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遥感技术在地质灾害调查与监测中的应用

吴霞 张磊 周银朋
  
装备维修技术
2022年8期
贵州省地矿局测绘院 550018

摘要:遥感技术作为上世纪中期刚刚兴起的综合性技术,已在各行各业发挥了重要作用,其中,在地质灾害监测中已被运用于…。但是,由于我国地质灾害监测发展时间较短,遥感技术的作用在实际工作中还没有得到充分发挥。因此,本文分析了遥感技术在地质灾害监测中的优势,并探讨了该技术在地质灾害监测中的具体应用。

关键词:遥感技术;地质灾害;数据

引言

随着生态环境的日益破坏,近年来我国各种地质灾害频繁发生,不仅造成了巨大的经济损失,并严重威胁到当地居民的正常生产生活。将遥感技术应用于地质灾害监测,作为预防和处理地质灾害的有效措施。因此,研究遥感技术在地质灾害监测中的应用具有重要的现实意义。

1遥感技术在地质灾害监测中的优势

1.1适应性强

遥感技术主要是通过卫星、飞机等飞行器来收集地面物体的电磁辐射信息,因此,遥感技术在任何地区都不会受到地面条件的影响,即使在沙漠、山地、水下等常规监测技术难以发挥作用的地区,遥感技术获得的数据也非常清晰,这是其良好适应性的充分体现。此外,许多由飞机实现的监测方法通常受到天气条件的限制。一旦出现雷雨或大雾天气,或者监测目标上方云层比较密集,获取的图像就会模糊。而遥感技术在星载雷达的帮助下,可以直接通过云和雨获取地面目标的影响,在不考虑天气因素的情况下,其清晰度完全可以得到保证,这一优势对地质灾害的监测具有重要意义。

1.2快速数据更新

对于大多数地质灾害来说,它们对受灾地区的影响是持续的。救援部门要想准确了解受灾地区的实际情况,就必须不断更新灾情数据,这给地质灾害的监测带来了很大的困难。而遥感技术可以周期性的重复探测同一区域,使得这个问题得到了很好的解决。具体来说,虽然不同的遥感平台在观测周期上存在一定差异,但基本可以实现对区域内地面自然现象和事物的动态监测,在短时间内完成遥感监测数据的更新,从而帮助救援部门获取受灾区域各种自然现象的最新数据。一般来说,遥感平台的观测周期和数据更新周期与飞机的高度直接相关。例如,NOAA气象卫星的数据更新周期为12小时,而Meteosat遥感平台的数据更新周期为30分钟。

1.3监控范围广

遥感技术是从高空对地面进行探测,在保证图像空间分辨率的的同时,其具有较广的监测范围。比如2008年四川汶川地震,IKONOS卫星提供的影像数据在空间分辨率线内接近1米,但其影像仍然覆盖了都江堰市、紫坪铺水库等多个区域。

2遥感技术在地质灾害监测中的价值

2.1对灾后重建计划给予决策参考

地震等重大自然灾害发生后,灾区重建规划是灾害防治的一项重大任务。比如,地震灾后恢复重建规划需要根据地质条件、地震活动断层布局和资源环境承载功能,主要规划村镇布局、基础设备和公共服务条件建设、灾害防治、生态环境、自然能源和历史文化遗产维护等。城市项目选址时需要综合分析整体灾害规划,在避免类似灾难重演的同时,也要避免其他自然灾害的威胁。

2.2促进地震预报能力的提高

在地震分析部分,我国主要利用不同遥感影像,完成了断层活动、强震构造环境、地震地表破裂的遥感地质解译和干涉痕迹测量分析,并取得了显著的研究成果。此外,遥感技术在地震监测预报中的可行性分析与探讨、红外遥感地震前兆异常特征、预报形式与机理分析、卫星遥感监测与地震前兆热红外异常及时处理机理分析等方面具有重要作用,也阐明了卫星遥感在地震监测预报中应用的新思路。中国地震局通过国家地震系统与所有地震分析人员共享了卫星遥感的部分热红外测量数据,为地震监测和预测提供了数据支持。

2.3推进国家自然灾害数据库建设

地质灾害是经常发生的自然灾害,地质灾害后的地形一般不同于遥感影像中附近的一般问题,特别是形状、色调和阴影结构。为了在地质灾害发生后及时掌握其大小和详细情况,可以利用我国的资源卫星、气象卫星等专业卫星采集遥感数据,然后结合地质灾害遥感信息的合理阐述,对已经发生地质灾害的地点或危险点进行具体的研究和监测,同时在完成资料整理后,确定灾害的大小、分布、成因、发展过程和变化趋势。通过上述环节,可以全面推进灾害数据的收集和整理工作。同时,根据地质灾害类型,建立灾害因子数据库,建立灾害预测评估和灾后及时评估的运行机制。

