遥感技术在地质灾害调查中的应用分析

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1、遥感技术在地质灾害调查中的应用分析1自然灾害概况1.1我国自然灾害监测面临的形势我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。灾害种类多、分布 地域广、发生频率高、造成损失重。洪涝、干旱、台风、风雹、雷电、 高温热浪、沙尘暴、地震、地质灾害、风暴潮、赤潮、森林草原火灾 和植物森林病虫害等灾害在我国都有发生。70%以上的城市、50%以上 的人口分布在气象、地震、地质和海洋等自然灾害严重的地区。随着 全球气候变暖，各种自然灾害的发生频率和强度将呈进一步发展趋 势。我国继2008年四川汶川大地震后，2010年4月又发生了青海玉 树大地震。各种自然灾害尤其是地震等突发性灾害的频繁发生，给人 民生命财产安全造

2、成了重大损失，严重影响着我国社会经济的可持续 发展。面对自然灾害风险日益加剧的严峻形势，提高国家综合减灾能 力，最大限度地降低灾害损失，是我们面临的一项重大任务。灾害监 测能力的提高对于增强国家的综合减灾能力具有举足轻重的作用，加 强灾害监测的科技支撑能力建设，既是提高灾害预警预报水平的迫切 需要，也是加强我国自然灾害风险隐患和信息管理能力建设、加强自 然灾害综合防范防御能力和国家自然灾害应急救援能力以及巨灾综 合应对能力等建设的必然选择。1.2自然灾害监测的主要目的自然灾害的防灾减灾工作是一个复杂的系统工程，包括监测、预 报、抗灾、防灾、救灾、灾后援建等一系列工作环节，其中，灾害监 测既是防

3、灾减灾工作的重要组成部分，也是其他各项措施得以实施的 有力保障。灾害预测主要包括灾前调查、灾中灾情监测和和灾后调查评估等 工作。开展灾害监测的目的在于：（1）通过开展自然灾害研究，揭示灾害发生机理、时空分布、 活动规律及灾害间的相互关系，为科学预测和预防自然灾害提供理论 依据。（2）通过实施应急监测，及时获取灾情信息，为抗灾救灾和应 急救援提供预警和决策支持。（3）通过灾中跟踪监测，及时掌握灾害发展动态和发展趋势， 及时捕捉次生灾害等风险隐患，为次生灾害的防治提供预警预报。（4）通过灾情监测评估，对灾区各种设施、自然资源毁坏情况 和生态环境变化等作出评价，为科学规划灾后重建提供科学依据和决 策

4、咨询。2遥感技术概念及主要特点2.1遥感技术的概念遥感是指利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，从远离地面的 不同工作平台（如人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机、飞机、气球 和高塔等），利用紫外线、可见光、红外线、微波等传感器，通过摄 影、扫描等各种方式，接收并记录来自地球表层各类地物的电磁波信 息，并对这些信息进行加工处理，从而识别地面物质的性质和状态的 综合技术。遥感系统由遥感平台、传感器以及信息接受、处理与分析 应用等分系统组成。按照传感器搭载的平台，遥感可分为航天遥感、 航空遥感和地面遥感。2.2遥感技术的特点（1）探测范围广。运用遥感卫星和航空遥感，可以从空中对地 面大范围地区进行探测，

5、口，一张陆地卫星（LandSat）图像的覆盖 地面范围可达3万多平分公里。约相当于我国海南岛的面积，我国只 要600多张左右的陆地卫星图像就可以全部覆盖。（2）获取的信息量大、综合性强。遥感技术获取的信息量非常 大，以4波段LandSat多光谱扫描图像为例，像元点的分辨率为 79*57m，每一波段含有7600000个像元，一幅标准图像包括4个波段， 共有3200万个像元点。5遥感图像信息能够真实地体现地质、地貌、 土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征。(3) 获取数据周期短、动态性强。卫星遥感能实现对同一地区 的周期性、重复观测，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最 新资料。美国陆地卫

6、星LandSat-4、LandSat-5每16天可对全球陆地 表面成像一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图像。Meteosat每30 分钟获得同一地区的图像。我国环境与灾害小卫星A、B星可以两天 完成覆盖我国国土一遍。卫星遥感这种快速、连续观测的优势，有助 于及时发现病虫害、洪水、火山、地震、污染等自然灾害发生的前兆， 为灾情的预报和抗灾减灾工作提供可靠的依据和资料。(4) 获取信息的手段多，受地面条件限制少。卫星遥感可根据 不同的任务选用不同波段和遥感仪器来获取信息，采用可见光探测物 体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体 不同的穿透性，可以获取地面深层、水的下层，冰

