基于TM遥感影像的永州市泥石流地质灾害调查

王浩 陈浩 曾晶

摘 要：文章以Landsat7影像作为主要数据来源，对永州市典型泥石流发生前后地段进行综合分析，总结出一套适用于永州地区的泥石流判识标志。

关键词：泥石流；TM影像；判译标志；永州市

泥石流就是在山区沟谷或山地坡面上，通常存在一定的高差的地区，因为降水或其他的自然灾害而引起的一种挟带大量泥沙及石块等固体物的固液流体，通常伴随着山区激流而爆发。泥石流的爆发，通常都伴随着大量的流体和物质，能在短时间内造成巨大的破坏。本研究的主要目的就是通过分析和比较永州地区的泥石流发生前后的遥感影像，总结出一套能够适用于永州地区的泥石流判识标志，为永州地区对泥石流防灾减灾提供便利。

1 国内外研究现状

1997年，印度鲁尔基大学经过对卫星图像和数字地形模型和多源数据采集数字地质图，引入滑坡的风险系数。在喜马拉雅山麓地区的滑坡灾害危险性区划，获得了滑坡灾害危险性分区图[1]。2004年，乔彦肖等[2]在分析泥石流灾害发育条件、主要因子的基础上，通过结合遥感信息模型理论和方法。提出了一种新的模型—泥石流致灾系数遥感信息模型，用于预测泥石流灾害和区划泥石流灾害危险地区。2005年，澳大利亚的研究人员梅特涅联合瑞士学者劳伦兹与拉杜[3]对遥感技术在山区地质灾害危险性评价和空间系统的预测探讨。认为将应用于遥感数据的滑坡，泥石流等灾害准确，具有较高的实用。

2 研究区与数据预处理

2.1 研究区概况

永州市位于湖南省南部，三面环山、向东北开口为马蹄形盆地。境内地貌复杂，山岗和盆地交错分布，河流与溪水纵横交错。其境内山地面积广阔，主要有九嶷、四明山和阳明山。此三大山及其支脉构成了两个半敞开型山间盆地，永州市地貌复杂多样，以丘陵和山地为主。永州全域有中山、中低山和低山总面积11 044.533 km2，占永州市总面积的49.5%。平原面积3 191.133 km2，岗地面积3 979.133 km2，丘陵面积3 243 km2，水面880 km2，各占总面积14.29%，17.81%，4.51%和3.94%。

2.2 数据源及预处理

本研究选用来源于马里兰大学免费提供的，成像于2009年10月31日的Landsat7遥感影像。相较于Google earth提供的图像，Landsat7遥感影像更便于图像的处理和分析，Landsat7陆地卫星成像于1999年4月15日，较之其他陆地卫星，Landsat系列卫星数据的质量和连续性具有明显优势，中国遥感数据的主要来源就是Landsat系列卫星。

2.2.1 辐射校正

辐射校正主要的目的是消除或减弱传感器获得的测量值与光谱辐射亮度间存在的差异。传感器灵敏度、太阳辐射和大气影响是它的主要影响因素。包括两个部分：辐射定标和大气校正。为了消除传感器带来的误差，得到正确的辐射亮度值，需要进行辐射定标，将传感器记录的无量纲的DN值转换成具有实际物理意义的辐射亮度值或反射率。辐射定标完成后，即可开始大气校正。大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，以便获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数。目前，常见的大气校正方法有直方图匹配法、不变目标法、辐射传输模型法、综合大气校正法、参考值大气校正法等。

2.2.2 图像融合

图像融合是将多源信道所采集到的关于同一目标的图像数据经过图像处理和计算机技术等，最大限度地提取各自信道中的有利信息，最后综合成高质量的图像。

图像信息融合的基本原理和方法。不同的遥感数据具有不同的空间分辨率、波谱分辨率和时相分辨率，将他们各自的优势综合起来。不仅使各信息化应用范围并大大改善，遥感图像精度也大大提高[4]。融合后研究区遥感影像如图1所示。

不同类型遥感影像之间的融合，必须具有3个条件[5]：（1）融合影像数据包括不同空间和光谱分辨率。（2）融合影像应是同一区域。（3）影像应准确配准。

融合影像须具备以下3种性质[6]：（1）影像被降解到它原本的分辨率时，必须与原影像一致。（2）影像应尽量和高分辨率影像的空间分辨率一致。（3）影像的光谱特性应和多光谱影像相统一。

3 遥感影像的地质解译及分析

本文选用的数据源为Landsat7于2009年10月31日拍摄的遥感影像，为了分析泥石流发生前后的影像区别，特通过查阅资料了解，2009年前后曾发生过3次典型泥石流灾害，分别为2008年6月13日道县洪塘营乡东江脚村良木树自然村泥石流，2010年7月29日永州市双牌县塘底乡刘家寨村泥石流和2010年8月7日零陵与双牌交界处分水岭泥石流。主要是通过泥石流的形态判识标志来对泥石流所在区域进行识别。由遥感影像的假彩色图像可清晰分辨出该区域的三大泥石流形态区域，形成区呈现为椭圆形，流通区呈现为“V”字形，堆积区大致呈现为弧形。永州市位于湖南省的最南部，地质环境背景条件复杂、地质灾害多发、减灾工作需待提高的地区之一。通过对泥石流发生前后的遥感影像进行分析比较，总结出一套适用于永州地区泥石流潜在区域判识标志，以零陵与双牌交界处分水岭为例，如表1所示。

通过运用永州泥石流判识标志对永州地区进行分析，可以解译出泥石流的潜在区域。如是，可以在泥石流发生前做好防灾减灾的相应准备，以减少人员的伤亡和财物的损失。

4 结语

本文通过分析比较永州市泥石流发生前后遥感影像，得出如下结论。（1）解译出三处泥石流潜在或存在区域：零陵與双牌交界处分水岭、永州市双牌县塘底乡刘家寨村和道县洪塘营乡东江脚村良木树自然村。（2）总结出一套适用于永州地区的泥石流判识标志，形成区的特征呈现长条状或椭圆状，植被镶嵌其中，但覆盖率低；流通区呈喇叭状，靠近堆积区的部分可能呈“U”形；堆积区呈扇形，新堆积区无植被，老堆积区呈零星态，纹理均匀、光滑。

[参考文献]

[1]GUPTA P，ANBALAGAN R.Slope stability of their dam reservoir area，India，using Landslide Hazard Zoning（LHZ）mapping[J].Quarterly Journal of Engineering Geology，1997（30）：27-36.

[2]乔彦肖，邓素贞，张少才.冀西北地区泥石流发育的环境因素遥感研究[J].中国地质灾害与防治学报，2004（3）：106-110.

[3]GRACIELA M，LORENZ H，RADU G.Remote sensing of Landslides：an analysis of the potential contribution to geo-spatial systems for hazard assessment in mountainous environments[J].Remote Sensing of Environment，2005（98）：284-303.

[4]张冰.浅谈遥感图像增强的处理[J].防护林科技，2006（2）：51-56.

[5]刘汉湖.遥感图像数字处理技术在断裂带信息提取中的应用—以扬子地台西南缘冕宁—西昌一带为例[J].地质找矿论丛，2006（2）：135.

[6]徐进伟.基于小波变换的数字图像融合研究[D].成都：成都理工大学，2012.