RapidEye衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在溫都村滑坡調查研究中的應用

陳滌非 何政偉

(成都理工大學 地球科學學院，四川 成都 610059;成都理工大學 地質災害防治與環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059)

溫都村滑坡位于四川省甘孜藏族自治州新龍縣雄龍西鄉(xiāng)溫都村，地處雅礱江支流霍曲下游，地貌上屬深切割高山峽谷區(qū)，河谷狹窄，谷坡險峻陡峭。構造上位于麻日-朱倭斷裂與通宵向斜交界處，地層主要為第四系松散堆積區(qū)和三疊系上統(tǒng)兩河口組，巖性為粉砂質絹云板巖。研究區(qū)工程地質條件總體較差，在地層巖性、地質構造、地震、降雨和人類工程活動等多元因素影響下，地質災害發(fā)育顯著。此次研究采用Rapid-Eye衛(wèi)星遙感影像，對溫都村滑坡進行調查研究。

1 RapidEye衛(wèi)星遙感影像處理

RapidEye是商業(yè)多光譜遙感衛(wèi)星，由加拿大MDA公司為德國RapidEye AG公司設計實施，后者負責運行。2008年8月29日，RapidEye 5顆對地觀測衛(wèi)星已成功發(fā)射升空，目前運行狀況良好。RapidEye影像獲取能力強，日覆蓋范圍達400萬平方公里以上，能夠在15天內覆蓋整個中國。RapidEye傳感器圖像在400-850nm內有5個光譜段，每顆衛(wèi)星都攜帶6臺分辨率達6.5米的照相機，通過5星星座，能實現(xiàn)快速傳輸數(shù)據(jù)，連續(xù)成像，重訪間隔時間短。

1.1 波段組合

獲取的RapidEye衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)時相為2011年11月26日，影像級別為L1B，經過了傳感器校正和輻射校正，進一步進行高精度正射校正處理即可。該影像在研究區(qū)內無云雪覆蓋，影像清晰，質量較高。

RapidEye影像擁有藍、綠、紅、紅邊和近紅外5個波段，研究區(qū)的RapidEye衛(wèi)星影像采用紅、綠、藍波段的真彩色合成。采用自然彩色合成，實現(xiàn)了遙感圖像中地質環(huán)境和地質災害信息的最佳疊加，使圖像信息量增加而不損失，同時又使圖像層次豐富而不雜亂無章，符合人眼的視覺習慣，有利于提高遙感解譯的準確度。

1.2 正射校正

在遙感成像時，由于各種因素的影響，使得遙感圖像在幾何位置上發(fā)生了變化，產生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變，即所謂的遙感圖像的幾何畸變(或幾何變形)。這種變形影響了圖像的質量和應用，必須進行消除。

正射校正是利用地面控制點和DEM進行的。它通過GCP數(shù)據(jù)對原始遙感影像的幾何畸變過程進行數(shù)學模擬，建立原始影像與大地平面之間的對應關系，同時是利用數(shù)字高程模型(DEM)對衛(wèi)星影像進行逐點微分糾正，用以消除衛(wèi)星遙感影像由于地形起伏等引起的像點位移，然后利用這種對應關系把原始影像中的全部像元重排，實現(xiàn)正射校正。本研究利用1：10000數(shù)字地形圖及其生成的DEM數(shù)據(jù)作為Rapid-Eye影像正射校正的基礎數(shù)據(jù)。由于獲得的RapidEye衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)為L1B產品，帶有RPC參數(shù)(Rational Polynomial Coefficient，有理多項式系數(shù))，因此采用ENVI遙感圖像處理軟件中RapidEye專用正射校正模塊，結合DEM和地面控制點GCP來對RapidEye原始影像進行正射校正處理(圖1)。

圖1 RapidEye衛(wèi)星遙感影像正射校正流程

1.3 影像增強

為了使研究區(qū)的衛(wèi)星遙感影像圖有利于地質災害解譯，達到紋理信息豐富、色調均勻、反差適中的最佳效果，采用了銳化(Crisp)、直方圖均衡化(Histogram Equalization)、去相關拉伸(Decorrelation Stretch)來調整亮度、反差、對比度。

2 溫都村滑坡遙感影像特征

從RapidEye真彩色合成圖像中，可清晰識別出溫都村滑坡的各要素(圖2)。從影像上看，溫都村滑坡呈灰白色，滑坡面較粗糙，無植被覆蓋，滑坡周界十分明顯，滑坡南北兩側均可見明顯沖溝。從形態(tài)上來看，滑坡體與后壁、側壁形成較為典型的圏椅狀地形特征。滑坡體拉張裂縫較為明顯，滑坡前緣色調較后緣更淺，可推測在影像拍攝前不久有新近滑動發(fā)生。前緣滑動堆積物延伸至霍曲河道，迫使河道變窄，造成上游較低洼區(qū)河水淤積。

圖2 溫都村滑坡在RapidEye遙感影像上的特征(3、2、1波段)

3 溫都村滑坡遙感解譯結果

結合分辨率達5m的RapidEye衛(wèi)星影像、1：50000數(shù)字地形圖和DEM數(shù)據(jù)，利用遙感軟件可以較精確的測量出滑坡的周界長度和滑坡體平面面積，并由此估算滑坡體積。

根據(jù)遙感解譯和實地調查得到，溫都村滑坡中后部寬約500～600m，前部寬約800～900m，長度1000～1100m，滑體平均厚度約為13.5m，平面面積為 0.74km2，體積為 995.76 ×104m3，屬大型中層滑坡，主滑方向83°，目前仍處于活動狀態(tài)。

4 溫都村滑坡危險性評估

RapidEye衛(wèi)星影像空間分辨率為5m，因此可較清晰識別出房屋、道路等信息。根據(jù)各類地物與滑坡體的空間關系，可以評估出溫都村滑坡的影響范圍。溫都村滑坡目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，危及道路、滑坡后壁附近的一處居民點和霍曲上游的溫都村，一旦失穩(wěn)下滑將造成以下危害：毀壞耕地75畝，毀壞道路1.4km，損毀房屋13間，威脅人員17人。由于霍曲對滑坡堆積物的沖刷搬運，加之暴雨、地震等因素的影響，滑坡體極易產生較大規(guī)模的崩滑，對人民的生命財產造成極大威脅，一旦河道被滑坡堆積物完全堵塞，水位猛漲，還會對上游溫都村等地造成更大危害。

5 結論與建議

RapidEye衛(wèi)星遙感影像覆蓋范圍廣、重訪間隔短，具有很強的時效性。利用RapidEye衛(wèi)星遙感影像進行滑坡調查研究，不僅可快速準確地識別出滑坡體各要素，而且其較高的分辨率和較強的時效性也為空間分析、危險性評估、災情監(jiān)測等提供了便利。溫都村滑坡規(guī)模大，危害廣，建議盡快進行綜合治理或實施避讓搬遷工程，同時應加強對滑坡的監(jiān)測管理、群測群防，最大限度避免或減輕地質災害造成的危害和損失。

［1]牛寶茹.滑坡災害遙感調查與分析［J].公路，2002，(10)：15-16

［2]鄧輝.高精度衛(wèi)星遙感技術在地質災害調查與評價中的應用［D].成都理工大學，2007.

［3]王瑞雪.遙感圖像在地質災害調查中的應用［J].昆明理工大學學報，1997，(2)：17-21

［4]單新建，葉洪，李焯芬，等.遙感、GIS結合與區(qū)域天然滑坡調查［J].地質論評，2001，47(6)：648-652