基于遥感测绘技术的典型地质灾害应用分析

刘莉 LIU Li

（山东省莒县第四中学，日照 276500）

0 引言

在人类赖以生活的地球上，地质灾害对地球生态环境造成巨大破坏的同时，也成为威胁人类生产、生活的重要因素[1-3]。就我国而言，广阔的地貌构造、复杂的地形特征决定了我国地质灾害的频发，加之过去较长时间内粗放型经济的快速发展，导致自然环境恶化，进一步加剧了地质灾害的突发性、持续性和破坏性。因此，行之有效的监测技术势必会降低地质灾害发生的可能性[4-5]，尤其在习近平总书记关于“绿水青山就是金山银山”的论断背景下，发展针对典型地质灾害的高精尖监测技术及有效治理方案，对于地质工程的安全施工和经济社会的长效发展具有至关重要的意义。

以遥感技术为代表，遥感技术是一种对地面各种景物进行探测和识别的综合技术，由于其强时效性、高信息量等特点，能够提供比较全面和准确的数据信息，并且可以较真实、形象地还原地形、地貌状态，可以有效提高地质灾害监测的精准度，帮助地质灾害治理人员第一时间落实防治措施[6-7]。随着工业技术及机械制造水平的不断提高，我国的遥感技术也得到了迅速发展，其综合水平逐步向国际先进行列迈进。在地质测绘调查中越来越得到推广和应用，逐渐形成了较为完善的遥感技术体系，对此国内外学者在遥感测绘技术方面开展了广泛的研究工作[8-10]。

我国作为一个能源消费大国，随着社会经济的快速发展，对矿产资源的开采力度加大。然而，在实际的矿产开采、监测与核查工作中，有关矿山开采监测与测绘更多地依赖于工人的经验或者传统的测绘手段，使得矿山开采监测测绘技术无法得到实质性发展。由此，本文以矿山灾害这种典型的地质灾害为研究对象，分析了遥感测绘技术在其监测和治理方面的应用。

1 遥感测绘在地质灾害中的应用分析

1.1 研究区域

地质灾害是指地质体在自然力或人为因素等驱动作用下发生的地层结构失稳现象，这类灾害现象一般具有不确定性和无规律性。尤其在我国的矿产资源开采过程中，复杂的地质特征极易引发一系列安全、环境等问题，并进一步恶化为多样的地质灾害。我国的能源结构体系决定了我国在矿山开采过程中导致的矿山地质灾害成为我国典型地质灾害代表类型。由此可见，在保证我国矿山开采健康发展方面，地质环境、地质灾害探测技术起着关键性作用。

如图1 所示为我国华北地区某露天矿坑的遥感图像，该区域内由于露天采矿形成了较大的矿坑，此外，该地区主要的地质构造以断层和褶皱为主，在雨水、风化等作用下极易发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。研究表明，不同的地质类型在遥感图像上呈现出不同的特征，为了进一步判断易发灾害的类型和分布特征，需要对遥感图像进行解译。

图1 露天矿遥感影像

1.2 遥感数据分析

在遥感测绘技术支持下，对遥感影像的解译需要从信息数据、人机交互翻译和计算机数据提取、室内综合研究和实地考察多方面相结合的方式。

如图2 所示，在本次解译工作中，对应于崩塌、滑坡和泥石流三类地质灾害易发区域的地形地貌特征，在遥感图像中呈现出差异化。其中，崩塌灾害多发生于陡壁上，崩塌体堆积，表面呈现凹凸不平现象；滑坡灾害处的地形较为破碎，起伏不平，随处可见裂缝分布；泥石流灾害区域存在严重的风化现象，并且山坡较为陡峭。由此，根据每种地质灾害解译特征，在本遥感图像范围内，显示共存在17 个崩塌灾害区、11 个滑坡灾害区和8 个泥石流灾害区。

图2 地质灾害易发程度分区

图3 给出了滑坡、崩塌、泥石流三类灾害的面积统计分布。由此可知，在该露天矿区，以崩塌灾害为主，占到了该遥感图像区域内灾害事故的47.2%，故需要从崩塌灾害特征出发，采取有针对性的治理措施，以更大程度上降低治理成本。

