江佳琳

遙感技術(shù)是根據(jù)電磁波的理論，運(yùn)用各種傳感儀器對遠(yuǎn)距離目標(biāo)輻射和反射的電磁波信息進(jìn)行收集、處理并成像，探測和識別地面各種物體的綜合技術(shù)。遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)通稱為“3S”技術(shù)，用于建筑物、沙漠、水體、農(nóng)作物、森林植被的動態(tài)監(jiān)測。近年來，隨著高分辨率衛(wèi)星的應(yīng)用和地理信息系統(tǒng)的完善，遙感技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展中起著重要的作用。

1 遙感技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可以針對生態(tài)環(huán)境景象和信息環(huán)境的景象進(jìn)行信息采集。然后，通過針對影像進(jìn)行處理，可以直觀展現(xiàn)生態(tài)地表的景觀動態(tài)與變化規(guī)律。與此同時，可以收集生態(tài)景觀變化、地勢變化以及自然資源受損等信息。通過分析其變化規(guī)律，了解所在片區(qū)生態(tài)環(huán)境的特征和變化規(guī)律。根據(jù)目前我國遙感技術(shù)的研究現(xiàn)狀可知，通過遙感技術(shù)，不僅能夠針對土地和水環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而且還可以采集大氣環(huán)境中的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息。在傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)信息采集中，因?yàn)樾畔⒉粔驕?zhǔn)確、定位差等問題限制了其發(fā)展。隨著生態(tài)環(huán)境的改變，如果還是使用傳統(tǒng)的生態(tài)信息數(shù)據(jù)采集模式，就很難適應(yīng)現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境發(fā)展實(shí)際需求。借助遙感技術(shù)獲取高清的圖像，更有利于地圖外業(yè)分析調(diào)查工作的開展。

2 無人機(jī)技術(shù)相較傳統(tǒng)勘測模式的優(yōu)勢

通過衛(wèi)星遙感獲取的影像數(shù)據(jù)更新速度緩慢并且數(shù)據(jù)的分辨率較低，因此目前礦山勘測以人工實(shí)地勘測為主。實(shí)地勘測獲取的數(shù)據(jù)需要利用計算機(jī)輔助軟件進(jìn)行處理才能作為有效數(shù)據(jù)，指導(dǎo)礦山修復(fù)工作的進(jìn)行。隨著礦山修復(fù)面積的擴(kuò)大，需要處理的數(shù)據(jù)量就會增大，通過傳統(tǒng)方法處理數(shù)據(jù)的效率就會降低。表1 對比了人工勘測、衛(wèi)星遙感及無人機(jī)遙感采集數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)。新型的無人機(jī)遙感技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)測量模式的不足。無人機(jī)通過搭載各種類型的傳感器可以獲得實(shí)時強(qiáng)的高分辨率影像數(shù)據(jù)，并且可在其基礎(chǔ)上解譯出更加全面和完備的信息，從而提高數(shù)據(jù)采集的效率。另外，通過無人機(jī)獲取的數(shù)據(jù)可以快速構(gòu)建三維可視化模型，進(jìn)而更加真實(shí)地再現(xiàn)礦山生態(tài)環(huán)境實(shí)際情況。無人機(jī)系統(tǒng)的推廣及應(yīng)用成本較低，與衛(wèi)星遙感系統(tǒng)相比更容易被人接受，無人機(jī)還具有危險性小，操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行實(shí)時操作。由于礦山生態(tài)修復(fù)方案的制定以大量精度高、實(shí)時性強(qiáng)的地形地貌數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)條件，但是廢棄礦山多具有面積大、地形復(fù)雜、生態(tài)問題多等特點(diǎn)，因此快速獲取當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，是進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。無人機(jī)遙感技術(shù)可以獲得分辨率高、實(shí)時性強(qiáng)的圖像數(shù)據(jù)，可以直觀地反映礦山真實(shí)的地形地貌和環(huán)境問題，并且在采集數(shù)據(jù)的過程中，基本上不需要人工實(shí)地勘測從而極大提高勘測效率。但是，無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展時間相比傳統(tǒng)探測方式而言較短，其相關(guān)理論技術(shù)的發(fā)展比較滯后，各個領(lǐng)域?qū)o人機(jī)的應(yīng)用仍處在初步階段。同時，能對無人機(jī)遙感技術(shù)產(chǎn)生影響的因素較多，比如在風(fēng)力強(qiáng)勁的環(huán)境下，無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性無法保證，這將很大程度上影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

