遥感技术在地质灾害调查中的利用及前景

地质灾害遥感调查正由示范性实验阶段步入全面推广的实用性阶段。地质灾害的日益严重和对突发性地质灾害抢灾救灾工作的时效性要求，应用遥感技术开展地质灾害调查是极其必要的，是当代高新技术发展的必然趋势。遥感技术特点及其它相关高新技术的高速发展，已使地质灾害遥感调查成为可能。遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。应用遥感技术开展地质灾害调查具有广阔的前景。全面推广地质灾害遥感调查，有待于遥感工作者和地质灾害工作者的共同努力。一、地质灾害遥感调查的历史回顾近20年来，随着航空航天对地观测技术、计算机技术和电磁波信息传输技术等的深入研究，遥感技术得到了迅猛的发展，在实用化方向上迈出了重要的一步，并被广泛应用于各种国土资源调查与环境评价及灾害监测中。遥感技术应用于地质灾害调查，可追溯到上世纪70年代末期。在国外，开展得较好的有日本、美国、欧共体等。日本利用遥感图像编制了全国1/5万地质灾害分布图；欧共体各国在大量滑坡、泥石流遥感调查基础上，对遥感技术方法进行了系统总结，指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率，遥感技术结合地面调查的分类方法，可以用GPS测量及雷达数据，监测滑坡活动可能达到的程度。我国利用遥感技术开展地质灾害调查起步较晚，但进展较快。我国地质灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治服务中逐渐发展起来的。80年代初，湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作。有关单位先后在雅砻江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清电站库区开展了大规模的区域性滑坡、泥石流遥感调查；从80年代中期起，又分别在宝成、宝天、成昆铁路等沿线进行了大规模的航空摄影，为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。90年代起，在主干公路及铁路选线，如京九铁路沿线等也使用了地质灾害遥感调查技术。90年代末期在全国范围内开展的“省级国土资源遥感综合调查”工作中，各省（区）都设立了专门的中小比例尺“地质灾害遥感综合调查”课题，主要是识别地质灾害微地貌类型及活动性，评价地质灾害对大型工程施工及运行的影响等。特别是近年在重大工程论证中，都开展了工程地质遥感调查工作，如杭州湾跨海大桥、向山港跨海大桥等。近20年的实践，摸索了一套较为合理有效的滑坡、泥石流等地质灾害遥感调查方法，即利用遥感信息源，以目视解译为主，计算机图像处理为辅，将重点区遥感解译成果与现场验证相结合，并利用其它非遥感资料，综合分析，多方验证。综上所述，地质灾害遥感调查已基本完成了示范性实验阶段，正走向全面推广的实用性阶段，在山区大型工程建设及江河湖库的防灾减灾工作中尤其具有广阔的应用前景。遥感技术应用地质灾害调查，已取得了许多成功的经验。但是在地质灾害监测方面，成功的实例不多。充分利用航天遥感、差分干涉雷达和全球定位系统技术及其集成技术进行地质灾害监测，是未来遥感对地观测技术体系在地质灾害监测应用中的必然发展趋势。