無人機(jī)遙感技術(shù)在日喀則地區(qū)城市周邊地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查中的應(yīng)用

趙志遠(yuǎn) 葛超英 劉德衛(wèi)

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

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感;地質(zhì)災(zāi)害;遙感解譯;人類活動

近些年，我國無人機(jī)遙感技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用都有較大的發(fā)展，其機(jī)動、高效、多功能、多用途的技術(shù)優(yōu)勢，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查也得到越來越多的應(yīng)用[1]。本次研究，利用無人機(jī)航空攝影系統(tǒng)完成研究區(qū)航拍，獲取高分辨率航空影像，利用遙感技術(shù)提取研究區(qū)相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害信息，地區(qū)城市周邊人類活動信息，結(jié)合外業(yè)實(shí)地調(diào)查，對日喀則地區(qū)城市周邊地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析，從而推進(jìn)無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用。

一、研究區(qū)概況

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

二、無人機(jī)遙感信息提取

（一）無人機(jī)影像三維可視化應(yīng)用

在室內(nèi)人機(jī)互交式解譯的基礎(chǔ)上，應(yīng)用無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)獲取的DEM，在Arcgis平臺上與無人機(jī)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(biāo)，二者完全映射在一起，來逼真的模擬地貌形態(tài)[2]。與此同時，將遙感解譯結(jié)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(zāi)害體形態(tài)及各組成要素，具有較強(qiáng)的立體感。如圖1為日喀則市周邊一處泥石流災(zāi)害的三維立體效果。

（二）地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯采用的是無人機(jī)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(nèi)人機(jī)互交式解譯和野外驗(yàn)證等手段完成對研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害。

在遙感影像上，地質(zhì)災(zāi)害有不同的解譯標(biāo)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(qū)地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)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(jī)影像，對地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的人類活動信息人機(jī)交互解譯精細(xì)提取。根據(jù)人類活動信息圖斑與地質(zhì)災(zāi)害互饋關(guān)系，提取出受威脅對象、孕災(zāi)背景、地質(zhì)災(zāi)害防治工程三類圖斑。

受威脅對象：地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)造成危害或在地質(zhì)災(zāi)害潛在威脅范圍內(nèi)的農(nóng)田耕地、居民區(qū)、交通設(shè)施，工礦企業(yè)等地類。

孕災(zāi)背景：人類工程活動對地質(zhì)災(zāi)害的孕災(zāi)作用主要表現(xiàn)在切坡開挖、蓄水引水、棄渣堆土及亂砍濫伐。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)實(shí)際情況，孕災(zāi)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(zhì)災(zāi)害防護(hù)工程：為預(yù)防、控制、治理地質(zhì)災(zāi)害，減輕地質(zhì)災(zāi)害損失所采取的各項(xiàng)工作措施的工程建筑。

三、解譯成果分析

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

（一）地質(zhì)災(zāi)害與地形地貌關(guān)系

研究區(qū)內(nèi)地形地貌對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)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(shù)介于100～400‰之間的，合計(jì)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(jié)合野外觀察發(fā)現(xiàn)，地形地貌上高陡臨空面的基巖及其風(fēng)化產(chǎn)物十分不穩(wěn)定，大量的風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物在坡腳及溝谷內(nèi)堆積并為泥石流的形成提供了大量的物質(zhì)基礎(chǔ)。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(qiáng)大的水動力條件。在大型泥石流溝谷中，匯水區(qū)域面積大，形成區(qū)和流通區(qū)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(zhì)災(zāi)害與人類工程活動關(guān)系

本次研究利用無人機(jī)高分率影像精細(xì)化解譯提取與地災(zāi)相關(guān)的人類活動（受威脅對象、地災(zāi)防治工程、孕災(zāi)背景等）1283個圖斑。其中受威脅對象占70%，地質(zhì)災(zāi)害防治工程占24%，孕災(zāi)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(zhì)災(zāi)害防治工程主要是針對大、中型泥石流災(zāi)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(fā)區(qū)的治災(zāi)防災(zāi)起到很大作用。孕災(zāi)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(zhì)災(zāi)害隱患。

四、結(jié)語

無人機(jī)遙感技術(shù)是傳統(tǒng)遙感手段的有利補(bǔ)充且具有明顯優(yōu)勢：獲取高分辨率的影像可精確提取目標(biāo)特征信息，如與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的威脅對象、已有防治設(shè)施等;無人機(jī)影像拍攝同時獲取的DEM數(shù)據(jù)，三維地形地貌顯示對地質(zhì)災(zāi)害個體特征信息提取意義重大;無人機(jī)高效、機(jī)動，在地形艱險獲高質(zhì)量影像可代替人員地面到達(dá)。因此，利用無人機(jī)遙感技術(shù)開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查是必要的，也是可行的。隨著無人機(jī)遙感技術(shù)的進(jìn)一步完善和數(shù)據(jù)的快速處理技術(shù)提升以及災(zāi)情快速解譯和定量分析技術(shù)的逐步提高，無人機(jī)遙感技術(shù)將會有更好的實(shí)時性和應(yīng)用性，也將會越來越多的用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測、預(yù)警、評估的全過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳振宇，馬彥山.無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].寧夏工程技術(shù)，2012，11（2）：39-42.

[2]陳君濤.ArcScene環(huán)境下遙感圖像三維可視化研究與實(shí)現(xiàn)[J].科技資訊，2015，20：39-40，42.

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

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