的人類活動信息人機交互解譯精細提取。根據人類活動信息圖斑與地質災害互饋關系，提取出受威脅對象、孕災背景、地質災害防治工程三類圖斑。

受威脅對象：地質災害已經造成危害或在地質災害潛在威脅范圍內的農田耕地、居民區、交通設施，工礦企業等地類。

孕災背景：人類工程活動對地質災害的孕災作用主要表現在切坡開挖、蓄水引水、棄渣堆土及亂砍濫伐。根據研究區內實際情況，孕災背景的人類活動類型主要有在建工程用地、坑塘水面、采礦用地、動土的裸土地、裸巖石礫地等。

地質災害防護工程：為預防、控制、治理地質災害，減輕地質災害損失所采取的各項工作措施的工程建筑。

三、解譯成果分析

本次對18個縣（區）及周邊進行的共解譯179處地質災害。其中，泥石流170處，崩塌6處，滑坡3處。地質災害類型以泥石流為主，崩塌次之。

（一）地質災害與地形地貌關系

研究區內地形地貌對地質災害的發育有十分重要的影響。從18個縣城解譯泥石流情況來看，相對高差在200m～400m之間的有74條，400m～600m之間的有33條，600m～800m之間的有18條，600m以上14條。比降大多數介于100～400‰之間的，合計154條，僅有7條泥石流溝比降大于500‰，僅有6條泥石流溝溝道的比降小于100‰。結合野外觀察發現，地形地貌上高陡臨空面的基巖及其風化產物十分不穩定，大量的風化剝蝕產物在坡腳及溝谷內堆積并為泥石流的形成提供了大量的物質基礎。小型溝谷泥石流兩岸坡度一般大于30°，流域高差一般大于200m，溝谷縱坡一般大于10°，使降水能快速匯聚并形成強大的水動力條件。在大型泥石流溝谷中，匯水區域面積大，形成區和流通區的坡面坡度大于30°，堆積扇面積較大，但坡度較小，一般小于10°。

（二）地質災害與人類工程活動關系

本次研究利用無人機高分率影像精細化解譯提取與地災相關的人類活動（受威脅對象、地災防治工程、孕災背景等）1283個圖斑。其中受威脅對象占70%，地質災害防治工程占24%，孕災背景占6%。在受威脅對象中，精確提取住宅用地398處、耕地116處、林地118處、道路85處等。地質災害防治工程主要是針對大、中型泥石流災害修建，以控制泥石流的流向及影響范圍，共解譯140處，對泥石流易發區的治災防災起到很大作用。孕災背景主要是依山而建的人工切坡包括工礦采面，在建工地等，高陡邊坡零散分布，成為地質災害隱患。

四、結語

無人機遙感技術是傳統遙感手段的有利補充且具有明顯優勢：獲取高分辨率的影像可精確提取目標特征信息，如與地質災害相關的威脅對象、已有防治設施等;無人機影像拍攝同時獲取的DEM數據，三維地形地貌顯示對地質災害個體特征信息提取意義重大;無人機高效、機動，在地形艱險獲高質量影像可代替人員地面到達。因此，利用無人機遙感技術開展地質災害調查是必要的，也是可行的。隨著無人機遙感技術的進一步完善和數據的快速處理技術提升以及災情快速解譯和定量分析技術的逐步提高，無人機遙感技術將會有更好的實時性和應用性，也將會越來越多的用于地質災害調查、監測、預警、評估的全過程。

參考文獻：

[1]吳振宇，馬彥山.無人機遙感技術在地質災害調查中的應用[J].寧夏工程技術，2012，11（2）：39-42.

[2]陳君濤.ArcScene環境下遙感圖像三維可視化研究與實現[J].科技資訊，2015，20：39-40，42.

基金項目：2018年中國自然資源航空物探遙感中心“日喀則市地質災害高精度遙感影像圖庫建設”（項目編號2017319）

作者簡介：趙志遠（1984-），男，工程師，河北省水文工程地質勘查院，主要從事遙感地質工作。