二、地质灾害遥感调查的必要性1、地质灾害的日益严重要求采用当代高新技术开展调查工作人口、资源、环境与灾害是当今社会人类面临的主要问题。人口的不断增长，导致了对资源需求的不断增加；人类活动空间和规模的迅速增大及对资源的过量开采，导致了一系列环境问题，引起了一系列自然灾害。在各种自然灾害中，地质灾害占有重要的比重。据不完全统计，全球发展中国家每年由地质灾害造成的经济损失，达到了国民生产总值的5%以上。在我国灾害及其所导致的环境问题中，据估计由地质灾害造成的损失约占整个灾害损失的35%。其中崩塌、滑坡、泥土流及人类工程活动诱发的浅表生地质灾害所造成的损失约占55%。这些灾害的一次性规模虽小于地震、洪涝灾害等，但其发生频度和涉及范围则远远高于和广于这两种灾害，一年的总损失约200亿元。我国从青藏高原向云贵高原和从云贵高原向长江中下游平原过渡的两个大陆坡度带范围内，仅上世纪80年代以来所发生的一次性伤亡人数在数十人以上或直接经济损失在数千万元以上的灾难性崩滑事件就达十余起，仅这些灾害所造成的人民生命损失已超过千人，直接经济损失上亿元，事后善后处理及整治费用则高达近十亿元，而由于灾害对社会所带来的影响所产生的间接损失则更是无法估量。湖南是我国地质灾害较严重的省区。据统计，湖南省自1949年以来，滑坡、泥石流、崩塌三类地质灾害造成的直接经济损失达数十亿元。而1991年至2000年的10年间，直接经济损失就达9亿元以上，因灾死亡536人。特别是2001年，湖南省共发生严重地质灾害1000余处，造成108人死亡，38人失踪，451人受伤，损毁房屋16283间，毁坏农田64167亩，损毁公路313公里，直接经济损失81494万元。可见，地质灾害已经严重地威胁着人民的生命财产安全，阻碍了社会经济可持续发展。利用当代高新技术加大对地质灾害调查、监测和防治，已成为刻不容缓的任务。2、地质灾害的突发性与救灾的迫切性要求利用遥感技术进行调查暴雨是诱发地质灾害的催化剂。暴雨的冲刷、淋漓和渗透，一方面降低了岩土体的抗剪强度，特别是降低地质体结构面的抗滑强度，使其发展成为滑动面和崩塌界面；另一方面增加了岩土体的自重、并增大了地下水的动压力和静压力，进一步降低了斜坡的稳定性，进而诱发滑坡。另外，崩塌体和滑坡体在高强度水流作用下形成泥石流。由此可以看出，地质灾害多发生于暴雨天气，常具有突发性特点。一般地，暴雨多呈面型分布，因此，由暴雨引发的地质灾害也相应地大多表现为区域性，且多形成地质灾害链。这种在暴雨恶劣天气下突发的地质灾害，若用传统的调查方法，不仅因为大面积调查难以做到实时性，也难以保证真实性和准确性。但是，卫星遥感中的“星载雷达技术”具有穿透云雨特点，不受天气条件影响。利用星载雷达可以实时而准确的开展突发性地质灾害调查。遥感对地观测技术是当代高新技术的重要组成部分，是20世纪末几年开始执行的“对地观测系统（EOS）”计划的主体。它具有时效性好、宏观性强、信息量丰富等特点。利用全球卫星定位系统（GPS）可以准确地监测地质灾害体的形变与蠕动情况，从卫星遥感图像上可实时或准实时地反映灾时的具体情况，监测重点灾害点的发展演化趋势，增强地质灾害发生的预见性。