3常见地质灾害的类型和特征

地质灾害是地球发展演化过程中由自然地质构造和相应板块的运动或人类对自然资源的破坏(更多的时候是两者之间的协同作用)造成的灾害性地质事件,常见的有泥石流、滑坡、地面塌陷、土壤盐渍化、火山地震等。

地质灾害有以下特点:首先,造成的损失难以估计。地质灾害的程度及其造成的损失在灾前是未知的,灾后需要很长时间才能做出全面准确的评估。其次,破坏面广,大规模的地质灾害可以瞬间将村庄或城市变成废墟。最后,强复发。一般的地质灾害往往有叠加的可能,比如地震后的余震,还有泥石流、滑坡、地裂缝等等。

4地质灾害遥感监测的主要内容

(1)对地质环境和地质灾害的电磁数据进行分析和制图,找出它们在现有各种高光谱或多光谱遥感图像上的表现。(2)对各种地质环境和地质灾害的电磁信息进行分类,查询最佳特征信息,为灾害分析和遥感监测提供依据。(3)将遥感数据与具有粗、精、细空间分辨率和长、中、短时间分辨率的非遥感数据相结合,构建遥感动态监测系统。(4)选择“多S”集成技术,研究以专题数据库为重心的地质灾害遥感监测信息系统。(5)编制土地利用图、植被等覆盖图,进行地质灾害危险性预评估。(6)参考地质灾害调查资料,通过遥感解译,并参考必要的地面调查,编制1: 1万灾害地质图,构建灾害地质空间数据库进行管理。(7)依次对可能出现的新的地质灾害进行识别、预测和评估,编制示范区1: 10000灾害点分布图等相关图件。

5遥感技术在地质灾害调查中的应用

5.1崩塌地质灾害调查

崩塌类地质是常见的灾害问题之一。应用遥感技术,可以进行三维成像,特别是在坡度为45 ~ 80的陡坡地区,可以对崩塌面的参数进行分析。比如通过地质构造、土地颜色、树木稀疏度等外部成像分析,首先通过验证数据信息对整个填图三维影像进行特征平移,然后通过遥感影像在整个区域构造中的特征机制分析当前地质灾害的可能成因。如果植被覆盖度较小,遥感技术在具体测量时将这类区域定义为明显的灾害区域,然后根据地理结构特征分析当前区域不同自然环境和人为因素产生的灾害等级并给出预警。

5.2突发性地质灾害监测与评估

突发性地质灾害危害较大,包括崩塌、滑坡、泥石流等。这种灾害具有突发性的特点,会造成巨大的经济损失和严重的人员伤亡,还会影响区域生态环境。为了采取有效措施预防突发性地质灾害,有必要对灾区进行全面细致的调查研究,评估区域地质灾害风险,获得准确完善的灾害预测,为国土资源规划利用和灾后重建管理提供可靠依据。在突发性地质灾害的监测中,遥感技术的应用具有明显的优势。通过收集和整理预报信息,有利于相关部门提前部署防灾工作。在具体监测过程中,结合实际情况,应用多机会影像、多平台卫星遥感技术和计算机数字高程模拟系统,模拟分析区域突发性地质灾害的发生过程和实时变化,实现全程监测。通过监测和分析,了解地质灾害的发生区域和影响范围。

5.3防震监测

中国地震灾害频繁发生,诱发地震灾害的因素很多。通过对各种原因的分析,发现地震灾害的本质是地壳破裂引起的。当地球外壳破裂时,其内部应力聚集并压缩表层。当局部应力被挤压到一定程度时,地应力可以释放能量,但地面表层不能承受大的压力,所以断裂。在能量释放过程中,还可能诱发泥石流、滑坡等地质灾害。在地震灾害监测方面,要应用遥感技术对地震灾害进行详细研究,及时采取预防措施,避免次生地质灾害的发生。

