卫星遥感技术在地震灾害中的应用

杨雅杰 刘晓枫 裴振 王俊人 韩斌

摘要：地震所带来的地质灾害危害重大，重大地质灾害往往造成大量人员伤亡，而且还影响着地区的社会和经济发展。通过卫星遥感技术的应用，可以对震后地质灾害进行调查和监测，并采取有效的预防和控制措施。对此，本文首先分析了卫星遥感技术的原理和卫星遥感技术的应用，然后对其具体应用在地质灾害调查、监测和防灾中进行了深入研究，以供参考。

关键词：卫星遥感技术;遥感数据;地质灾害;地震

分类号：P962;TP79

前言

我国是全球地震活动最强烈和地震灾害最为严重的国家之一，随着人类社会和经济的不断发展，人类对地球探索的逐步深入，未来发展所面临的挑战也是巨大的。地震、滑坡、泥石流等自然灾害已经成为人类面临的亟需解决的问题，解决这些问题需要研究地球本身极其复杂的成因。随着人类进入信息社会，计算机技术，地理信息系统技术和卫星遥感技术正在迅速发展，并且提出了诸如信息科学，环境科学和系统科学的科学理论。这些技术和科学理论在实践过程中逐渐融合在一起，形成了研究地球空间信息科学的机构，该机构监视地球物质流、能量流和信息流的变化。新科学正在全面研究地球的资源和环境，并获得有关地球四个主要圈（岩石圈，水圈，大气层和生物圈）等变化的信息。其中，卫星遥感技术在减灾救灾方面有着传统方法不可比拟的优势，也将发展成为未来灾害监测与损失评估的关键支撑技术。

一、卫星遥感技术的应用

1、背景数据的采集

常态条件下主要利用高分辨率光学卫星对地震多发易发区域开展定期监测，生产制作本底影像数据，并进一步识别提取居住区、建筑物和交通道路、学校、医院等重要基础和公共服务设施等专题信息，便于掌握和及时更新承灾体信息，为地震应急监测做好数据准备。

2、遥感数据采集

发生地质灾害时，虽然采用遥感传感器进行监测，但容易受到地形条件和天气的影响，难以获得准确的地质数据。在这方面，可以应用多种传感器，并且有两种类型的数据源，一种是SAR卫星和光学卫星遥感图像，另一种是SAR和光学航空遥感图像。对于遥感影响数据，可以使用高空遥感飞机，低空遥感平台，直升机等进行收集。

3、遥感数据的分析与处理

在使用各种先进技术和设备获得原始遥感图像数据之后，为了获得准确的三维图像数据，还需要对原始图像数据进行除云，图像增强，镶嵌，裁剪等操作。以获得易于分析的正交遥感图像。另外，有必要使用DEM软件基于测绘单元提供的轮廓和高程点创建数字地面高程模型（DEM），然后使用3D可视化技术创建3D遥感图像模型。

二、遥感动态监测过程

遥感动态监测过程分为三个步骤：数据预处理，变化信息检测和变化信息提取。数据预处理是为了排除以下因素引起的差异信息：传感器类型的差异，采集日期和时间的差异，图像像素单位的差异，像素分辨率的差异，大气条件的差异以及测量精度的差异。图像配准。变化信息检测首先使用基于超像素分割的随机森林分类方法对两幅图像进行分类，然后对分类结果进行比较。通过比较结果提取更改信息以进行统计分析。为了获得多时相遥感图像的变化分布和变化过程，采用了基于超像素的分类方法。主要步骤如下：1、对两个不同时相的卫星数据进行SLIC超像素分割，得到超像素分割结果;2、从生成的超像素中提取特征。提取的特征分为两类，即光谱特征和纹理。特征;3、基于历史标签数据训练随机森林分类模型;4、根据超像素的特征对超像素进行随机森林分类，分别得到两个阶段的分类结果;5、对两个阶段进行分类将分类结果叠加以获得最终变化检测结果。

该方案的优点是：1、所使用的SLIC超像素分割算法是有效的;2、與基于像素的分类方法相比，基于超像素的分类可以大大减少分类时间;3、与基于对象的分类相比，与该方法相比，不需要大量的实验分割参数，基本没有分割不足的现象，减少了分割不足造成的分类错误。4、基于分类的变化检测可以准确地检测出不同时间阶段和地点的变化过程。有利于后续使用。

三、卫星遥感技术在地震灾害调查中的应用

1、地震快速评估调查

重大地震发生后灾区面积和影响范围较大大、带来的破坏力强、灾情错综复杂等特点，灾区道路中断情况较为广泛，单靠地面人员前往调查往往难以在较短时间内快速全面的获取灾情信息，这时遥感技术就起到了非常关键的作用。地震后会造成大量的建筑物坍塌，利用灾后遥感监测影像，通过与灾前背景影像进行对比，针对不同目标和影像利用变化检测的方法识别并提取地震造成倒塌建筑物、中断的桥梁和道路、滑坡和堰塞湖等次生灾害的分布及临时安置点帐篷的分布等信息，相关分析结果可为地震救援、物资运输和应急救助提供参考。

2、地震后突发地质灾害监测

地震后往往发生突发性地质灾害，此类灾害具有突发性，可能给该地区造成二次破坏，并影响到该地区的生态环境。为了对突发的地质灾害采取有效的预防和控制措施，应在受灾地区进行全面详细的调查研究，评估区域地质灾害风险，以得到准确，完整的灾害预报，为土地资源的规划利用，灾后重建提供了可靠的依据。在突发地质灾害监测中，卫星遥感技术的应用具有明显的优势。收集和整理从预报中获得的信息，将有助于有关部门提前部署防灾工作。在具体的监测过程中，结合实际情况，可以结合多次成像，多平台卫星卫星遥感技术和计算机数字高程模拟系统，对区域突发性地质灾害的发生过程和实时变化进行模拟和分析，进行全过程监控，通过监测分析了解地质灾害的发生地区和受灾地区。

