遥感技术在地质灾害方面的应用

江佳琳

遥感技术是根据电磁波的理论，运用各种传感仪器对远距离目标辐射和反射的电磁波信息进行收集、处理并成像，探测和识别地面各种物体的综合技术。遥感技术、地理信息系统和全球定位系统通称为“3S”技术，用于建筑物、沙漠、水体、农作物、森林植被的动态监测。近年来，随着高分辨率卫星的应用和地理信息系统的完善，遥感技术在国民经济建设和社会发展中起着重要的作用。

1 遥感技术

无人机技术的应用，可以针对生态环境景象和信息环境的景象进行信息采集。然后，通过针对影像进行处理，可以直观展现生态地表的景观动态与变化规律。与此同时，可以收集生态景观变化、地势变化以及自然资源受损等信息。通过分析其变化规律，了解所在片区生态环境的特征和变化规律。根据目前我国遥感技术的研究现状可知，通过遥感技术，不仅能够针对土地和水环境数据进行采集，而且还可以采集大气环境中的精准数据信息。在传统的生态环境保护数据信息采集中，因为信息不够准确、定位差等问题限制了其发展。随着生态环境的改变，如果还是使用传统的生态信息数据采集模式，就很难适应现在的生态环境发展实际需求。借助遥感技术获取高清的图像，更有利于地图外业分析调查工作的开展。

2 无人机技术相较传统勘测模式的优势

通过卫星遥感获取的影像数据更新速度缓慢并且数据的分辨率较低，因此目前矿山勘测以人工实地勘测为主。实地勘测获取的数据需要利用计算机辅助软件进行处理才能作为有效数据，指导矿山修复工作的进行。随着矿山修复面积的扩大，需要处理的数据量就会增大，通过传统方法处理数据的效率就会降低。表1 对比了人工勘测、卫星遥感及无人机遥感采集数据的优缺点。新型的无人机遥感技术可以弥补传统测量模式的不足。无人机通过搭载各种类型的传感器可以获得实时强的高分辨率影像数据，并且可在其基础上解译出更加全面和完备的信息，从而提高数据采集的效率。另外，通过无人机获取的数据可以快速构建三维可视化模型，进而更加真实地再现矿山生态环境实际情况。无人机系统的推广及应用成本较低，与卫星遥感系统相比更容易被人接受，无人机还具有危险性小，操作简单的优点，可以进行实时操作。由于矿山生态修复方案的制定以大量精度高、实时性强的地形地貌数据作为基础条件，但是废弃矿山多具有面积大、地形复杂、生态问题多等特点，因此快速获取当地生态环境的相关数据，是进行矿山生态修复的关键。无人机遥感技术可以获得分辨率高、实时性强的图像数据，可以直观地反映矿山真实的地形地貌和环境问题，并且在采集数据的过程中，基本上不需要人工实地勘测从而极大提高勘测效率。但是，无人机遥感技术的发展时间相比传统探测方式而言较短，其相关理论技术的发展比较滞后，各个领域对无人机的应用仍处在初步阶段。同时，能对无人机遥感技术产生影响的因素较多，比如在风力强劲的环境下，无人机飞行的稳定性无法保证，这将很大程度上影响数据准确性。

表1 人工勘测、卫星遥感及无人机遥感采集数据对比

3 地质灾害

①矿井突水地质灾害特征。在进行煤矿开采过程中，矿井突水事故时有发生，其会影响煤矿开采效率。如果矿井出现突水地质灾害，不仅会对井下人员生命安全造成威胁，同时也会影响矿井的正常生产。实际上，矿井突水地质灾害具有水势凶猛、涌水量大和损失大等特点，因此需要采取有效措施给予预防和解决。②地面沉降地质灾害。在地下煤矿被开采过程中，地面沉降地质灾害一般是指采空区周围原始地应力平衡被破坏，诱发地应力重新分布，直至地应力重新平衡为止。通常情况下，在地应力重新分配直至平衡阶段，会诱发矿井周围地下岩层和地表岩层发生变形、移动甚至开裂问题。

4 我国地质环境的现状

我国很多地质环境都属于露头矿山的类型，因此在开采中容易发生泥石流、地面塌陷、山体滑坡等安全事故。长期的开采工作，会极大地增加周边地质灾害的发生率，不但会造成制备大量破坏，影响生态环境，还可能引起道路损害、建筑塌陷等不良现象。另外，对于周边居民的日常生活及生存环境，也有着很多不良的影响。由于我国地质环境总体情况不理想，在开采过程中管理控制不到位，导致很多固体废弃物的产生，造成了比较严重的环境污染，同时也占用了大量的土地。甚至还有一些地方性小型私营开采企业，由于地质环境的影响和技术条件的限制，也增加了很多安全事故或污染情况的发生。因此，总体来说，我国的地质环境，是处于一个不稳定的状态。

