楊 賢

（河北省水文工程地質(zhì)勘查院，河北 石家莊 050000）

遙感技術(shù)的應(yīng)用需要以地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo)，發(fā)揮其空間定位功能，通過(guò)數(shù)字形式來(lái)顯示和配準(zhǔn)地理坐標(biāo)，進(jìn)而獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)信息。遙感技術(shù)已成為當(dāng)前比較常用的地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯方法，利用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行解譯，對(duì)監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害及其特征有重要幫助，對(duì)了解和認(rèn)知滑坡、崩塌、泥石流等不同類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害有積極意義。文章應(yīng)用遙感技術(shù)提取滑坡遙感信息，并對(duì)崩塌遙感進(jìn)行解譯，在泥石流遙感信息解譯過(guò)程中，分別建立了相應(yīng)內(nèi)容的空間分析模型，以保證災(zāi)情評(píng)估的順利進(jìn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害的防護(hù)。

1 遙感技術(shù)概述

遙感技術(shù)是一種現(xiàn)代化綜合技術(shù)，通過(guò)自身所具有的技術(shù)特征和屬性來(lái)對(duì)信息進(jìn)行掃描、攝影、傳輸和處理操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)地物與自然現(xiàn)象的遠(yuǎn)距離測(cè)控與識(shí)別。遙感技術(shù)具有綜合與宏觀，多手段與技術(shù)先進(jìn)性、信息提取速度快、更新周期短、單次獲取大量信息、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、條件限制性低、效率高的特點(diǎn)[1]。

受分類(lèi)方式影響，遙感系統(tǒng)會(huì)被界定出多種類(lèi)型。基于遙感電磁輻射源，遙感系統(tǒng)會(huì)被分成主動(dòng)和被動(dòng)兩類(lèi)；基于遙感垂直距離，遙感系統(tǒng)會(huì)被分成航天、航空、地面三類(lèi)；基于電磁波譜段，遙感系統(tǒng)會(huì)被分為近紅外、熱紅外、微波三類(lèi)；基于遙感數(shù)據(jù)，遙感系統(tǒng)會(huì)被分為成像與非成像兩類(lèi)；基于地理范圍，遙感系統(tǒng)會(huì)被分為全球、區(qū)域、城市三類(lèi)。

關(guān)于遙感圖像數(shù)字處理技術(shù)共包括五方面內(nèi)容，即遙感圖像的正射校正，遙感圖像融合，圖像增強(qiáng)處理，圖像鑲嵌與剪裁，遙感圖像三維可視化。在正射校正方面，衛(wèi)星軌道數(shù)學(xué)模型可判斷與確定傳感器成像位置和方向，數(shù)字高程模型可判斷像點(diǎn)所在處高程，在兩個(gè)模型的合理作用下，可以準(zhǔn)確還原真實(shí)像點(diǎn)位置；在遙感圖像融合方面，圖像空間配準(zhǔn)與圖像匹配是兩個(gè)重要的融合預(yù)處理步驟。其中常用的融合方法包括加權(quán)融合（以像元為基礎(chǔ)）、色彩空間變換融合（IHS）、主成分變換（PCA）以及高通濾波變換融合方法；在圖像增強(qiáng)處理方面，增強(qiáng)對(duì)象一般為有用信息或重要信息，使其與普通信息之間產(chǎn)生較大差別，以提高圖像的判斷準(zhǔn)確度；在圖像鑲嵌與裁剪方面，信息豐富、色調(diào)和諧、鑲嵌幾何精度高，是鑲嵌遙感圖像應(yīng)具備的三個(gè)基本條件；在遙感圖像三維可視化方面，主要包括兩方面內(nèi)容，一是構(gòu)建數(shù)字高程模型，二是制作三維遙感影像。

數(shù)字高程模型構(gòu)建有兩種表現(xiàn)形式，一是不規(guī)則三角網(wǎng)，二是規(guī)則網(wǎng)格，它們各具優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定缺陷。不規(guī)則三角網(wǎng)格理論難，算法復(fù)雜；規(guī)則網(wǎng)格不能精確表示地形復(fù)雜程度，在某些區(qū)域存在數(shù)據(jù)冗余。三維景觀制作流程主要為：研究區(qū)內(nèi)地形圖掃描、配準(zhǔn)——利用Map GIS軟件數(shù)字化地形圖——等高線、高程點(diǎn)賦值；檢查、拼接——插值生成DEM——DEM與遙感圖像疊加生成3D遙感影像圖——設(shè)置參數(shù)生成三維動(dòng)畫(huà)。