表1 人工勘測、衛(wèi)星遙感及無人機(jī)遙感采集數(shù)據(jù)對比

3 地質(zhì)災(zāi)害

①礦井突水地質(zhì)災(zāi)害特征。在進(jìn)行煤礦開采過程中，礦井突水事故時有發(fā)生，其會影響煤礦開采效率。如果礦井出現(xiàn)突水地質(zhì)災(zāi)害，不僅會對井下人員生命安全造成威脅，同時也會影響礦井的正常生產(chǎn)。實(shí)際上，礦井突水地質(zhì)災(zāi)害具有水勢兇猛、涌水量大和損失大等特點(diǎn)，因此需要采取有效措施給予預(yù)防和解決。②地面沉降地質(zhì)災(zāi)害。在地下煤礦被開采過程中，地面沉降地質(zhì)災(zāi)害一般是指采空區(qū)周圍原始地應(yīng)力平衡被破壞，誘發(fā)地應(yīng)力重新分布，直至地應(yīng)力重新平衡為止。通常情況下，在地應(yīng)力重新分配直至平衡階段，會誘發(fā)礦井周圍地下巖層和地表巖層發(fā)生變形、移動甚至開裂問題。

4 我國地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀

我國很多地質(zhì)環(huán)境都屬于露頭礦山的類型，因此在開采中容易發(fā)生泥石流、地面塌陷、山體滑坡等安全事故。長期的開采工作，會極大地增加周邊地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率，不但會造成制備大量破壞，影響生態(tài)環(huán)境，還可能引起道路損害、建筑塌陷等不良現(xiàn)象。另外，對于周邊居民的日常生活及生存環(huán)境，也有著很多不良的影響。由于我國地質(zhì)環(huán)境總體情況不理想，在開采過程中管理控制不到位，導(dǎo)致很多固體廢棄物的產(chǎn)生，造成了比較嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時也占用了大量的土地。甚至還有一些地方性小型私營開采企業(yè)，由于地質(zhì)環(huán)境的影響和技術(shù)條件的限制，也增加了很多安全事故或污染情況的發(fā)生。因此，總體來說，我國的地質(zhì)環(huán)境，是處于一個不穩(wěn)定的狀態(tài)。

5 遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用

5.1 研究區(qū)概況

某縣人類工程活動強(qiáng)烈，受降雨、地震及切坡等不合理人類工程活動的影響，境內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)易發(fā)、突發(fā)等現(xiàn)象。地質(zhì)災(zāi)害對人民生命財產(chǎn)安全造成了較大的威脅和危害，并在一定程度上制約了縣域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，急需開展地質(zhì)災(zāi)害隱患識別、災(zāi)害調(diào)查與地質(zhì)災(zāi)害工程治理等工作，其工作區(qū)具體情況見圖1。

圖1 研究區(qū)范圍及區(qū)域斷層構(gòu)造示意圖

5.2 結(jié)合礦山地質(zhì)信息提取

礦井地址信息與礦井災(zāi)害的發(fā)生有一定的關(guān)系。長期開采引起的內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞是造成礦山災(zāi)害的主要原因?；蚴堑貧み\(yùn)動造成形態(tài)變化等。這些地質(zhì)因素變化可能是長時間積累造成的，或是一次開采中過度所致。應(yīng)用遙感技術(shù)，獲取相應(yīng)的地址信息圖像，了解潛伏地質(zhì)構(gòu)造及活動構(gòu)造情況，明確礦區(qū)地貌情況及地質(zhì)條件等。在此基礎(chǔ)上，合理調(diào)整開采方案，從而避免開采過程中發(fā)生塌陷等事故。在地質(zhì)信息當(dāng)中，需要對不同結(jié)構(gòu)線性、位置等加以了解，從而更好地應(yīng)用遙感技術(shù)分析礦山地質(zhì)條件。通過遙感技術(shù)獲取充足的礦山地質(zhì)信息，從而保證礦山開采的合理性。

