遥感技术在地质灾害监测与管理中的应用

　　遥感技术在地质灾害监测与管理中的应用

　　O引言

　　地质灾害是世界上破坏性较大的自然灾害之一，它具有破坏性强、成因复杂、覆盖面广、灾难频率高等特点，在人类社会发展的过程中严重危及人类生命财产安全。面对这些不可抗拒的自然灾害，人们都是采用预防为主、治理为辅以及灾后救援的方式进行应对。这就要求在实际的地质灾害监测中要能够获得实时和有效的监测数据来制定一系列工作措施和应对方案，这样才能尽可能地降低损失。随着遥感技术的发展，其在地质灾害监测和防治中发挥了巨大作用。

　　l遥感技术的概念和优势

　　遥感技术是利用物体不断地吸收、发射（辐射）和反射电磁波，通过不同物体的电磁波特性及不同的原理，对地球资源或环境进行探测及分析。该技术的主要优点有探测范围大、采集周期短，降低了野外作业风险，受地面条件限制少，能很好地运用在地质灾害监测与管理之中。

　　该技术主要优势表现在以下几个方面：

　　(1)观测范围大。遥感技术能够在较大范围内进行数据收集和地形观测，可以较为全面地对观测区进行监测。这种强大的图像数据收集和分析的能力为世界的气候变化以及地质灾害监测提供了保障。

　　(2)采集周期短。利用遥感技术，能够设定一定观测时间来对灾区进行观测，得到在不同时段出现的不同遥感图像。通过对比灾难前后期的现场图像，来确定灾害的影响范围和对未来可能发生灾害的区域进行估计。

　　(3)获取信息多。由于遥感技术能够获取各个波长范围的电磁波，其中包括可见光和不可见的微波等，由此而获得观测区域的植被覆盖率、土壤特征，以及区域地质条件等信息。且针对不同场景需求，可以控制不同遥感图像的分辨率，小到几十厘米，大到几百千米，能够应对不同空间尺度的应用需求。

　　2遥感技术的发展

　　世界上现代遥感技术在地质灾害调查中的应用可以追溯到20世纪70年代末。遥感技术较为发达的国家有日本、美国及欧盟等国。日本曾在全国地质灾害分布调查工作中，通过遥感技术对全国范围的地质灾害分布编制出相应的测绘图。欧盟等国通过实际调查，结合不同空间尺度的遥感观测技术，对大量的滑坡灾害进行对比分析，总结出针对滑坡泥石流灾害的分析观测方法。其中，最具有里程碑意义的是1972年美国第一颗地球资源信息技术卫星的发射，它标志着地球遥感技术进入了一个新的时代；随后美国又分别发射了一系列携带多波段的光谱扫描仪进入太空。

　　我国地质灾害遥感调查是在山区大型工程建设和大江大河洪水防治中逐步发展起来的。1955年底，我国首次采用航空拍摄的方式，在兰州至新疆铁路勘测中进行工程地质实地测绘。次年，在青海至西藏线路上进行航空遥感摄影图片的室内研读，绘制了相关的工程地质示意图。20世纪80年代初，我国湖南省洞庭湖风景区通过遥感技术，对区内进行了水工环地质调查工作，这在当时是国内首创。到了80年代中期，在成昆、宝成和宝田铁路沿线进行了大规模调查。航空摄影为调查地质灾害的分布提供了信息来源。自20世纪90年代以来，地质灾害遥感调查技术已逐渐成为城市主干道划分和铁路线路选择的主要依据。尤其在最近几年，杭州湾跨海大桥、象山港跨海大桥等重大工程中都示范开展了工程地质遥感调查技术。

　　3遥感技术在地质灾害中的原理及应用

　　3.1遥感技术的原理

　　任一物体都具有某种属于其物质本身的光谱特性，表现为对不同波段电磁波的反射、吸收和辐射等特性。不同物质所表现的情况各异，哪怕是同种物质在不同时刻或地点表现出的光谱特性也是不同的，甚至会受到温差、阳光照射角度及其他环境因素的影响。而这种物质特性是遥感技术得以发展的重要理论基础。通常遥感技术选择红外、红光及绿光三种波段的光谱进行探测，与地质环境相关的往往会选用绿光光谱，例如对岩石、构造、土壤甚至是地下水进行探查；而红外段光谱常适用于矿产资源普查以及土地资源的探测；对动植物的变化及水资源的污染监测常常选用红光段的光谱进行监测。除此之外，对于一些海底或者气象的观察，选择微波段的光谱进行观测更为合适。

　　遥感技术需要在一定高度来收集观测区或研究区地物电磁光谱信息，这往往需要利用如无人机、卫星或其他飞行器来搭载相应的信息接受装置。由此可知，遥感技术的产生是航天技术和电子信息技术发展进步的结果。遥感技术最初用于20世纪60年代的航空探测。