5 遥感技术在地质灾害方面的应用

5.1 研究区概况

某县人类工程活动强烈，受降雨、地震及切坡等不合理人类工程活动的影响，境内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害呈现易发、突发等现象。地质灾害对人民生命财产安全造成了较大的威胁和危害，并在一定程度上制约了县域社会经济发展，因此，急需开展地质灾害隐患识别、灾害调查与地质灾害工程治理等工作，其工作区具体情况见图1。

图1 研究区范围及区域断层构造示意图

5.2 结合矿山地质信息提取

矿井地址信息与矿井灾害的发生有一定的关系。长期开采引起的内部结构破坏是造成矿山灾害的主要原因。或是地壳运动造成形态变化等。这些地质因素变化可能是长时间积累造成的，或是一次开采中过度所致。应用遥感技术，获取相应的地址信息图像，了解潜伏地质构造及活动构造情况，明确矿区地貌情况及地质条件等。在此基础上，合理调整开采方案，从而避免开采过程中发生塌陷等事故。在地质信息当中，需要对不同结构线性、位置等加以了解，从而更好地应用遥感技术分析矿山地质条件。通过遥感技术获取充足的矿山地质信息，从而保证矿山开采的合理性。

5.3 地质环境的预警

遥感技术在地质环境调查是一个重要的因素,根据地质环境的主要特点是结合区域预警、地质灾害更频繁,全面管理,在这个过程中,需要结合地质环境实现预警装置,遥感技术是通过远程控制来防止矿区,预防的改善还可以达到矿山地质的目的，在对地质环境进行预警的同时，每次进行一次环境预警，资金有限，所以没有足够的资金，很难解决这个问题。但是，遥感技术与地质条件相结合，一旦出现问题，工作人员就会结合遥感技术对图像进行处理，防止出现问题，因此，地质采矿环境预警是不可忽视的，也是一个关键问题。

5.4 构建三维实景解译场景

三维实景模型兼顾了二维影像和三维地形的特点，较单纯的影像能提供更多的信息，有助于地质灾害、微小地貌的判识。以图2（a）滑坡的三维实景模型为例，从模型地物表面形态上来看，疑似滑坡区域仅滑源区稍稍可见，其他形态特征均不明显；从光谱信息来看，滑坡区域与环境的色彩一致，无法区分；从纹理特征上来看，也无法区分滑坡的边界信息。但通过基于LiDAR 点云滤波处理后得到的如图2（b）三维数字高程模型中，可发现滑源区的物质损失与堆积区的物质增加构成了滑坡最明显的特征，在此基础上，滑源区圈椅状形态、堆积区边界地形变化、滑源区表面光滑等均是该滑坡判识的典型标志，这是机载LiDAR 数据区别于传统影像滑坡解译的优势所在。

图2 滑坡灾害遥感解译标志

5.5 建立地质灾害隐患识别解译标志

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

图3 地质灾害遥感解译标志（依次为滑坡、崩塌、泥石流）

5.6 地质灾害隐患识别结果

本次研究基于机载LiDAR 技术，经室内解译与野外查证后，在某县70 平方公里范围内解译发现的地质灾害隐患点共52处，分别为滑坡16 处、崩塌30 处、不稳定斜坡4 处、泥石流2 处。经查证分析，滑坡灾害以大中型为主，多由地震所诱发，具有规模大、滑源区高、滑距远、有河流堰塞历史等特征；崩塌灾害多为中小型，为自然因素诱发，多发生于高陡边坡；泥石流灾害均为大型低频泥石流，物源分布较为集中。将解译出的52 处地质灾害隐患点与某县已知地灾隐患点坐标进行空间位置关联，对比发现新增地质灾害隐患11 处，占比21.16%；此外，本次机载LiDAR 调查出的、经野外复核仍有明显变形迹象且存在较大威胁的地质灾害隐患点有4 处，应引起重视。

6 结语

综上所述，遥感技术主要指的是航空摄影——以空中有人机、低空无人机、飞艇等作为航空飞行平台，根据应用目的搭载不同类型的传感器，实现对地观测的成像技术。相对于航天遥感所获取的卫星影像数据，传统的胶片式航空遥感具有技术手段成熟、成果产品质量可靠、机动灵活的特点。拥有生产cm 级的成果图件的能力。这种优势特别适用于地质灾害发生区的遥感调查。对利用高分辨率航空遥感图像，结合适当的野外地质工作，根据地质灾害遥感解译标志，可以很好的完成地质灾害遥感识别、解译，并初步确定地质灾害的边界、面积等这一技术流程形成了共识。