6遥感技术在地质灾害防治中的应用

6.1滑坡处理

滑坡是一种严重的灾害。一旦滑坡灾害发生,将会造成严重的经济损失。因此,在地质灾害防治中,应熟悉滑坡地质灾害的发生规律,然后进行详细分析,以保证地质灾害预测、评价和治理的科学性。通过遥感技术在滑坡地质灾害管理中的应用,可以对滑坡灾害的发生过程进行定量分析和定性调查,全面掌握灾害的发展过程。滑坡是中国常见的自然灾害,如果不在现场短时间内进行紧急处理,将会带来不可挽回的损失。因此,在实际工作中,需要充分发挥无人机遥感识别滑坡并分析其敏感性,从而获得准确的数据。不仅可以提出有效的应急方案,还可以在日常监测中了解该区域的土质情况,根据土质情况进行加固处理,最大限度地降低滑坡发生的概率和频率。在实际工作中,可以将遥感影像作为主要数据源,然后结合遥感技术,对滑坡地质灾害进行综合分析,构建数字滑坡技术。在当今时代,我国无人机遥感完成的青藏铁路沿线及喜马拉雅地区滑坡地质灾害分析与详查,通过无人机遥感,不仅可以使观测范围更广,而且具有安全的特点,不会受到周围地质地貌的影响,具有安全便捷的特点。值得注意的是,无人机遥感使用后,相关技术人员需要再次对电脑中的图像进行处理和优化,以便对现场的土壤情况有更清晰的了解。在做好航空影像处理时,需要对影像内容进行深度翻译,与本地区的灾情和区域特征进行综合对比,根据实际工作需要,综合分析本次地质灾害的特点。在实际的数据处理工作中,可以利用相关软件进行进一步的处理,并传输到控制平台,方便技术人员对这方面的情况有更全面的了解。

6.2泥石流预防

泥石流灾害的主要成因有:一是地表结构中含有松散而丰富的固体物质;二是区域性强降雨天气;这是一个陡坡沟床。在泥石流灾害监测过程中,航拍照片难以确认。因此,可以将遥感技术应用于泥石流地质灾害的防治,确定泥石流沉积区、补给区和经过区,从而制定防治规划。

6.3水土保持

土壤侵蚀的原因是复杂的,包括风、重力和水力作用。在地质灾害管理中,水土流失管理非常重要,遥感技术的分辨率也很高。将其应用于水土保持,可以准确评价和分析水土流失引起的地表侵蚀,制定水土保持工作方案,减少地质灾害的不利影响。

6.4无人机遥感技术在地震中的应用

目前,无人机遥感在地质灾害监测中已经得到了广泛的应用,主要工作以灾害分析评估为主,野外调查结果和客观灾情信息相互融合,使野外技术人员对地质灾害的发生和地震场地情况有更全面的了解。在以往的地质灾害监测工作中,由于震后周边环境恶劣,容易对现场工作人员的生命安全造成威胁,部分影响因素具有突发性特点,最终监测结果的准确性无法得到充分保证。因此,在实际工作中,应该充分发挥无人机遥感的作用,进行实际分析。比如汶川地震中,相关技术人员利用无人机航拍的照片与战斗队形前方的图像进行对比,从而拍摄出清晰的灾情图像。通过无人机遥感可以有效收集汶川地震中北川县的灾情信息,便于技术人员进行综合评估。然后通过对图像的解读和分析,了解这次地震的受灾程度,也可以总结实际工作经验,提高地质灾害的防治效果和水平。此外,还可以为地震救灾工作提供重要信息,使现场救援人员通过无人机遥感从四面八方了解救援现场的情况和可能发生的突发问题,从而最大程度地保障现场救援人员的生命财产安全。此外,地震灾害发生后,重要的是进行快速航拍,获取道路受损信息,进而做好数据共享和收集工作,为后续抗震救灾工作打下坚实基础。可见,无人机遥感中的地震灾害监测已经得到了广泛的实施。与以往的地质灾害监测相比,它不仅具有精度高的特点,而且有助于在短时间内获得准确的数据,便于工作人员上传到网络,使相关地区的部门工作人员更全面地了解本地区的地震情况,制定应急预案和救援措施,最大限度地保障人民生命财产安全。在无人机遥感实施过程中,需要严格遵循相关工作流程和标准,更加有序地开展日常工作。值得注意的是,如果在实际执行过程中无人机不在视线范围内,可以通过地面控制平台获取相关信息,通过信号传输实时反馈无人机的位置。无人机执行拍摄任务后,应立即自动关闭遥感设施,按照事先设定的路线返回控制台,并根据管制员的指令自行着陆。无人机着陆后,需要全面提取无人机的数据,利用数据分析软件对影像数据进行全面分析研究,全面了解本地区的地震灾情和后续救援的主要思路,提高地震救援的效果和水平。

结语

在当前的地质灾害监测工作中,无人机的应用不仅有助于实现技术创新和创造,也有助于节省地质灾害中的投入成本。在实际工作中,要加强无人机技术的应用,根据自身功能支持实际地质灾害分析的有序实施,同时还需要加强对技术和设备的投入力度,从而使得无人机遥感技术应用效果能够得到有效提高。

参考文献

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[3]王伟.低空无人机遥感在水利工程测绘中的应用研究[J].中国高新科技,2019(6):11-12.

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