遙感在滑坡災害研究中的應用進展

馮濤

【摘 要】隨著遙感技術的逐漸成熟，利用遙感評估滑坡災害風險和災害制圖成為學術研究熱點。遙感技術在地質災害研究中的應用也逐漸從單一資料分析向多數據復合分析靠攏，并從靜態滑坡識別過渡到動態滑坡監測，因此，遙感技術在滑坡災害研究中的應用前景十分廣闊，但受到從業人員技術水平不高和學科交叉的影響，遙感技術在滑坡災害研究中的真正作用還沒有被充分開發出來，這也促使滑坡災害研究人員需要盡快找到遙感應用中存在的問題，只有這樣才能最大限度的發揮遙感技術在滑坡災害研究中的潛在價值。

【關鍵詞】遙感；滑坡災害；應用；進展

遙感技術在滑坡災害研究中的應用已被國家“十一五”科技支撐計劃列為重點課題，以期利用遙感和GIS技術全面開展滑坡災害的早期識別和風險評估。隨著新型遙感技術和地面觀測系統的發展，傳感器收集全天候滑坡研究數據的能力也得到大幅度提升，此外，高分辨率影像技術的發展極大地豐富了滑坡災害研究的手段。

1.遙感在滑坡災害研究中的最新應用進展

1.1遙感在滑坡災害研究中的發展特點

隨著遙感技術的成熟，遙感數據的豐富度得到大幅度提升，近年來在滑坡災害中的應用研究集中在制圖、災害監測、空間分析和災害預測方面。遙感技術在滑坡研究中的應用也逐漸從單一資料分析向多數據、多時相復合分析靠攏，并從靜態滑坡識別過渡到動態滑坡監測和滑坡信息獲取，信息提取方式也由之前的視覺觀察過渡到計算機自動獲取。

1.2遙感技術在滑坡災害研究中的應用內容

根據遙感技術在滑坡災害研究中的應用目的，可以對其應用內容進行系統歸納分析：（1）用于滑坡體表面變化觀察，傳感器：航空攝影，方法/技術：通過掃描和地理參考數據，比對圖像差異和設定閾值探查表面變化，如巖石裸露、新植被覆蓋等。（2）用于滑坡識別，傳感器：航空相片，方法/技術：比較圖像差異，校正圖像配準。（3）用于滑坡體積計算，傳感器：航空相片，方法/技術：利用不同時期的立體像對來提取三維模型。（4）用于滑坡敏感性制圖，傳感器：航空相片和地球觀測衛星系統，方法/技術：綜合航空相片和地球觀測衛星系統成像數據進行滑坡敏感性制圖。（5）用于滑坡災害和滑坡風險評估，傳感器：星載熱量散發和反輻射儀，方法/技術：根據圖像處理結果提取滑坡危險因素，進行敏感性制圖。（6）用于滑坡探測，傳感器：航空相片和高分辨率快鳥衛星，方法/技術：GPS監測和圖像處理。（7）用于滑坡運動速率估算，傳感器：星載散射計，方法/技術：雷達干涉成像。（8）用于觀測滑坡地貌特征變化，傳感器：航空相片和JERS衛星，方法/技術：航空相片解譯和干涉測量。（9）用于滑坡地表變形監測，傳感器：歐洲遙感衛星1號和歐洲遙感衛星2號，方法/技術：干涉測量。（10）用于滑坡體積計算，傳感器：3D激光掃描儀，方法/技術：GPS定位和激光掃描[2-4]。

從上述列舉的應用內容可以看出當前階段遙感技術在滑坡災害研究中的應用特點，在傳感器應用方面，既存在單一航空相片解譯，也存在多時像和立體像復合分析，在衛星影像方面，有多重影像技術，包括高分辨率影像和立體像等。在滑坡植被指數、土地覆蓋類型等基本信息的基礎上，結合高程數字模型技術和GIS空間分析模型技術，可以開展滑坡敏感性制圖研究，這已成為滑坡調查和滑坡風險評估的主要手段。

2.支撐技術發展和應用

當前滑坡災害研究熱點是滑坡災害風險評估和管理，這也是滑坡自然屬性和社會屬性高度結合之后的集中體現。滑坡風險評估的基礎是空間數據獲取的及時性和可靠性，因此，建立完善的滑坡信息數據庫是分析滑坡因素和滑坡變形監測的關鍵。隨著遙感技術的豐富和發展，其在滑坡災害研究中的支撐作用日益顯著，下面，本文將結合國內外研究新進展分析遙感技術在滑坡風險評估中的應用情況。