7、层下的水体，沙漠 下面的地物特性等地物内部信息，微波波段还具有全天候工作的特 性。同时，卫星观测、航空观测和地面观测三大系统优势互补，能克 服地面各种恶劣自然环境的影响。采用不受地面条件限制的遥感技 术，可方便及时地获取各种宝贵资料。2.3我国遥感技术的发展情况我国遥感技术经过40多年的发展，已形成了航空航天遥感对地 观测体系，具备了航空航天遥感对地观测能力，基本实现了对我国及 周边地区以及全球的大气、海洋和陆地系统观测和动态监测。与此同 时，遥感图像数据处理、识别和应用等技术水平不断提高，自主研发 能力不断增强。由气象卫星、海洋卫星、陆地资源卫星和环境与灾害卫星系列组 成的空间对地观测体系，

8、能够覆盖全国陆地、海域以及我国周边国家 和地区1500万平方公里的地球表面。可见光、红外到微波遥感器都 实现了星载飞行，遥感器包括可见光相机（胶片式和传输式）、可见 光红外多光谱扫描仪、多种分辨率成像光谱仪、多波段微波辐射计、 微波散射计、微波高度计、合成孔径雷达等。具备了自行研制卫星地 面接收站及其相应数据处理系统的能力。研发了具有自主知识产权的 遥感数据处理平台，开发了多套通用遥感图像处理系统和专题遥感信 息提取系统。我国风云气象卫星系列不仅显著提高了我国卫星气象监测能力， 还为国家应急管理、减灾救灾体系建设、应对气候变化提供了有力的 技术支撑，被世界气象组织纳入全球地球观测业务卫星序列，

9、成为全 球地球综合观测系统的重要组成部分。环境与灾害监测预报小卫星星座的建设，大大提高了我国自然灾 害的宏观监测能力。已经发射并投入应用的“环境减灾”A、B卫星 为光学卫星，拥有CCD相机、热红外相机、超光谱成像仪等多种遥感 探测设备，具有中高空间分辨率（CCD相机空间分辨率达到30米）、 较高时间分辨率（重复观测时间为48小时）、高光谱分辨率（高光谱 达115波段）、宽观测带宽观测能力（CCD相机幅宽达720公里），是 目前国内民用卫星中技术最复杂、指标最先进的对地观测系统。可两 天完成覆盖我国国土一遍，能开展高质量的环境监测和对灾害进行快速监测预报。2.4遥感技术在地质灾害监测中的作用2.

10、4.1利用遥感技术，有效开展自然灾害成因的研究各种自然灾害发生前一般都会出现各种先兆，而且很多灾害的发 生和发展都有一定的时空规律，彼此之间常有一定的关系，这就为自 然灾害的预报提供了可能性。遥感技术获取信息的范围大、综合性强， 根据多时相、多波段、多分辩率遥感图像所提供的数据源，进行灾害 的周期性、重复性、灾害间的相关性、致灾因素的演变和相互作用、 灾害发展趋势、灾源的形成、灾害载体的运移规律、以及灾害前兆信 息等开展研究和分析，有助于对不同的灾害做出准确程度不等的近 期、中期、长期和临灾预报。我国利用遥感技术开展各种地质灾害研究方面取得了重大进展， 包括近年来开展的全国特大滑坡灾害调查及危

11、险性评价、典型地质灾 害监测预警与示范治理、重点地区地裂缝与地面沉降调查、国家重大 工程区域地壳稳定性调查与评价等项目都是建立在遥感图像的分析 判断基础上的。2.4.2开展遥感灾害调查，推进自然灾害数据库建设在各种自然灾害中，地质灾害占有重要的比重。地质灾害中的滑 坡、崩塌、泥石流等灾害个体以及它们组合形成的灾害群体，在遥感 图像上呈现的形态、色调、影纹结构等均与周围背景存在一定的区别。 因此，对崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的规模、形态特征及孕育特 征，均能从遥感影像上直接判读圈定。利用我国的资源卫星、气象卫 星、环境和灾害卫星及其他卫星提供的多种遥感信息，通过地质灾害 遥感解译，可以对目标区