2 地質(zhì)災(zāi)害遙感信息提取

2.1 滑坡的遙感信息提取

2.1.1 提取滑坡解譯特征

滑坡通常被認(rèn)為是在地表不平的地形形成過(guò)程中由斜坡變形引起的不良地質(zhì)現(xiàn)象。分析滑坡明顯地貌特征時(shí)，可以提取典型影像，地貌形態(tài)，植被，水文等四種解譯標(biāo)志特征。

通過(guò)解譯滑坡遙感圖像的紋理與色調(diào)，陰影與形態(tài)，可以辨認(rèn)大部分滑坡地貌特征，少部分較為復(fù)雜的地貌特征無(wú)法準(zhǔn)確辨認(rèn)。通過(guò)分析野外調(diào)查數(shù)據(jù)可知，在高分辨率衛(wèi)星圖像的支持下能夠清晰辨認(rèn)包括簸箕形在內(nèi)的多種形態(tài)類(lèi)型滑坡形態(tài)特征。需要注意的是，滑坡堆積物所處地形會(huì)直接影響滑坡堆積形態(tài)，因此在辨認(rèn)滑坡時(shí)需要將該處地形因素納入考慮范圍。

2.1.2 解譯滑坡活動(dòng)性

評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定程度可根據(jù)滑坡體的具體保存情況和破壞情況，以及植物發(fā)育情況和人類(lèi)活動(dòng)情況[2]。通過(guò)觀察遙感圖像可知，上述內(nèi)容會(huì)表現(xiàn)出不同的色調(diào)、結(jié)構(gòu)、圖形特點(diǎn)。在判斷滑坡穩(wěn)定性時(shí)，“工程地質(zhì)法”與“力學(xué)平衡計(jì)算方法”是比較常用的兩種方法，結(jié)合遙感技術(shù)后“工程地質(zhì)法”的應(yīng)用范圍更廣。在斜坡物質(zhì)積累過(guò)程中，各級(jí)平臺(tái)會(huì)被充分“利用”，在這種情況下，通過(guò)航空?qǐng)D像與高分辨率衛(wèi)星影像識(shí)別滑坡變化情況，即通過(guò)遙感圖像所呈現(xiàn)出的色差效果展現(xiàn)地勢(shì)高低情況。

2.2 崩塌的遙感解譯

2.2.1 崩塌的解譯特征

崩塌形成的直接原因是大體積巖體脫離母體，并在重力作用下沿著坡體向下滾動(dòng)，或垂直向下崩落。按照巖土成分可將崩塌分為巖崩和土崩兩種。

崩塌主要解譯特征如下：

（1）位于陡峭山坡段，陡坡角度介于55°和75°之間，呈上陡下緩態(tài)勢(shì)；崩塌體常會(huì)被堆積在谷底，或者下方某一個(gè)或多個(gè)平緩地段。

（2）一般情況下，會(huì)較為清晰地顯示崩塌輪廓線，可若發(fā)生在遙感圖像陰影區(qū)，就很難被清晰識(shí)別。另外，崩塌壁所呈現(xiàn)出的顏色與巖性有直接關(guān)系，一般會(huì)呈現(xiàn)灰白色調(diào)。

（3）個(gè)別情形下，裂縫影像會(huì)呈現(xiàn)在崩塌體上部外圍處，較為清晰。

2.2.2 崩塌的活動(dòng)性解譯

崩塌的穩(wěn)定性在彩色航空遙感影像圖片中較易辨認(rèn)，通過(guò)對(duì)比可知，正在發(fā)生的崩塌活動(dòng)在槽狀凹陷部分會(huì)呈現(xiàn)出較淺顏色，并能夠很明顯地看出無(wú)植被生長(zhǎng)。崩塌壁呈現(xiàn)較深顏色，這與巖石本身色調(diào)有關(guān)。

