遙感技術在地質災害監測和治理中的應用

［關鍵詞］地質災害；遙感技術；監測

我國地質災害具有導致的損失嚴重、發生頻率較高、分布范圍廣等特點，不利于生命財產安全，并妨礙工作、生活正常運轉。隨著現代遙感技術的迅猛發展，逐漸充分展現出其時效性好、信息量大、宏觀性強的特點，在監測和治理災情過程中，發揮著極為重要的作用。最近幾年，航天技術和計算機技術的發展速度越來越快，在此形勢下，深入研究遙感技術的意義重大，通過不斷完善實用性，遙感技術的分辨率日益提升，同時使用成本得到了有效控制，可以廣泛應用，尤其是在國土資源調查和災情監測與治理方面。

1. 國內外研究現狀

1.1 國外研究現狀

二十世紀末期，遙感技術逐漸出現，且被運用于地質災害監測，尤其是歐盟、日本等。美國采取RS技術，對礦山地質環境進行全面調查與監測。歐盟立足于開展泥石流和滑坡遙感調查，對地質災害調查的遙感技術方法進行了系統總結，對各對比度、亮度、規模泥石流、滑坡進行歸納總結，尤其是遙感影像的空間分辨率[1]。日本利用遙感影像編輯重點繪制整個國家1∶50000 地質災害分布圖。歐盟積極開展實地調查勘測活動，并同傳統地質災害進行結合，針對各規模、類型的地質災害，對遙感影像的空間分辨率歸納總結。

哥倫比亞大學Olav Slaymaker等人，深入研究了地質災害遙感技術的運用情況，得到了科學性強的地質災害防治理論成果；Pedraza J.F和Carrasco R.M在地質災害區的劃分中應用了GIS技術。美國學者David M.Tralli等人對滑坡、洪水、火山噴發、地震等地質災害中遙感技術發揮的作用進行了總結研究。

巴黎第六大學、法國地調局（BRGM）等，借助多時相SPOT遙感影像調查和評價監測了墨西哥、法國等地的泥石流、崩塌、滑坡以及印度尼西亞等地的火山活動。

在研究秘魯峽谷地帶地質災害中，巴黎第六大學Dan?iel Mege借助SPOT立體影像，對峽谷地區泥石流、滑坡、巖崩等各種地質災害進行重點驗證，歸納總結出各種新發育的地質災害。

澳大利亞學者Graciela Mettemieh 和Radu Gogu 以及Lorenz Hurni提出在山區地質災害預測與評價的空間系統中是否有效，研究證實，在泥石流和滑坡等地質災害研究中運用遙感數據，精確性和可行性較強。

1.2 國內研究現狀

我國在地質災害調查中運用遙感技術的時間較晚，但發展速度迅猛。我國地質災害遙感調查主要用于山區大型工程、各江河洪澇災害防治，主要是為大型工程提供有效的基礎資料[2]。

20世紀80年代初，湖南省在洞庭湖地區率先借助遙感技術開展了水利工程的地質災害與環境調查工作。從主要為二灘水電工程前期論證服務的“西南高山峽谷水能開發遙感試驗項目”起，我國開始在區域性泥石流、崩塌以及滑坡調查中運用遙感技術。之后，我國相繼在紅水河龍灘電站、長江三峽電站、黃河龍羊峽電站、金沙江下游落渡、白鶴灘和烏東清電站庫區進行了區域性滑坡、泥石流遙感調查。

從20世紀80年代中期開始，又在成昆、寶天、寶成鐵路等沿線展開了大規模的航空攝影，提供地質災害分布和其危害調查重要信息源。上世紀末期，遙感調查技術逐漸運用于鐵路選線和主干公路地質災害調查。近年來，我國組織了一系列國土資源遙感綜合調查工作，并開展課題研究[3]。這些調查大多數是中—中小比例尺的地質災害宏觀調查。

楊武等（2000）借助多時相TM、RADARSAT、ERS-SAR、SPOT等圖像集成新技術以及3S技術對地質災害帶給三峽工程和周邊環境的影響進行了有效評估、研究和監測，確保地質災害的治理和預防有據可循，獲得了顯著成效。

賈秀明等（2005）等借助SPOT數據，解譯了山西省太原市西山煤田地質環境災害的遙感影像資料，成功分步調查了崩、滑、流等地質災害。李加洪等（2006）在對西藏帕里河滑坡進行研究的過程中，借助多平臺、多時相的衛星遙感數據，對帕里河滑坡位置予以確定，對滑坡發生河道水體的變化情況展開了檢測，迅速將各時相的積水面積提取，同時和DEM數據相結合，對各時相的蓄水量進行了計算，模擬了各時相的遙感檢測三維圖像，獲得了顯著成效。

宋楊等（2006）借助基礎地質資料、高程數據以及多時相遙感影像，對新灘滑坡的環境背景以及災害影像綜合分析。借助和1959年、1986年的TM遙感圖像、地質資料和高程信息做比較，展開滑坡敏感性分析，得到新灘地區滑坡前后的高程，同時對新灘滑坡前后的體積進行了編程計算，得到接近史料記載的結果。立足于這一實例分析，借助高時相和高分辨遙感數據分析了調查工作的技術優勢。

陶和平等（2008）指出，汶川大地震后，據統計，全球一共有16顆遙感衛星對汶川地震災區密切關注，電子科技大學、解放軍、中國科學院、國家地震局、國家測繪局、國家減災中心、國家遙感中心等單位加大了科技投入力度。在重大自然災害應急監測和評估中，遙感的作用日益顯著。

