遙感技術在地質災害調查與評價中的應用研究

高 娟，李明曦，方 攀

(河南省地質礦產勘查開發局 第三地質礦產調查院，河南 信陽 464000)

遙感技術屬于一種新興的高科技手段，并且作為當代高新科技的重要組成部分，具有非常多的優勢，比如優良的時效性、豐富的信息量和較強的宏觀性等。正因為其優勢特點，在諸多方面發揮重要作用。尤其在地質災害調查中使用遙感技術能夠提供重要且豐富的信息數據。發展至今，遙感技術在地質災害分析、調查、評估和預警等方面發揮著不可替代的作用。隨著遙感技術的不斷使用和改進，高精度衛星遙感技術在地質災害調查和評價中得到了重要的使用價值，通過使用遙感技術能夠更加全面地掌握地質災害發生的可能性和發生之后的規模程度等，通過遙感技術獲得的信息數據有利于人類做出更加科學合理的整治計劃。本文為了降低地質災害對人類的影響程度，在地質災害調查和評價中使用遙感技術，增強調查和評價的準確度，為人類做出合理決策提供科學準確的依據。

1 地質災害調查和評價的必要性

在地質災害調查和評價中使用遙感技術具有必要性，主要表現在3個方面。

(1)有數據表明，全球每年因為地質災害造成的經濟損失達到了國民生產總值的5%，可見經濟損失非常大。另外，由于我國的地質環境較為復雜和人為因素等原因使得我國的地質災害頻發，尤其是地質災害中的崩塌、泥石流和滑坡等發生頻率高、影響較大。并且有數據表明，我國在所有災害損失中地質災害造成的損失占據35%。正因為地質災害的影響較大，急需使用高精度的遙感技術手段進行地質災害調查和評價，從而做好災害預防工作；

(2)我國現代化進程不斷加快，各種工程建筑加快其建設步伐，由于地質災害的頻發，限制了工程建設的發展步伐，影響到了我國的經濟發展和人類進步，所以對地質災害進行調查，降低對工程建設的影響具有重要意義，在一定程度上能夠加快我國經濟發展的速度；

(3)遙感技術在不斷改進過程中，已經具有高精度測量的優勢，應用到地質災害調查和評價中能夠提高工作效率和準確度，有利于對地質災害的全方位了解，能夠給人類提供準確的信息數據，為人類做好相關決策提供可靠依據。

2 地質災害調查和評價使用遙感技術的可行性

通過上述分析，我們了解到地質災害頻發，對人類的生活和生產造成的后果非常嚴重，非常有必要進行地質災害調查和評價，而且亟需使用遙感技術進行地質災害調查。在地質災害調查和評價中使用遙感技術的可行性主要表現在3個方面。

(1)遙感技術作為地質災害調查的基礎。在我國山區比較多，山體斜坡移位造成的地質災害不斷發生，在石油、建筑、煤炭等需要對地面進行開挖的工程也會引起地面變形從而造成地質災害，很多原因都會造成地質災害的發生，歸根結底可以概括為人為因素和自然因素引起的地質災害。對于災害的處理，我國多年實行以防為主、防治結合、綜合治理、全面規劃的政策方針。在執行防治工作之前，只有全面掌握災害發生的成因、類型和形態，才能有的放矢，做好科學合理的決策。以前由于科學技術條件有限，只能使用簡單的儀器，通過人工完成地質災害調查工作，但是這種方式精確度不高，而且工作效率非常慢，還存在工作人員受傷的可能性。自從遙感技術的發展和使用，結合現代化測繪技術，能夠從衛星圖片上獲取地質災害的各種情況，給決策者提供更多準確有益的信息數據。所以使用遙感技術屬于地質災害調查中的基礎，能夠提高調查的精確度和效率；

(2)遙感技術在地質災害調查中的經驗積累。我國地質災害調查使用遙感技術的時間雖然相對于國外發達國家較短，但是在后期，我國在遙感技術上投入了大量精力和支持，使得遙感技術發生了非常快的進步，距今遙感技術已經有了30多年發展，在地質災害判讀、分析和制作圖像等多個方面已經取得了比較成熟的經驗。不僅能夠獲得精度非常高的遙感數據源，而且隨著計算技術的不斷發展，遙感數據的處理利用技術也得到了快速發展。并在實際的應用中進行了地質災害分區和定量的災情等級評價，完成了地質災害成因分析和發展趨勢的預測；圖1即為汶川地震前后局部遙感影像，從圖像中就可以分析出地震的相關信息數據。正因為對遙感技術的不斷改進和發展，雖然應用時間不算長，但是我國已經掌握了各類地質災害的遙感影像特征，在解譯地質災害的方法上比較成熟，具有豐富的經驗，使得遙感技術應用到地質災害調查中成為可能；