3、地震防范与监测

我国的地震灾害频发，地震灾害的诱发因素很多。通过对各种诱因的分析，发现其实质是由地壳破裂引起的。当地壳破裂时，其内应力累积并挤压表层。挤压到一定程度后，内部应力会释放能量，但地面的表层无法承受很大的压力，因此会破裂。在释放能量的过程中，还可能诱发泥石流和滑坡等地质灾害。在地震灾害监测中，利用卫星遥感技术对地震灾害进行了精细化研究，并采取了及时的预防和控制措施，避免了二次地质灾害的发生。

4、与塌方有关的地质灾害调查

坍塌的地震后常见的地质灾害害之一，三维成像可以通过卫星遥感技术的应用来进行。特别是在坡度为45°〜80°的陡坡地区，可以分析塌陷面的参数。例如，要对地质结构，土地颜色和树木稀疏性进行外部成像分析，请首先通过批准的数据信息对整个映射的三维图像进行特征转换，然后再分析遥感图像所呈现的特征机制、区域地理构造、当前发生地质灾害的可能原因。如果植被覆盖较小，则卫星遥感技术将在具体测量中将其定义为明显的灾区，然后根据地理结构特征，分析不同自然环境和人为因素影响下的当前区域。

四、卫星遥感技术在地质灾害监测中的应用

1、灾区划分

在地质灾害研究中，通过卫星遥感技术的应用，可以科学合理地划分发生地质灾害的地区。地质灾害包括泥石流，滑坡，塌方等，在较短的时间内，其影响范围会扩大并形成灾害群，造成严重的不利影响。因此，有必要对发生地质灾害的区域进行准确划分，并有针对性地采取控制措施，以确保处理方案发挥重要作用。通过卫星遥感技术的应用，可以对地质灾害发生区域进行全面监测，并用不同的颜色和形状来描绘地质灾害发生地点，以便相关人员能够识别出地质灾害的类型。在地质灾害的监测中，可以利用卫星遥感技术清晰地显示出地质灾害的形式、特征和规模。同时，它还可以对地质灾害进行全面而详细的分析，对已经发生的地质灾害和潜在的地质灾害进行调查研究，然后准确地找出分布区域，形成原因，发生规模等。地质灾害。确定地质灾害风险区域后，可以采取有效的地质灾害预防措施，提高监测效率。

2、监控灾害

动态地质灾害是由地质体缓慢蠕动引起的。地质灾害体蠕变率较小，稳定性高。如果地质灾害主体突然发生很大变化，将发生严重的灾害事故。因此，在地质灾害监测中，应合理运用卫星遥感技术对地质灾害的蠕变过程进行全面监测，以确保及时获得准确的数据，从而为控制地质灾害提供可靠的参考。在地质灾害发生之前，可以及时发布预警信号，指导人员合理疏散，最大限度地减少地质灾害造成的损失和人员伤亡的可能性。

3、灾后评估

地震发生后，有关工作部门需要广泛收集地震灾害的有关信息和数据，并对灾害的影响进行科学合理的评估，以有效减少地质灾害造成的不利影响。过去，卫星遥感技术的发展水平相对较低。在灾后评估中，仍然采用传统的人工调查方法进行调查和监测，不仅使用成本高，而且工作效率相对较低。如今，卫星遥感技术的发展水平不断提高，已广泛应用于地震灾害领域。在灾后评估方面，可以使用卫星遥感技术代替传统的人工勘探方法，以获得有关地震灾害的全面、准确的信息，并据此为灾后评估提供可靠的参考。

五、卫星遥感技术在地质灾害防治中的应用

1、滑坡处理

滑坡地质灾害相对破坏严重，在地质灾害的防治中，应熟悉滑坡地质灾害的发生原理，然后进行详细分析，以保证地质灾害的预测，评价和管理的科学性。通过将卫星遥感技术应用于滑坡地质灾害的治理，有可能对滑坡灾害的发生过程进行定量分析和定性研究，从而充分把握灾害的发展。

2、泥石流控制

由泥石流引起的地质灾害的主要原因如下：首先，表层结构包含疏松而丰富的固体物质。二是区域性强降雨天气;第三，陡峭的纵坡沟床。在监视泥石流灾害时，很难确认航空照片。因此，可以将卫星遥感技术应用到泥石流地质灾害的防治中，确定沉积区，供应区的识别，通过区等，并据此制定防治计划。

六、结束语

综上所述，本文主要对卫星遥感技术在地震以及地质灾害调查，监测与预防中的应用进行了详细的研究。卫星遥感技术的飞速发展和其技术水平的不断提高，而我国地质灾害发生的可能性相对较高，难以用人工方法来预测，预防和控制突发性地质灾害。因此，必须利用卫星遥感技术科学合理地控制地质灾害的预报，并对灾害发生地区和灾后影响进行全面监测，并采取合理的预防和控制措施。预防和控制定性灾害的遥感应用监测主要用于识别和确定潜在的地质灾害区域。目前，我国已对我国高发地质灾害地区的121万平方公里SAR数据进行了标准化预处理，并完成了对某些地区潜在地质灾害的识别工作。当前，世界正处于卫星遥感技术快速发展的时期。未来遥感卫星的数量和类型将大大增加，这将极大地促进地震和其他灾害应急监测能力的提高，并努力充分发挥卫星在地震应急监测中的应用。应努力在最大程度上满足我国新时期应急管理工作的新要求和新任务。

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