2. 遙感技術在地質災害監測中的應用

2.1 突發地質災害中的應用

當前，對于滑坡等地質災害而言，遙感技術的應用越來越廣泛，通常應用于滑坡動態監測和區域調查。對滑坡進行調查研究的過程中，陸地衛星影像屬于主要數據，目視解釋則為主要方式，日本對1：50000全國滑坡分布圖進行了編制，遙感圖像引入青藏鐵路建設，對泥石流危險區域進行劃分。

地質災害在我國的發生頻率較高，具有種類繁多、頻率高、發生地域廣泛以及導致的損失巨大等特點[4]。對地質災害嚴重區域進行監測，可精準預測大型地質災害發生率，有效預防，這方面，遙感技術尤為關鍵。

泥石流的分布十分廣泛，發育原因多種多樣，各地區特點不一樣。主要有物質因素和動力因素兩類。運用衛星遙感圖像，能夠對巖石構造發育程度、植被覆蓋率、巖石裸露狀況等進行解釋，并判斷存在泥石流隱患的區域，與其他科學技術相結合，生成歷史隱患區遙感圖像，并對其特征進行重點分析，判斷是否存在泥石流的風險。

2.2 遙感技術在土地荒漠化調查與監測中的應用

人的生產生活離不開土地，缺少土地，人類不能生存。但是因為人類過度開發資源，嚴重破壞了生態環境。立足于不完全統計，我國荒漠化土地總計面積約為260萬km2，約占整個國土面積的三成，同時呈逐年上升趨勢，致使可以利用的土地面積降低。對此，實時監控與治理土地荒漠化，屬于現階段的關鍵任務[5]。遙感技術具有計算速度快、數據精確、信息量大、觀測范圍廣等特點，具有的實時動態監控數據功能，是其他技術難以做到的。

運用遙感技術，對粵北巖溶石山區域土地荒漠化進行治理研究時，借助一些指標把此地土地分成輕度、一般、重度三個等級。借助使用多光譜遙感影像、雷達分析觀測數據，總結了三種等級地質分布面積。結合分布狀況，運用有效手段進行治理。在長時間的治理中，不斷減少輕度石漠化地區的面積，土地被完整保留：一般石漠化地區逐漸改變成輕度石漠化；重度石漠化覆蓋面積控制效果十分顯著。通過多年努力，此地已經全面控制了荒漠化。借助多光譜遙感影像技術和雷達技術，可以及時掌握地質災害區域數據，為災害區域第一時間開展治理提供了重要依據，為準確、迅速開展救災治理工作提供了重要保障。

2.3 地震的防范和監測

因為地殼內部應力逐漸聚攏，在某時間段突然釋放出來，造成地殼發生破裂，這便是我們常說的地震。地震導致的地質災害，主要是聚集地殼內部應力后形成的。通常地震的出現會同時發生地表崩塌、泥石流、滑坡等二次地質災害[6]。因此，通常情況下，地質災害調查的主要任務是對區域地質內部的布局情況和土壤結構予以明確。及時監測地震災情，可以多個監測平臺共同配合，第一時間加深對地震災情的了解，確保地震引發的二次災害能夠得到有效控制，這在抗災救災等災害搶險方面，發揮著極為重要的作用。

3. 遙感技術在地質災害治理中的應用

3.1 滑坡災害治理

滑坡這種地質災害后果極為嚴重，滑坡造成的經濟損失巨大。最近幾年，社會各界逐漸加強了對滑坡災害的重視，特別是步入新世紀以后，數字滑坡技術在滑坡地質災害治理過程中得到了運用，并通過其他調查方式，獲取數字形式，結合地理坐標配準出現的形變以及地形等要素，借助GIS技術對海量的數字信息進行存儲與管理?？筛鶕碌貙W原理，對數據信息進行空間分析以及探究，進而對滑坡治理工作、危險預測以及災害評價制定系統、全面、科學的實施方案。借助此方式，遙感技術可以定性、定量調查與分析地質災害，對大型或區域滑坡進行調查、監測。

3.2 泥石流災害治理

對于泥石流而言，介挾沙水流和滑坡間，表現為氣、水、土共同形成的地質災害，尤其是在暴雨狀態，發展速度極快，破壞范圍廣泛，人們難以在第一時間有效應對[7]。泥石流的形成條件主要有三個：各類固體物質、暴雨、陡峭的溝床縱坡。對泥石流進行治理時，由于難以在航片上進行確認，所以可以借助遙感技術，對供給區、沉淀區和通過區進行辨別，采取有效治理手段。

3.3 水土保持

水土保持屬于預防泥石流等地質災害的關鍵點，對于水土流失而言，通常是受風力、重力和水力等因素的影響[8]?，F階段，水土流失治理被認定為治理地質災害的關鍵點，通過對高分辨率遙感技術的運用，能夠估算土壤侵蝕狀況，從而修復處理水土，有效減少各類地質災害的發生率，優化生活生產環境。

4. 結語

隨著遙感技術的不斷發展，在各領域發揮的作用日益顯著，遙感技術為各行各業的發展以及我國社會主義經濟建設、生態環境的改善、人民素質的提高提供了重要支持。遙感技術具有諸多優點，如監測面積大、反應快等，這是其他地質災害防治監測領域傳統手段所不具備的優勢。但遙感技術在我國正處于發展初級階段，大部分技術尚不成熟，還有極大的發展空間，今后，遙感技術需要積極革新，找到更科學的監測或調查方式，將地質災害問題有效解決，這也是我國今后遙感技術發展的必然趨勢。