遥感技术在地质灾害调查与评价中的应用研究

高 娟，李明曦，方 攀

(河南省地质矿产勘查开发局 第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000)

遥感技术属于一种新兴的高科技手段，并且作为当代高新科技的重要组成部分，具有非常多的优势，比如优良的时效性、丰富的信息量和较强的宏观性等。正因为其优势特点，在诸多方面发挥重要作用。尤其在地质灾害调查中使用遥感技术能够提供重要且丰富的信息数据。发展至今，遥感技术在地质灾害分析、调查、评估和预警等方面发挥着不可替代的作用。随着遥感技术的不断使用和改进，高精度卫星遥感技术在地质灾害调查和评价中得到了重要的使用价值，通过使用遥感技术能够更加全面地掌握地质灾害发生的可能性和发生之后的规模程度等，通过遥感技术获得的信息数据有利于人类做出更加科学合理的整治计划。本文为了降低地质灾害对人类的影响程度，在地质灾害调查和评价中使用遥感技术，增强调查和评价的准确度，为人类做出合理决策提供科学准确的依据。

1 地质灾害调查和评价的必要性

在地质灾害调查和评价中使用遥感技术具有必要性，主要表现在3个方面。

(1)有数据表明，全球每年因为地质灾害造成的经济损失达到了国民生产总值的5%，可见经济损失非常大。另外，由于我国的地质环境较为复杂和人为因素等原因使得我国的地质灾害频发，尤其是地质灾害中的崩塌、泥石流和滑坡等发生频率高、影响较大。并且有数据表明，我国在所有灾害损失中地质灾害造成的损失占据35%。正因为地质灾害的影响较大，急需使用高精度的遥感技术手段进行地质灾害调查和评价，从而做好灾害预防工作；

(2)我国现代化进程不断加快，各种工程建筑加快其建设步伐，由于地质灾害的频发，限制了工程建设的发展步伐，影响到了我国的经济发展和人类进步，所以对地质灾害进行调查，降低对工程建设的影响具有重要意义，在一定程度上能够加快我国经济发展的速度；

(3)遥感技术在不断改进过程中，已经具有高精度测量的优势，应用到地质灾害调查和评价中能够提高工作效率和准确度，有利于对地质灾害的全方位了解，能够给人类提供准确的信息数据，为人类做好相关决策提供可靠依据。

2 地质灾害调查和评价使用遥感技术的可行性

通过上述分析，我们了解到地质灾害频发，对人类的生活和生产造成的后果非常严重，非常有必要进行地质灾害调查和评价，而且亟需使用遥感技术进行地质灾害调查。在地质灾害调查和评价中使用遥感技术的可行性主要表现在3个方面。

(1)遥感技术作为地质灾害调查的基础。在我国山区比较多，山体斜坡移位造成的地质灾害不断发生，在石油、建筑、煤炭等需要对地面进行开挖的工程也会引起地面变形从而造成地质灾害，很多原因都会造成地质灾害的发生，归根结底可以概括为人为因素和自然因素引起的地质灾害。对于灾害的处理，我国多年实行以防为主、防治结合、综合治理、全面规划的政策方针。在执行防治工作之前，只有全面掌握灾害发生的成因、类型和形态，才能有的放矢，做好科学合理的决策。以前由于科学技术条件有限，只能使用简单的仪器，通过人工完成地质灾害调查工作，但是这种方式精确度不高，而且工作效率非常慢，还存在工作人员受伤的可能性。自从遥感技术的发展和使用，结合现代化测绘技术，能够从卫星图片上获取地质灾害的各种情况，给决策者提供更多准确有益的信息数据。所以使用遥感技术属于地质灾害调查中的基础，能够提高调查的精确度和效率；

(2)遥感技术在地质灾害调查中的经验积累。我国地质灾害调查使用遥感技术的时间虽然相对于国外发达国家较短，但是在后期，我国在遥感技术上投入了大量精力和支持，使得遥感技术发生了非常快的进步，距今遥感技术已经有了30多年发展，在地质灾害判读、分析和制作图像等多个方面已经取得了比较成熟的经验。不仅能够获得精度非常高的遥感数据源，而且随着计算技术的不断发展，遥感数据的处理利用技术也得到了快速发展。并在实际的应用中进行了地质灾害分区和定量的灾情等级评价，完成了地质灾害成因分析和发展趋势的预测；图1即为汶川地震前后局部遥感影像，从图像中就可以分析出地震的相关信息数据。正因为对遥感技术的不断改进和发展，虽然应用时间不算长，但是我国已经掌握了各类地质灾害的遥感影像特征，在解译地质灾害的方法上比较成熟，具有丰富的经验，使得遥感技术应用到地质灾害调查中成为可能；