5.3 地質(zhì)環(huán)境的預(yù)警

遙感技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查是一個重要的因素,根據(jù)地質(zhì)環(huán)境的主要特點(diǎn)是結(jié)合區(qū)域預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害更頻繁,全面管理,在這個過程中,需要結(jié)合地質(zhì)環(huán)境實(shí)現(xiàn)預(yù)警裝置,遙感技術(shù)是通過遠(yuǎn)程控制來防止礦區(qū),預(yù)防的改善還可以達(dá)到礦山地質(zhì)的目的，在對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行預(yù)警的同時，每次進(jìn)行一次環(huán)境預(yù)警，資金有限，所以沒有足夠的資金，很難解決這個問題。但是，遙感技術(shù)與地質(zhì)條件相結(jié)合，一旦出現(xiàn)問題，工作人員就會結(jié)合遙感技術(shù)對圖像進(jìn)行處理，防止出現(xiàn)問題，因此，地質(zhì)采礦環(huán)境預(yù)警是不可忽視的，也是一個關(guān)鍵問題。

5.4 構(gòu)建三維實(shí)景解譯場景

三維實(shí)景模型兼顧了二維影像和三維地形的特點(diǎn)，較單純的影像能提供更多的信息，有助于地質(zhì)災(zāi)害、微小地貌的判識。以圖2（a）滑坡的三維實(shí)景模型為例，從模型地物表面形態(tài)上來看，疑似滑坡區(qū)域僅滑源區(qū)稍稍可見，其他形態(tài)特征均不明顯；從光譜信息來看，滑坡區(qū)域與環(huán)境的色彩一致，無法區(qū)分；從紋理特征上來看，也無法區(qū)分滑坡的邊界信息。但通過基于LiDAR 點(diǎn)云濾波處理后得到的如圖2（b）三維數(shù)字高程模型中，可發(fā)現(xiàn)滑源區(qū)的物質(zhì)損失與堆積區(qū)的物質(zhì)增加構(gòu)成了滑坡最明顯的特征，在此基礎(chǔ)上，滑源區(qū)圈椅狀形態(tài)、堆積區(qū)邊界地形變化、滑源區(qū)表面光滑等均是該滑坡判識的典型標(biāo)志，這是機(jī)載LiDAR 數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)影像滑坡解譯的優(yōu)勢所在。

圖2 滑坡災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志

5.5 建立地質(zhì)災(zāi)害隱患識別解譯標(biāo)志

下圖3 滑坡（a）、（b），圖3 崩塌（c）（d），圖3 泥石流（e）、（f）。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志（依次為滑坡、崩塌、泥石流）

5.6 地質(zhì)災(zāi)害隱患識別結(jié)果

本次研究基于機(jī)載LiDAR 技術(shù)，經(jīng)室內(nèi)解譯與野外查證后，在某縣70 平方公里范圍內(nèi)解譯發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共52處，分別為滑坡16 處、崩塌30 處、不穩(wěn)定斜坡4 處、泥石流2 處。經(jīng)查證分析，滑坡災(zāi)害以大中型為主，多由地震所誘發(fā)，具有規(guī)模大、滑源區(qū)高、滑距遠(yuǎn)、有河流堰塞歷史等特征；崩塌災(zāi)害多為中小型，為自然因素誘發(fā)，多發(fā)生于高陡邊坡；泥石流災(zāi)害均為大型低頻泥石流，物源分布較為集中。將解譯出的52 處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)與某縣已知地災(zāi)隱患點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行空間位置關(guān)聯(lián)，對比發(fā)現(xiàn)新增地質(zhì)災(zāi)害隱患11 處，占比21.16%；此外，本次機(jī)載LiDAR 調(diào)查出的、經(jīng)野外復(fù)核仍有明顯變形跡象且存在較大威脅的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)有4 處，應(yīng)引起重視。

6 結(jié)語

綜上所述，遙感技術(shù)主要指的是航空攝影——以空中有人機(jī)、低空無人機(jī)、飛艇等作為航空飛行平臺，根據(jù)應(yīng)用目的搭載不同類型的傳感器，實(shí)現(xiàn)對地觀測的成像技術(shù)。相對于航天遙感所獲取的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的膠片式航空遙感具有技術(shù)手段成熟、成果產(chǎn)品質(zhì)量可靠、機(jī)動靈活的特點(diǎn)。擁有生產(chǎn)cm 級的成果圖件的能力。這種優(yōu)勢特別適用于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)的遙感調(diào)查。對利用高分辨率航空遙感圖像，結(jié)合適當(dāng)?shù)囊巴獾刭|(zhì)工作，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標(biāo)志，可以很好的完成地質(zhì)災(zāi)害遙感識別、解譯，并初步確定地質(zhì)災(zāi)害的邊界、面積等這一技術(shù)流程形成了共識。