12、域内已经发生的地质灾害点和地质灾害隐患 点进行系统全面的调查，查明各种地质灾害的分布、发生规模、形成 原因、发育特点、发展趋势以及危害性和影响因素。在此基础上结合 GIS技术开展地质灾害区划，划分地质灾害易发区域，评价易发程度， 建立灾害要素数据库，构建灾害预测评估和灾后灾害快速评估运行系 统。2.4.3开展遥感灾情调查，为抗灾救灾应急决策提供快速信 息支持地震、洪涝、台风等突发性自然灾害发生时，常规手段难以实现 迅速、准确、动态的监测与预报，遥感技术不受地面条件限制，可以 快速获取灾害发生后灾区的全面景观，根据灾害分类分级及影像模 型，判读图像，快速确定灾情，为应急救援工作提供第一手资料，从

13、 而在最短的时间内实现对自然灾害的应急响应。在2008年四川汶川大地震及2010年青海玉树大地震中，有关部 门使用多种航天、航空遥感技术为抗震救灾指挥部及时提供了多种类 型、不同分辨率的卫星和航空遥感数据分析信息，为抗震救灾指挥系 统及时全面地了解灾情、快速部署救援行动提供了可靠的信息支持。在澳大利亚维多利亚州发生特大火灾时，我国立刻调整了环境减 灾卫星A、B星拍摄角度和运行频率，每天两次飞过澳大利亚上空， 迅速准确地拍摄了澳大利亚火场的光学、红外和雷达图像，为澳大利 亚空间信息合作研究中心提供了大量的卫星监测图像，极大地帮助了 澳大利亚有关部门的灭火行动。2.4.4开展遥感灾情动态监测，提高

14、次生灾害的预测预报能 力做好次生灾害的排查与监测预警工作，防范地震等灾害可能引发 的火灾、水灾、爆炸、山体滑坡和崩塌、泥石流、地面塌陷等次生灾 害，是减少和降低灾害损失的重要措施。利用卫星遥感技术实时监测 地震次生灾害，使这些次生灾害在成灾前或成灾过程中得到及时解 决，防患于未然。在2008年汶川大地震中，中国国土资源航空物探 遥感中心通过航空遥感应急调查，及时掌握了北川等14个重灾县市 道路、房屋损坏等灾情和崩塌、滑坡、泥石流及堰塞湖等次生灾害的 情况，共解译出地震引发的崩塌、滑坡、泥石流7226个，堰塞湖147 个，灾害毁路1423处；圈定有危险的村镇264个，潜在危险道路1732 处，从

15、而为有效防范次生灾害的发生、最大限度地降低灾害损失提供 了有力的信息支持。2.4.5开展遥感灾情调查评估，为灾后重建规划提供决策依地震等重大自然灾害发生后，灾区的重建规划是抗灾救灾的一项 重要工作。如地震灾后恢复重建规划应当根据地质条件和地震活动断 层分布以及资源环境承载能力，重点对城镇和乡村的布局、基础设施 和公共服务设施的建设、防灾减灾和生态环境以及自然资源和历史文 化遗产保护等作出安排。城镇和工程选址时要充分考虑灾害综合区 划，既防止类似的灾害重复发生，也要防御其他自然灾害的侵袭。利 用遥感技术开展地震灾害损失调查评估，可以获得地质、土地、气象、 水文、环境等基础资料，这是编制地震灾后恢

16、复重建规划的依据。在 2008年四川汶川大地震发生后，我国利用航天和航空遥感，及时开 展汶川地震灾情评估工作，完成不同烈度人口影响评估，以及房屋倒 损、道路损毁、人员伤亡等灾情及次生灾害评估、灾情综合评估、地 震灾害范围评估、地震灾害经济损失评估等工作，为灾区重建规划提 供了科学依据和决策咨询。2.4.6卫星遥感技术的发展，为提高我国地震预测预报水平提供了可能地震的预测预报是一个世界性的难题。我国破坏性地震频繁发 生，损失极为惨重。及时、准确地获取反映地震孕育和发生过程的各 种地震前兆信息及其演化规律就有可能有效地预测预报地震，卫星遥 感以其观测手段多、覆盖面广、资料连续更新、重复观测周期短等优 势，成为开展地震灾害预测预报的有效手段，为提高地震灾害的预测 预报水平提供了可能。第21届ISPRS大会表明，遥感技术用于监测 和评估地震灾害已成为研究地震的一大热门。目前，遥感方法中合成 孔径雷达干涉测量（I