那你想要什么？孙东西，你知道吗？为了你这个位置，我东挪西借花了整整6万块钱，差点连身子都赔进去了。颖春大声嚎了起来。

图1 汶川地震前后局部遥感影像[8]Fig.1 Local remote sensing images before and after the Wenchuan earthquake[8]

(3)遥感的特点为地质灾害调查提供可能。在地质灾害调查中如果使用传统的方式，不仅需要消耗大量的人力、物力和材料，而且难以做到大面积地调查，并且不能做到实时性调查；另外，还不能够保证数据信息的真实性和有效性。但是遥感技术宏观性强，能够实现实时获取信息数据，而且获得数据信息丰富、准确度高，能够完成地质灾害预警和调查工作。此外，使用遥感技术不会受到天气的影响，它可以穿透云雨进行实时地质灾害调查，能够为防灾、救灾提供准确的资料，能够应用到地质灾害调查和评价中。

3 遥感技术地质灾害调查的主要内容

在地质灾害调查中使用遥感技术的能够发挥比较重要的作用，使用该技术于地质灾害调查中的主要内容表现在4个方面。

(1)孕灾环境调查。在地质灾害中使用遥感技术调查地质灾害孕灾背景属于地质灾害调查中最为基础且重要的工作内容。孕灾环境可以根据不同原因划分为几种类型，比如气象原因包含暴雨等、生态破坏原因包含水土流失等、地形原因包含地表坡度等、地质原因包含岩体破碎等、人为原因包含工程建设等。这些不同类型的孕灾环境能够通过遥感技术结合气象卫星，从而获得气象环境资料及其数据，有利于对引发灾害的概率进行评价。然后遥感技术还可以结合陆地资源卫星和人工勘查信息，能够对孕灾环境的其他方面进行调查，比如地质和地形等，从而能够调查和评估孕灾环境；

(2)灾害实情调查。在地质灾害中通过使用遥感技术能够对灾害进行实情调查，该项内容对于该地域来讲非常重要，能够及时了解到灾害的实际情况。当一个地区发生了地质灾害，从而能够反映出该地区存在不良的地质情况，为了对该地区进行调查，通过使用遥感技术获取的图像，其图形状态和周围环境的地质成像差异，确定出二者的范围，有利于了解该地域的灾害实情。而且通过使用遥感技术进行地质灾害调查，获得相关图像之后，根据颜色、范围和形态等条件对图像进行解读，能够确定灾害的位置，该作用有利于地质灾害的预防；

(3)灾害监测和预警。地质灾害发生的过程往往是一个缓慢蠕动的慢动作，并不会一触即发，地质灾害体的蠕动速度非常小，如果发现其速度突然变大，很有可能将会发生地质灾害。正因为这种特点，能够使用遥感技术中的全球卫星定位系统对地质灾害进行实时动态监测，这种定位监测系统的精度非常高，能够达到毫米级，在检测过程中如有任何问题能够及时地反应出来，从而能够实现地质灾害的预测、预报和报警工作；

(4)灾害评估。地质灾害不断发生，造成区域内人员伤亡和经济损失，还会影响到土地、水域和森林等自然资源的毁坏，会造成建筑倒塌和交通损坏，影响到人类的正常生产和生活。做好开展地质灾害救援工作的前提在于能够全面综合评估地质灾害，然后根据实际的地质灾害情况合理地进行人员分配和救灾物资分配。通过使用遥感技术能够获得灾害发生的范围，还能够了解到相关工程的情况，并且对于工程设施和自然资源毁坏的情况进行调查和评估，从而能够科学、合理地开展和制定救援工作计划。所以使用遥感技术进行灾害评估能够为抗灾、救灾工作提供准确的依据。如图2所示即为某地域山体滑坡形成的堰塞湖。

图2 上体滑坡形成的堰塞湖[9]Fig.2 Dammed lake formed by upper body landslide[9]

4 遥感技术在地质灾害中的应用

为了突出遥感技术的实际应用价值，将其应用到某地区的地质灾害调查和评价中，该地区可能会存在崩塌、滑坡、地面塌陷、泥石流的地面沉降等地质灾害。

4.1 遥感数据源和遥感图像处理

使用的图像为航空遥感图像和高精度遥感图像，能够获得真实的地质面貌。数据源获取之后需要对其遥感图像进程处理，其中包含的工作内容比较多，比如对波段进行选择、校正数据、多景影像镶嵌、数据融合和图像增强处理等。