　　一个完整的遥感测试系统通常由遥感器、信息传输系统、图像处理仪器以及信息存储平台等构成。遥感器作为遥感系统中最重要的仪器设备，根据用途的不同可以选择雷达、摄像机、多光谱扫描仪器、微波接收器等。信息传输系统是用于传输搭载遥感飞行器和地面信息接受平台之间信息的工具。图像处理仪器也称为数字图像处理设备，可以直接将所得的图像数据进行呈现，也可以通过一定的算法，将所探测的图像数据进行一定程度的处理，帮助工作人员进行解读和诠释，通过这种仪器使得工作人员更容易进行特征分析。信息存储平台是用来存储遥感系统反馈的各种信息。随着遥感系统的深入发展，所测得的数据更加庞大和复杂，需要进行存储以便分析。

　　3.2遥感技术的应用

　　3.2.1地震

　　从构造来看，中国处于欧亚地震带和环太平洋地震带范围内。每次地震都会带来不同程度的人员伤亡和财产损失。因此，有效、快速地得到灾害信息，对于预防地震灾害以及震后救援重建具有重要的科学意义。随着科技的进步，卫星和遥感技术相结合，遥感技术在重大地震灾害来临前后能够保证信息有效的收集。遥感技术在地震中的应用主要包括地震灾区图像的判读、灾区空间特征的分析以及地震烈度的评估，为抗震救灾提供科学有效的解决方案，最大限度地减少人员伤亡。

　　3.2.2滑坡

　　滑坡是造成人们生命财产损失主要的自然地质灾害之一。许多国家都经历过滑坡灾害带来的直接或间接的伤亡、经济损失和对自然环境的破坏。

　　在过去的几十年中，利用遥感技术进行滑坡识别、分类、敏感性和危险性区划的研究发展，让它成为对土体改善利用、灾害预防和保证人民生命财产安全的有效技术手段，为确定、分析和评价滑坡的形成条件和特征提供了重要信息。另外，在21世纪初的中国，有相关学者提出在遥感图像上建立基础的数据源，综合使用GIS等方法分析滑坡等地质条件。

　　3.2.3泥石流及水土流失

　　泥石流也是主要的地质灾害之一，它的形成多与区域强降雨等恶劣天气和松散陡峭的坡面环境有关。这就意味着，若通过人工进行实际监测难度大，不具有实时性，甚至会给工作人员带来相当大的危险。而利用搭载在卫星或者无人机上的遥感系统就能有效、安全、准确地辨别出滑坡区、沉积区以及供给区，为灾害预防及灾害治理等提供方案基础。

　　强降雨带来的不仅有泥石流这一地质灾害，还有与地震、滑坡等明显、突发的地质灾害不同的水土流失，这一地质现象发生过程较为缓慢，它是一种持续性的损失且不易观测。遥感技术具有分辨率高的工作特点，通过遥感系统反馈的实测数据能够较为直观地对土壤流失区域进行对比监测，能够在此基础上制定可靠的水土保持工作预案，减少人民财产的损失。

　　4遥感技术在地质灾害管理中的发展前景

　　遥感技术能够为地质灾害的监测管理提供有效保障，保障人民生命财产安全。但目前来看，我国的遥感技术仍不成熟，距西方发达国家仍有一定差距，本文将我国未来遥感技术于地质灾害监测中的发展方向和需要完善的内容予以介绍。

　　(1)制定统一的应用规范。建立统一的遥感技术使用规范，是提高遥感图像数据处理效率和推广价值的重要手段。它能够很好地保证对灾害信息得到准确高效的解读，减少非专业人员的学习难度。因此，建立属于我国特有的地质灾害监测、预警以及评价体系是推广遥感技术的有力保证。

　　(2)增强获取遥感数据的能力。与世界其他国家相比，我国的遥感技术起步较晚，相应的高新技术还未成熟。因此，建设相关的信息网络和卫星系统是建立稳定可靠的遥感数据库的重要保障。同时，与国际遥感技术行业合作加快技术突破，是我国遥感技术快速发展的重要措施。

　　(3)提高遥感数据处理的及时性。遥感数据具有数据量大和信息含量丰富的特征。这往往会带来较慢的数据处理速率的问题，对地质灾害的预测有着十分不利的影响。因此，急需开发研究一套快速、高效、自动化的数据处理方法及技术，这是保证遥感数据价值的重中之重。

　　5结语

　　遥感技术在我国近些年得到了快速发展，被广泛运用到地质灾害监测的工作中，其中主要包括地震监测、滑坡监测、泥石流及水土流失的观测等，能够有效、快速地反映实际地质情况，为相关工作人员做出应对方案提供了有力支持和保障，极大地减小了人民生命财产损失的程度和风险。然而，我国的遥感技术仍需要发展和完善，主要体现在规范的制定、数据获取能力的提升及数据处理能力的加强上。

　　                                     摘自：《安徽地质》2023年第1期