因此，为了能及时地调查地质灾害状况，为抢灾与救灾工作提供准确资料，根据国民经济建设与可持续发展的需要，在地质灾害调查中采用遥感技术这一先进手段，是尤为必要的，这也是现代高新技术应用发展的必然趋势。三、地质灾害遥感调查的可行性1、地质灾害遥感调查技术经验的积累耽国内外尿地质灾谋害遥感亦调查技捞术方法收主要是召在上世非纪最雕后段2乐0云年发展倡起来的竟，现已赚基本形妻成了规种范化的堵技术流民程，在乒地质灾塔害遥感寇判读、制分类及炭制作相察应的图款像方面贝都取得两了较成降熟的经渠验。湖涛南省遥驼感中心各承担的免湖北鹤声峰县娄昆水江坪故河水库音的地质票灾害调买查，利锐用黑白打航片解逝译了一絮系列的介滑坡、注崩塌、蒜泥石流映等，编帅制序了锁1/膊5挺万地灾侄分布图霸。该图赌较详细浪地表示戒了各种袭地质灾余害的郑位置、嗽边界、宝要素等姥时空特厕征及平至面规模驼，成为贵水电部技门规划工设计甚颂至地灾尿评估的特重要基姥础资料洁及基本搭依据之怒一。毛近年来旨完成扑的猎“绸湖南省阳地质灾惰害遥感老综合调卡查款”竹项目，枪对全省岁地质灾酒害进行钟了系统细的遥感礼解译，犬并进行飞了滑坡他、泥石涝流、崩即塌等地禽质灾害咽分区与骄定量的皆灾情等仔级评价持，从宏遍观上进摆行了致双灾成因床分析和个发展趋如势预测脱。董2诉0圾年的实剧践与摸勿索，已卡掌握了白各类地雷质灾害益的遥感岁影像特昼征，并穴具备了研较成熟匀的目视乔解译地尸质灾害染的方法贺技术，首使应用译遥感技电术开展选地质灾细害调查券工作成市为可能踪。械2伯、遥感烟技术特怜点为有粪效地进睁行地质韵灾害调晌查提供偶了可能球地质灾乌害的发队生主要铲受制于倚地层岩触性、构束造展布汁、植被恨覆盖、匆地形地断貌以及牲大气降适水强度瞧等要素滚。一般威情况下构，岩性络脆弱、惑构造发君育、植捞被稀疏攻、地形婆陡峻的仪地段，困在强降雷水过程巴中容易宿发生地探质灾害避。遥感输技术有枯宏观性橡强、时滨效性好庭、信息比量丰富娃等特点瘦，不仅边能有效趋地监测雄预报天剑气状况鸭进行地眼质灾害肆预警，逢研究查桶明不同帖地质地甜貌背景页下地质况灾害隐驾患区段叠，同时箱对突发叮性地质阶灾害也由能进行秧实时或益准实时减的灾情家调查、木动态监氧测和损迈失评估喘。因此烈，遥感扩技术在守地质灾到害调查笔中必将致发挥重笋要的作臂用。念3童、现代阿高新技稻术的发按展是地评质灾害绒遥感调茧查的强勺有力技交术支持凭空间技径术、信草息技术橡和计算龟机技术供是域2碍0斥世纪发华展最迅状速的科呢学技术鲜。就空患间技术旺而言，细光机扫筒描遥感攀仪器的捧实验成盟功（代切替了摄骆像管技册术），绘是空间惰光宿学雅-手传感器铅技术发筒展的转艰折，它吧解决了它从空间碧获取可径见光和含红外两羞个重要拉电磁波侵段数据驼的关键蜡技术性糊问题，蛇也为遥呆感技术抚提供了虎更宽波效段范围只内的服踩务。蜜如禁T低M浇（或般ETM掌）图像谎数据，烦虽然从句技术发冻展来看搂，已达销到自身唉的性能温极限，喂但在众沾多的领钥域内，甜它正在载或在相晴当长的纸一段时版间内，预可作为秃重要的扰信息源俭服务于馋广大用抹户。另液一方面烫，它也发为进一类步探索柴空间传竞感器的挺机理奠笋定了基溉础；对着地观测奥的遥感思器目前名已涉及莫从紫外刃、可见士光、红隆外、微粉波到超居长波的晴各个波五段。其燥中，可碗见光一轻红外波后段间的描波谱分眠辨率已贫达纳米虹级。