遥感技术的应用——地质灾害监测

爱地理 · 发表于 2014-2-25 09:55

　　地质灾害是指在地球的发展演变过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件。地质灾害包括突发性的，如火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等，也包括渐进性的，如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。由于自然变异和人为作用所导致的地质灾害的发生，滑坡、崩塌、泥石流和地面裂缝等，每年给人类社会造成重大危害。现代航天技术和遥感技术的飞速发展不仅为地球资源与环境监测研究开辟了广阔的前景，而且为地质灾害的调查和研究提供了崭新的手段。长期以来，遥感技术已经成为对区域地质灾害及其发育环境宏观调查的不可缺少的先进技术，在滑坡、崩塌、泥石流和地面裂缝等地质灾害的调查、监测和研究工作中发挥了重要的作用，为大型工程建设的环境灾害调查及防灾减灾工作做出了重要贡献。

　　应用方向(一)：滑坡监测

　　滑坡是一种山区建设中常见的不良地质现象，是一种斜坡变形形式，主要发生在山地、丘陵地区的斜坡上。对滑坡的含义，一般有两种说法：一是广义的，即把斜坡岩体顺坡向下滑移的一切现象，统称为滑坡。它包括崩塌和泥石流等;另一种是比较严谨的，在一定的地形地质条件下，由于外界条件的变化，各种自然或人为的因素影响(例如长期受水浸润，削弱山体下部支撑力量等)，破坏了岩体的力学平衡，使山坡上的不稳定岩体在重力作用下，沿着一定的软弱面作整体的、缓慢的、间歇性的向下滑动的不良地质现象，称之为滑坡。传统的大地精密测量法、GPS法以及近景摄影测量法等滑坡监测方法已得到了广泛应用，并在某些方面取得了显著成效，但这些常规技术方法往往会受到气候与地形的限制，且连续观测能力较差，实施困难较大，在观测条件复杂地区都存在着一定的局限性。而利用遥感技术克服了地形、气候、观测条件的限制，可以实现大范围的滑坡区域调查以及针对滑坡不同阶段实行动态监测，因此引入遥感技术进行滑坡监测是非常意义的。遥感用于滑坡监测的研究主要可分为三个方面内容滑坡探测与识别;滑坡时间和空间上的动态监测;结合GIS技术的空间分析和灾害预测。调查的方法主要有：

　　1)直接解译：滑坡的探测与识别通常都采用航片或高分辨率卫星影像进行判读，识别出滑坡的鉴别特征，如泥石流引发的沉积物堆积、地貌地形、冰川退缩及冰舌的位移、岩层断裂等，。

　　2)动态对比：滑坡的监测可通过检测多时相卫星影像上滑坡前后的土地利用变化来定位滑坡，然后通过对比不同时期的滑坡条件，如滑坡范围、移动速度、地表形态、土壤湿度，进行滑坡动态监测。

　　3)干涉雷达监测：目前，滑坡动态监测或制图大部分已经采用了InSAR或D-InSAR。如采用ERS数据生成干涉DEM，并利用获取的地面控制点改进地理编码和高程值，获取地理编码垂直高程变化图。由此，辨识出边坡的位移，证明其不稳定，在滑坡真正发生之前进行预测。然后，从滑坡堆积带的影像中，分别选出三个主要为粗略纹理、中等纹理以及细碎片的不同区域，进行局部直方图分析，量测影像纹理，进一步找出滑坡碎片的大小及分布。

　　应用方向(二)：泥石流监测

　　矿区山高坡陡，沟谷纵横，地质构造发育，新构造运动强烈，岩层破碎，松散固体物质储量丰富，植被条件较差，因此矿区沟谷泥石流具有多期性。进入雨季后处于发育旺盛期，山洪暴发，暴发大规模泥石流的频率较高，灾害严重。随着人为活动的加强，泥石流暴发的频率、规模越来越大，灾害碎石越来越严重，致使泥石流沟谷水土流失不断加剧，区域地质环境逐步恶化。泥石流造成了严重的经济损失和生产设施破坏，直接威胁着矿区的安全生产。矿区地形地质环境条件复杂，单纯依靠地面调查地质灾害，不仅周期长、费用高，见效慢，有些地方交通不便，工作难度较大，不宜调查且难以准确判断。利用遥感技术不但可准确、直观、全面、多角度地观察和研究泥石流灾害，还可以利用多时像的遥感资料，动态地观察地质灾害的发生、发展等过程，为灾害地面调查及后续治理提供指导。利用遥感技术进行泥石流监测主要核心就是泥石流沟的解译。

　　泥石流的遥感调查方法与滑坡非常类似，也可以采用直接解译法、动态对比法和干涉雷达等方法。

　　应用方向(三)：崩塌监测

　　采矿崩塌地动态监测是工矿区资源管理与环境保护的重要方面，遥感技术可在其中发挥重要作用，从遥感图像中提取采矿崩塌地是遥感应用于矿山资源环境监测的重要方向之一。为了以较高的精度，从遥感图像中提取塌陷地，往往将遥感技术与GIS相结合，充分应用光谱特征、地学特征与信息、领域和专家知识及其他统计数据辅助进行遥感图象处理与专题信息提取。

　　应用方向(四)：地裂缝监测

　　矿产开采形成的地裂缝往往与地面塌陷地质灾害相伴而生，地裂缝发育特征受地质条件、地下采空区特征等因素控制。根据矿区地裂缝地表延伸长度特征及危害性将矿区地裂缝分成三级规模。一般地面塌陷范围与地裂缝级别相辅相成，地面塌陷区范围大，则地裂缝规模随之增大，反之亦然，地裂缝稳定性受多种因素影响，除受塌陷区稳定性影响外，还受到地质条件、地表水和人类活动等因素影响。

　　教程来源：地理国情监测云平台