解譯時(shí)需注意兩方面問(wèn)題，一是要與采石場(chǎng)進(jìn)行區(qū)別，二是關(guān)注陰影在崩塌體解譯過(guò)程中發(fā)揮的作用。對(duì)于前者，細(xì)節(jié)區(qū)分是關(guān)鍵，采石場(chǎng)影像通常呈現(xiàn)均勻的淺色調(diào)，且有明顯道路與車(chē)輛痕跡，這些內(nèi)容不出現(xiàn)在崩塌影像。對(duì)于后者，光照方向是主要區(qū)分因素，受光照方位影響，在陡坎處的陰影會(huì)遮蓋崩塌壁和崩塌體，對(duì)微地貌研究造成影響。在某些影像上，可通過(guò)分析全貌及周?chē)挛锾卣魍茰y(cè)出崩塌位置。

崩塌解譯除了識(shí)別崩塌體的存在外，還應(yīng)對(duì)崩塌規(guī)模、性質(zhì)進(jìn)行判斷，統(tǒng)計(jì)出單位斜坡內(nèi)的崩塌發(fā)生的數(shù)量、計(jì)算崩塌面積及崩塌面積率等。

2.3 泥石流的遙感判釋

2.3.1 泥石流的解譯特征

泥石流是在地震與滑坡活動(dòng)的作用下產(chǎn)生的，并在降水作用下極易造成嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害[3]。泥石流形成需要具備三個(gè)前提。

第一，處于不穩(wěn)定狀態(tài)的量大松散土堆積在流域內(nèi)山坡上或溝谷中，該部分土體由自然形成或人為堆積而成。

第二，流域內(nèi)地形陡峻且存在較大的溝床縱坡。

第三，流域內(nèi)上游處出現(xiàn)暴雨。

形成區(qū)、流通區(qū)、沉積區(qū)是標(biāo)準(zhǔn)泥石流流域的三個(gè)較明顯區(qū)域，也是泥石流遙感圖像判釋的特征。其中流通區(qū)在影像上呈平直的淺色或帶狀，而沉積區(qū)的新堆積扇呈淺白色，老堆積扇顏色較深。需要注意的是，上述判釋特征只針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型泥石流流域，非標(biāo)準(zhǔn)型泥石流流域特征相對(duì)復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)有多個(gè)區(qū)域相重疊和混淆現(xiàn)象，不易分辨。

2.3.2 泥石流的判釋方法

定性判別與統(tǒng)計(jì)分析判別是兩種判別泥石流溝的基本方法[4]。

（1）定性判別方法主要看溝口是否有明顯堆積扇痕跡，若有，則可判斷其為泥石流溝，該形態(tài)可在遙感圖像上清晰地展示。由于堆積物會(huì)被河水帶走，無(wú)法完好保存扇形地貌，導(dǎo)致定性判別方法不能準(zhǔn)確判斷出是否為泥石流溝。面對(duì)這種情況，需要綜合相關(guān)因素進(jìn)行解譯，分析過(guò)程中還需要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查訪問(wèn)。

（2）統(tǒng)計(jì)分析判別又叫定量分析，是一種判斷泥石流溝輔助性手段，一般在定性判別無(wú)法發(fā)揮作用時(shí)使用。與單項(xiàng)判別相比，二者相結(jié)合的判別方式更加可靠，所得出的泥石流溝判斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。將遙感圖像解譯成果作為編制各類(lèi)專題圖的依據(jù)，有助于對(duì)泥石流規(guī)模等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.3.3 泥石流類(lèi)型的解譯

依照相關(guān)規(guī)范，泥石流可被分成以下幾類(lèi)：

（1）依照成因劃分為自然與人為泥石流。

（2）依照地貌條件分為溝谷與坡面泥石流。

（3）依照組成分為泥流、泥石流和水石流。

（4）依照提供方式分為滑坡、崩塌和侵蝕泥石流。

（5）依照動(dòng)力學(xué)理論分為土力類(lèi)和水力類(lèi)。

（6）依照誘發(fā)因素分為暴雨和融冰。

（7）依照規(guī)模分為特大型、大型、中型、小型泥石流。

3 結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)是一種監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害的重要技術(shù)手段，將其應(yīng)用于各項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查活動(dòng)中的可靠性較高。近些年，我國(guó)不少地區(qū)發(fā)生了比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失，為盡可能的降低危害，需要將遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，并能夠貫穿于監(jiān)測(cè)、預(yù)警和評(píng)估多個(gè)環(huán)節(jié)。隨著技術(shù)理論的不斷充實(shí)和完善，以及圖像分辨率和波普分辨率的進(jìn)一步提升，遙感技術(shù)將成為災(zāi)體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)際災(zāi)情分析的重要手段和工具。