4.2 地质灾害遥感解译

地质灾害遥感解译主要对滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡进行地质灾害解译，其中滑坡地质灾害能够在遥感图像上通过典型地貌特征进行识别，首先是根据滑坡的形态进行识别，然后根据滑坡的几个要素进行识别。崩塌地质灾害能够在遥感图像上通过发育的地貌位置和堆积物特征进行解译，崩塌和滑坡都属于斜坡变形破坏的一种，新发生的崩塌从遥感图像上观察崩塌壁多呈现浅色调，并且这种地质灾害通常发生在地形陡峭的地段。泥石流地质灾害解译首先要从其图像上对沟谷的坡降比进行解译，然后再看其沟谷的沟口存在条形或者扇形堆积物，最后再判断沟谷汇水流域有没有存在大量松散堆积物，从而能够判断泥石流地质灾害的发生情况。不稳定斜坡能够在遥感图像中看得比较清楚，根据其相关特征即可进行判断，属于地质灾害的隐患点。

4.3 地质灾害解译结果

通过遥感技术对地质灾害进行调查，一共解译出地质灾害和不稳定斜坡点165处，具体如表1所示，其中不稳定斜坡出现的频率最高。

表1 地质灾害解译结果Tab.1 Interpretation results of geological disasters

4.4 地质灾害空间分布解译

(1)地质灾害与地形、地貌的分布关系。该地区的地质灾害为崩塌、滑坡和泥石流，所以在地质灾害空间分布解译上只对这3种地质灾害进行分析。根据该地区的海拔，将其分为平原地貌、丘陵地貌和低山地貌，然后分析每个地貌中的地质灾害及其与海拔高程之间的关系。通过分析统计之后，发现地质灾害主要发生在丘陵地貌，一共存在96处。出现这种现象的主要原因在于该地域存在厚坡残积层，而且该地域的人类活动比较大，存在过度开垦、植被破坏等现象，所以容易发生地质灾害；

(2)地质灾害与工程岩组的分布关系。通过调查分析之后，发现地质灾害点主要分布在松散岩类岩组和块状坚硬侵入岩组中，一共包含103处，这两处地方中分别存在68处和35处。出现这种现象的原因在于岩石的结构和构造，因为在块状坚硬侵入岩组中，存在比较厚的风化层，松散岩类岩组中分化层也存在，由于风化层的孔隙度比较大，所以地表径流容易入渗，继而造成风化层含水率变大，容易发生地质灾害；

(3)地质灾害和地质构造的分布关系。通过分析之后，大量的地质灾害主要分布在大断裂构造带的上盘和下盘，并且其展布防线基本和断裂构造带的方向一致，从而能够说明地质灾害受到地质构造活动的影响比较大，首先是地质构造活动能够控制地貌的形成发育，其中丘陵地区和低山地区容易发生地质灾害；然后该地质构造活动能够改变岩土体的结构，使之容易发生地质灾害。

通过上面的实例分析，将遥感技术应用到地质灾害调查能够了解到该地区地质灾害在空间分布上的地域性不是很明显，从观察分析，大部分地质灾害主要分布在丘陵地貌。该地区通过遥感技术的使用了解到一系列地质灾害的发生，为了降低地质灾害对人为的影响，有必要建立相关组织机构和指挥系统，对不合理的工程经济活动进行控制，加强和规范相关地质灾害的调查、检测和预警工作，尽可能降低地质灾害的发生。其实该地区并不止上文分析的3种地质灾害和不稳定斜坡，可能还会存在地裂缝等情况，但是由于遥感数据分辨率受限，所以只对其中规模比较大的几种地质灾害进行了分析。

5 结语

综上所述，我国地质灾害不断发生，已经对人类的经济和生命造成严重的影响，通过使用遥感技术，能够对地质灾害进行调查和评价，其中能够获得丰富的信息数据，能够对地质灾害成因进行分析，能够对地质灾害进行实时在线监测，可以对地质灾害起到预防和预警的效果，为人类做出科学合理的防灾、救灾工作提供了相当大的价值。遥感技术在不断的发展过程中已经取得了非常优异的应用效果，并且在不断发展和应用过程中遥感技术将会得到进一步的改进，为人类的发展提供更多支撑。