2.1基礎地形數據分析

基礎地形數據分析需要用到高程數字模型、數字地形模型和數字表面模型，數據生成方式除了數字線化地圖內插值外，還有衛星立體像對、雷達、機載激光掃描、航空拍攝技術。遙感技術的發展促使地形數據生成手段的多樣化，并使其逐漸成為地形數據的支撐技術。2001年美國太空總署研制的航天飛機雷達，使高程數字模型的地形模擬更見簡易，數據信息的全球共享使航天飛機雷達成為全球滑坡災害研究的重要數據信息來源。

2.2滑坡制圖

滑坡制圖與滑坡編錄是同步進行的，指在某一區域，對滑坡的類型、體積、位置等信息進行詳細如實的記錄并制圖表達。遙感衛星的大面積同步觀測使某一區域的周期性觀測成為可能，這也是區域滑坡動態編錄的基礎和理想數據來源。在遙感衛星滑坡編錄過程中，需要用到滑坡的色調、紋理和陰影特征，或者利用水系變異、植被異常等因素來識別滑坡空間形態特征和空間分布情況[5]。多時相遙感影像技術可以實現動態數據更新，便于對滑坡變形進行實時探測。當前最常用的滑坡編錄方法是高精度數字高程模型數據編錄，此種方法基于高精度數字高程模型原則，利用高分辨率光學影像立體像對來生成高精度模型數據，在GIS的協助下，可將滑坡水文、地質等要素整合成一個完成的滑坡編錄圖。

2.3滑坡靜態-動態制圖

開展滑坡災害預測和危險評估的基礎是滑坡因素，Varnes于1994年的研究中，將滑坡因素歸為兩大類：內在因素（孕災環境）和外在因素（誘發條件）。內在因素包括地貌、地質、植被覆蓋、水文、氣象等相對靜態的因素，外在因素包括風化、侵蝕、震動、水位變動、人類活動等改變邊坡應力條件和巖土體強度的動態因素。遙感技術在內在因素監測方面已形成一套成熟的技術體系，在動態因素方面，氣象預報數據是遙感的主要信息來源，航空影像和高分辨率衛星在人類工程活動監測方面得到了廣泛的應用。

2.4滑坡監測

滑坡監測是收集滑坡動態變化數據的過程，包括滑動位移、表面形態、滑移速度、邊坡應力改變等，可以為有效評估滑坡危險性和預測滑動時間提供可靠的數據信息。近年來在滑坡監測方面，最常用的技術就是高分辨率和多波段遙感成像技術。

2.5承災體制圖

承災體指某一區域內滑坡災害的潛在影響因素，包括人口、工程施工、建筑、基礎設施、環境等。承災體的識別難度在于承災體類型識別、數據獲取、制圖和間接損失預估。遙感技術的應用優勢主要體現在靜態承災體的數據獲取能力方面，包括靜態基礎設施、環境、建筑等，尤其是近幾年來，城市建設速度加快，大規模工程建設施工，使地理圖像的快速更新變得更加簡捷。此外，利用高分辨率影像技術，結合實際調查，還可以補充承災體影像識別的不足。

3.結束語

遙感技術在滑坡災害研究中的應用已從靜態、單一的資料分析轉化為動態識別和復合數據監測分析，新的技術方法正在不斷涌現，必將促進遙感技術在滑坡災害研究中發揮更大的參考價值。 [科]

【參考文獻】

[1]張蕾.衛星遙感資料在滑坡災害防御中的應用[J].氣象科技進展，2013，S1：34-40.

[2]高富，艾夕輝，段尚彪等.GPS、GIS技術在西莊河流域滑坡災害研究中的應用[J].山地學報，2003，02：239-245.

[3]仇大海，蔣煒，牛海波等.遙感影像分辨率分析技術在滑坡研究中的應用[J].地質災害與環境保護，2010，01：105-108.

[4]郭霄仙.地理信息系統的開發工具及其在地質災害研究中的應用進展[J].西部資源，2010，06：28-29.

[5]丁華，丁輝.遙感技術在滑坡災害解譯中的應用—以陜西省延安市子長縣為例[J].自然災害學報，2013，02：229-233.