图3 典型地质灾害面积统计分布

为进一步提高经济效益，避免错过最佳的灾害治理时间，结合各类型地质灾害的分布区域、规模范围和扩展趋势等因素，确定其发生和扩展的稳定性，将36 个地质灾害点划分为高易发、中易发、低易发三类，见表1。由此可知，该露天矿区各类灾害高易发面积占到了59.7%，并且以崩塌灾害为主，而中易发和低易发分别占到了24.3%和16.0%。总体分析表明，为保证安全生产和提高经济社会价值，需要重点采取针对崩塌灾害事故的治理措施。

表1 研究区域内各类地质灾害易发程度

2 人工智能时代遥感测绘技术的发展

遥感测绘技术就是遥感技术在测绘方面的推广和应用，在地质灾害中，考虑到遥感测绘技术具有宏观性强、非接触性强、观测及时性高等特点，可以对地质灾害进行有效调查和数据分析。尤其在人工智能时代，随着遥感技术的不断发展，遥感测绘技术在地质灾害监测方面的应用越来越系统。

2.1 遥感测绘技术在典型地质灾害中的应用

2.1.1 山体滑坡灾害

滑坡灾害就是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡灾害由于其突发性、危害性和隐蔽性，成为地质灾害预防控制的主要内容之一，尤其在露天矿上开采过程中，滑坡灾害是最常出现的灾害事故。针对滑坡灾害事故的特点，遥感测绘技术可以对其实现较全面的监测，并且可以根据遥感图像的形状、灰度、地表等特征的差异进行识别，进而判断滑坡灾害孕育和发生过程，发挥提前预警的作用。

2.1.2 岩层塌陷灾害

近些年来，随着矿产资源开采规模、开采力度的不断增大，以地下井工开采为例，矿区范围内形成了较多的塌陷区。岩层塌陷灾害对矿区的危害较大，成为影响矿区安全的重要隐患，威胁矿产资源安全生产。在矿山塌陷区，根据地表塌陷深度的不同，可通过遥感测绘技术将塌陷区域的图像呈现出来，并根据图像明暗的差异性对塌陷区的塌陷程度和范围进行判断和识别。

2.1.3 地表裂缝灾害

地表裂隙主要是指矿山开采过程中，由于地面的不均匀沉降导致的地面开裂，小的裂缝纵横交错、大的裂缝甚至长达数千米，严重时会发展成为地表沉陷，很大程度上危害着矿区的安全。由于地表裂缝分布的无规律性、复杂性等原因，传统的监测方法往往需要耗费大量的人力、物力，并且不能保证监测结果的可靠性。遥感测绘技术由于其全局的监测，能够根据图像的变化特征较好地体现更广范围内的地表裂缝分布，发挥良好的监测效果。

2.2 基于人工智能技术的遥感图像解译

随着移动互联技术的不断发展，推动了产业形态的转变和升级，遥感测绘技术也亟需实现自动化、智能化。以人机物三元世界为例，即物理世界、人类社会、信息空间三元素形成的动态关系，如图4 所示。由此，在人工智能时代背景下，遥感测绘技术既面对着挑战，又迎来了机遇。人工智能的主要内容是通过一定的技术方法，让机器具备一定的思维能力，其在遥感测绘技术方面的应用更多地需要完善摄影测绘遥感工作模式，加强其在遥感测绘应用过程中的时空大数据认知和推理能力。

图4 物理世界、人类社会、信息空间的关系

如图5 所示，在人工智能时代背景下，融合三元世界的遥感测绘技术主要包含两方面的内容。一方面，采用数据量测、图像遥感、户外调查等获取外界的物理信息；另一方面，应用互联网、移动智联、智能导航等获取人类活动的社会信息。依据获取的这些信息，加以整合和处理，形成多人、多机、多物的时空大数据库，辅助遥感测绘过程的决策。

图5 基于人工智能的遥感图像解译流程

3 结束语

综上所述，针对遥感技术的发展现状及遥感技术在矿山测绘中的应用情况，结合山体滑坡、岩层塌陷、地表裂缝三类典型矿上地质灾害的特征，开展基于遥感测绘技术的典型地质灾害监测方法，对保证矿山安全生产具有重要的指导意义和实际价值。此外，考虑到人工智能时代的到来，遥感测绘技术也需要不断地创新和发展，才能应对新时代的挑战和机遇。