目处前，成免像光谱挑仪技术删已获得膊了重大严突破，发如美国库在上世浇纪茶9太0翁年代发蛮展研制剂的地球昆观测系决统盗（映EO嘉S蛋），为竹直接监果测和区咳分地物缩提供了鸟可能性吨。在空器间分辨煮率上，变利用了丑长月达谈2可0括年之久李的美甩国三T抄M烧图像怎（散30传m召）和法过国垂SPO痰T狂卫星图膝像效（蒙10声m猪）已被岔近年来枯发射的颗米级甚范至分米制级卫星指图像所钥取代，耻美偷国腹IKO春NO瓶S恶、享Lan帝dsa鸟t帖—爆7仇卫星，稻俄罗斯纤的产SPI址N北—探tw缘o昏卫星，哥加拿大鲁的梦Rad案ar羡SA匙R脏卫星，末印度烈的突IER柴S们卫星等仇空间分色辨率均搏达米级展，我臂国杏199喝9辩年成功弹发射哗的匆CBE宽R际S萌—魄1咐地球资茎源卫星欠的空间砍分辨率膊也查达钟19.朗5驶m忽。特别锦是，目冤前国内挤外竞相骆研究的则小卫星下群发射异，将无成为地灵质灾害减调查中躲的主要耗信息源饺之一。皂人造地觉球卫星借的发展驱与计算路机的发别展有类私似之处叨，即既袄向大型保方向发岁展又向讽小型微攻型方向桌发展。率发射人俱造地球周卫星需揉要雄厚未的物质衬基础和汗技术基我础，但搅是，发衬射小卫沈星具有恋费用低痒，周期尚短等优液点。一登个省（宇市）区帅，甚至险一所学昼校，乃益至学生欢作的实垦验都可隙发射一低颗小卫够星。如编我国清壶华大学死与英挡国楼Sur缘re惠y商大学协既作，博于吊199裳9毅年成功矛地发射未了嘉“淹清华一后号迁”邪和糖“写清华二请号堆”察小卫星义，遥感仅传感器土的分辨林率达没到服1.8浑m检；哈尔比滨工业洽大学，呜中科院行上海冶度金研究桐所和空拴间中心搁也都准犁备发射要自己的泳小卫星洒。可以臣肯定，他小卫星毙的自主险研制与燃发射必牲将推动漆地质灾贪害遥感蝶调查工绪作。发GP淋S欧技术大具大改进械了滑坡惑、泥石镇流等地艰质灾害觉调查中颂的定位炉工作。暖目前，骆美国和辱俄罗斯拦都有全耗球定位忍系统，欺其提供谨数据的眯差分精牵度可达励毫米级挠。我国绵的基础倚地理框逢架工作馒也取得趣了长足弓进步爹，隙1/1斤0房0奏万比例冬尺的全越国数字华地图已放进具入吸Int汤ern第e记t简，咱1/2话5畅万全国清数字地假图也已坐完成，嘴部份重渠点地区凝的谊1/蔽5批万基狮础胜1/密1氏万的数端字地图同制作工吊作也初烟具规模蚀。这些毁基础数穷据对实酿现地质直灾害遥乏感调查焰新技术序提供了疫有力的稠支撑。识遥感图累像处理贼是一项贼方兴未张艾的工渗作。目你前，除圣功能强穿大胃的刘PC冤I闯、掏ERD厉A愤S董等软件昼可进行纹数字图靠像的校嗓正、数潮据变换茧、增强霞、合成巩及镶嵌救外，全宜球最新伴遥感图漂像处理早软瞧件桃ENV叹I抛还具有疼较好的窃像元光愚谱测量胞、分析挠、分类监及矢量他化功能耽。我国县三联公响司自行吧开发睛的指RSI偶E喝S鸽遥感图稀像处理期软件，岗自问世妻三年来煎，已得旗到了很帐大的完思善。泄此外，衬高速发水展的计霉算机技削术使运内算速度猎迅速提腥高，硬汪盘及内厌存容量袭都大大岛增加。牙计算机佛技术的渗飞速发婆展使地忌质灾害津遥感调惑查中的被海量数雁据存储祥与运算作成为可桑能。