那你想要什么？孫東西，你知道嗎？為了你這個位置，我東挪西借花了整整6萬塊錢，差點連身子都賠進去了。穎春大聲嚎了起來。

圖1 汶川地震前后局部遙感影像[8]Fig.1 Local remote sensing images before and after the Wenchuan earthquake[8]

(3)遙感的特點為地質災害調查提供可能。在地質災害調查中如果使用傳統的方式，不僅需要消耗大量的人力、物力和材料，而且難以做到大面積地調查，并且不能做到實時性調查；另外，還不能夠保證數據信息的真實性和有效性。但是遙感技術宏觀性強，能夠實現實時獲取信息數據，而且獲得數據信息豐富、準確度高，能夠完成地質災害預警和調查工作。此外，使用遙感技術不會受到天氣的影響，它可以穿透云雨進行實時地質災害調查，能夠為防災、救災提供準確的資料，能夠應用到地質災害調查和評價中。

3 遙感技術地質災害調查的主要內容

在地質災害調查中使用遙感技術的能夠發揮比較重要的作用，使用該技術于地質災害調查中的主要內容表現在4個方面。

(1)孕災環境調查。在地質災害中使用遙感技術調查地質災害孕災背景屬于地質災害調查中最為基礎且重要的工作內容。孕災環境可以根據不同原因劃分為幾種類型，比如氣象原因包含暴雨等、生態破壞原因包含水土流失等、地形原因包含地表坡度等、地質原因包含巖體破碎等、人為原因包含工程建設等。這些不同類型的孕災環境能夠通過遙感技術結合氣象衛星，從而獲得氣象環境資料及其數據，有利于對引發災害的概率進行評價。然后遙感技術還可以結合陸地資源衛星和人工勘查信息，能夠對孕災環境的其他方面進行調查，比如地質和地形等，從而能夠調查和評估孕災環境；

(2)災害實情調查。在地質災害中通過使用遙感技術能夠對災害進行實情調查，該項內容對于該地域來講非常重要，能夠及時了解到災害的實際情況。當一個地區發生了地質災害，從而能夠反映出該地區存在不良的地質情況，為了對該地區進行調查，通過使用遙感技術獲取的圖像，其圖形狀態和周圍環境的地質成像差異，確定出二者的范圍，有利于了解該地域的災害實情。而且通過使用遙感技術進行地質災害調查，獲得相關圖像之后，根據顏色、范圍和形態等條件對圖像進行解讀，能夠確定災害的位置，該作用有利于地質災害的預防；

(3)災害監測和預警。地質災害發生的過程往往是一個緩慢蠕動的慢動作，并不會一觸即發，地質災害體的蠕動速度非常小，如果發現其速度突然變大，很有可能將會發生地質災害。正因為這種特點，能夠使用遙感技術中的全球衛星定位系統對地質災害進行實時動態監測，這種定位監測系統的精度非常高，能夠達到毫米級，在檢測過程中如有任何問題能夠及時地反應出來，從而能夠實現地質災害的預測、預報和報警工作；

(4)災害評估。地質災害不斷發生，造成區域內人員傷亡和經濟損失，還會影響到土地、水域和森林等自然資源的毀壞，會造成建筑倒塌和交通損壞，影響到人類的正常生產和生活。做好開展地質災害救援工作的前提在于能夠全面綜合評估地質災害，然后根據實際的地質災害情況合理地進行人員分配和救災物資分配。通過使用遙感技術能夠獲得災害發生的范圍，還能夠了解到相關工程的情況，并且對于工程設施和自然資源毀壞的情況進行調查和評估，從而能夠科學、合理地開展和制定救援工作計劃。所以使用遙感技術進行災害評估能夠為抗災、救災工作提供準確的依據。如圖2所示即為某地域山體滑坡形成的堰塞湖。

圖2 上體滑坡形成的堰塞湖[9]Fig.2 Dammed lake formed by upper body landslide[9]

4 遙感技術在地質災害中的應用

為了突出遙感技術的實際應用價值，將其應用到某地區的地質災害調查和評價中，該地區可能會存在崩塌、滑坡、地面塌陷、泥石流的地面沉降等地質災害。

4.1 遙感數據源和遙感圖像處理

使用的圖像為航空遙感圖像和高精度遙感圖像，能夠獲得真實的地質面貌。數據源獲取之后需要對其遙感圖像進程處理，其中包含的工作內容比較多，比如對波段進行選擇、校正數據、多景影像鑲嵌、數據融合和圖像增強處理等。