御总之，副卫星遥遭感中不袍同轨道乓高度的友陆地卫著星、气史象卫星惜、海洋嚷卫星、叹雷达卫从星等遥响感平台采的多层蒜次性，给像元大取小律从剩0.6凉1缴m巡（督Qui河ck直Bir末d适）贷到晌400盐0歉m鞠（气象倒卫星）权的多空站间分辨驶率，从修紫外，蚊可见光没、红外稠到微波杆的多光虎谱分辨饿率，以浑及从光僻谱校正打、几何库校正、佣影像增遍强、特唐征信息卖提取、否自然识赶别分类跨、自动波成图、研数据压臣缩及数宗据库、妥地理信垫息系统摔、网络需技术奏（采Int洽ern丹e出t续）的连畜接等遥袭感应用戏模型的弱广泛性清，为地所质灾害亮遥感调店查提供调了丰富干的信息释源和信晕息获取狭途径。搜四、地张质灾害桃遥感调私查内容弃分析毫1址、孕灾堤背景调奋查与研长究甜研究表恶明，地登质灾害约的孕灾袜背景主仇要有如种下去8扑种因子劲：妨①浓帝时日降鞋水量帜；接②掀浆多年平络均降水圾量燃；京③版瞎地面坡包度笨；者④苹炸松散堆纽积物的妥厚度及称分布贸；音⑤柔羽构造发报育程度念（控制雀岩石破肤碎程度危和稳定钩性）袖；障⑥厘锈植被发亮育状况舒；漫⑦满捆岩土体料结构（体反映岩都土体抗歉侵蚀、狂破碎的棵能力）布；配⑧牧姑人类工袖程活动勇程度。辟由于气蹈象卫星寨可以实夏时监测剪降雨强育度与降筐水量，寄陆地资抗源卫星堤不仅具缠有全面义系统的衬调查地板表地物叨的能力学，其红宁外波段添及微波纳波段还律具有调紧查分析抢地下浅挑部地物给特征的最作用。搅因此，跌在上羡述偷8甚种因子屠的孕灾抹背景中屈，秃第榨①双与蚕第堵②悲种因子让可通过韵气象卫勿星与地疗面水文慌观测站要予以调呀查统计黎，其它驱因子可赠通过陆露地资源铅卫星并愉结合适恰当的实雪地踏勘扒资料得腊以查明氏。利用盆遥感技免术有效洗地调查盆研究地距质灾害喉孕灾背俘景是地钱质灾害秆调查中作最基础征而又最阅重要的双工作内怪容。伐2电、地质坊灾害现言状调查程与区划筐地质灾舒害作为义一种特蚕殊的不卵良地质呢现象，筒无论是霞滑坡、挣崩塌、曾泥石流兴等灾害枕个体，晶还是由顿它们组读合形成扔的灾害敌群体，净在遥感隙图像上钳呈现的宿形态、日色调、子影纹结胳构等均股与周围唱背景存仿在一定请的区别惜。因此端，对崩床、滑、邮泥等地舌质灾害尼的规模朽、形态纽特征及裹孕育特令征，均策能从遥碑感影像融上直接拦判读圈夕定。由雁此，通己过地质萍灾害遥哨感解译肃，可以改对目标延区域内货已经发勺生的地绝质灾害杆点和地就质灾害赛隐患点匠进行系撕统全面宵的调查失，查明芬其分布厨、规模纺、形成查原因、俯发育特红点、发互展趋势盲以及危也害性和颜影响因苍素。在螺此基础泊上进行泳地质灾愧害区划荷，划分赠地质灾则害易发捡区域，月评价易喊发程度兔，为防带治地质予灾害隐饱患，建漠立地质草灾害监江测网络脉提供基虫础资料冷。城3馅、地质青灾害动北态监测第与预警柄地质灾雁害的发烘生是缓槽慢蠕动灶的地质利体（如伶滑坡体单等）从应量变到各质变的回过程。只一般情墓况下，雨地质灾某害体的怕蠕动速战率是很孔小而且幅稳定的少，当突誉然增大松时预示不着灾害烫的即将肌到来。被由于全浊球卫星洁定位系水统（坊GPS那）的差笋分精度循达毫米奏级，可喘以满足缓对蠕动维灾体监缸测的精拼度要求孔。因此筋，利用环卫星定洞位系统烤可以全槐过程地响进行地学质灾害习动态监购测，在埋此基础邀上有效裁地进行肺地质灾妙害的预触测、预体报甚至病临报和沸警报。滑4洋、灾情谜实时（挨准实时博）调查哪与损失栋评估疑地质灾塑害的破蠢坏包括思人员与覆牲畜伤只亡，村险庄、工骡矿、交裁通干线民、桥梁搬、水工秩建筑