4.2 地質災害遙感解譯

地質災害遙感解譯主要對滑坡、崩塌、泥石流和不穩定斜坡進行地質災害解譯，其中滑坡地質災害能夠在遙感圖像上通過典型地貌特征進行識別，首先是根據滑坡的形態進行識別，然后根據滑坡的幾個要素進行識別。崩塌地質災害能夠在遙感圖像上通過發育的地貌位置和堆積物特征進行解譯，崩塌和滑坡都屬于斜坡變形破壞的一種，新發生的崩塌從遙感圖像上觀察崩塌壁多呈現淺色調，并且這種地質災害通常發生在地形陡峭的地段。泥石流地質災害解譯首先要從其圖像上對溝谷的坡降比進行解譯，然后再看其溝谷的溝口存在條形或者扇形堆積物，最后再判斷溝谷匯水流域有沒有存在大量松散堆積物，從而能夠判斷泥石流地質災害的發生情況。不穩定斜坡能夠在遙感圖像中看得比較清楚，根據其相關特征即可進行判斷，屬于地質災害的隱患點。

4.3 地質災害解譯結果

通過遙感技術對地質災害進行調查，一共解譯出地質災害和不穩定斜坡點165處，具體如表1所示，其中不穩定斜坡出現的頻率最高。

表1 地質災害解譯結果Tab.1 Interpretation results of geological disasters

4.4 地質災害空間分布解譯

(1)地質災害與地形、地貌的分布關系。該地區的地質災害為崩塌、滑坡和泥石流，所以在地質災害空間分布解譯上只對這3種地質災害進行分析。根據該地區的海拔，將其分為平原地貌、丘陵地貌和低山地貌，然后分析每個地貌中的地質災害及其與海拔高程之間的關系。通過分析統計之后，發現地質災害主要發生在丘陵地貌，一共存在96處。出現這種現象的主要原因在于該地域存在厚坡殘積層，而且該地域的人類活動比較大，存在過度開墾、植被破壞等現象，所以容易發生地質災害；

(2)地質災害與工程巖組的分布關系。通過調查分析之后，發現地質災害點主要分布在松散巖類巖組和塊狀堅硬侵入巖組中，一共包含103處，這兩處地方中分別存在68處和35處。出現這種現象的原因在于巖石的結構和構造，因為在塊狀堅硬侵入巖組中，存在比較厚的風化層，松散巖類巖組中分化層也存在，由于風化層的孔隙度比較大，所以地表徑流容易入滲，繼而造成風化層含水率變大，容易發生地質災害；

(3)地質災害和地質構造的分布關系。通過分析之后，大量的地質災害主要分布在大斷裂構造帶的上盤和下盤，并且其展布防線基本和斷裂構造帶的方向一致，從而能夠說明地質災害受到地質構造活動的影響比較大，首先是地質構造活動能夠控制地貌的形成發育，其中丘陵地區和低山地區容易發生地質災害；然后該地質構造活動能夠改變巖土體的結構，使之容易發生地質災害。

通過上面的實例分析，將遙感技術應用到地質災害調查能夠了解到該地區地質災害在空間分布上的地域性不是很明顯，從觀察分析，大部分地質災害主要分布在丘陵地貌。該地區通過遙感技術的使用了解到一系列地質災害的發生，為了降低地質災害對人為的影響，有必要建立相關組織機構和指揮系統，對不合理的工程經濟活動進行控制，加強和規范相關地質災害的調查、檢測和預警工作，盡可能降低地質災害的發生。其實該地區并不止上文分析的3種地質災害和不穩定斜坡，可能還會存在地裂縫等情況，但是由于遙感數據分辨率受限，所以只對其中規模比較大的幾種地質災害進行了分析。

5 結語

綜上所述，我國地質災害不斷發生，已經對人類的經濟和生命造成嚴重的影響，通過使用遙感技術，能夠對地質災害進行調查和評價，其中能夠獲得豐富的信息數據，能夠對地質災害成因進行分析，能夠對地質災害進行實時在線監測，可以對地質災害起到預防和預警的效果，為人類做出科學合理的防災、救災工作提供了相當大的價值。遙感技術在不斷的發展過程中已經取得了非常優異的應用效果，并且在不斷發展和應用過程中遙感技術將會得到進一步的改進，為人類的發展提供更多支撐。