深圳航天智慧城市系统技术研究院有限公司 广东 深圳 518000

1 地质灾害遥感监测与评估研究相关理论与技术

地质灾害按成因分自然地质灾害和人为地质灾害；按地质体变化的速度，分为突发性地质灾害与渐变性地质灾害；按发生区的地理或地貌特征，可分山地地质灾害和平原地质灾害。它的属性特征表现在几个方面：

1.1 必然性与可防御性

地质灾害是地球物质运动的产物，是伴随地球运动而产生并与人类共存的必然现象。然而人类通过研究灾害发生规律，可以进行科学的预测预报并加以防御，从而尽量避免灾害造成的损失。

1.2 随机性和周期性

1.3 突发性和渐变性

突发性地质灾害有骤然发生、历时短、爆发力强、成灾快、危害大的特征。渐变性地灾的危害程度是逐步加重，涉及的范围一般比较广，造成的后果和损失比突发性地质灾害更为严重，但不会在瞬间摧毁建筑物或造成人员伤亡。

1.4 群发性和区域性

地质灾害多以灾害点、灾害群的形式发生。但并不是孤立的，受区域地质构造条件、暴雨、地震、地形等条件的制约，具有群发性和区域性。与此同时一次大的自然灾害还常常诱发出一连串的次生灾害，从而形成灾害链。

1.5 复杂性和严重性

地质灾害的发生、发展有其自身复杂的规律。同时，灾害的发生也影响了人类社会的发展，大规模的地质环境恶化经常造成大量人员伤亡和财产损失。

1.6 社会性和迫切性

地质灾害除了会造成人员伤亡、破坏房屋和交通设施等，同时也对资源环境、地区社会经济发展造成广泛而又深刻的影响。长期严重的地质灾害不仅阻碍了地区的资源开发和工程建设活动，也阻碍了地区脱贫致富、经济发展的步伐[1]。

2 遥感技术用于地质灾害研究的优势

遥感是20世纪60年代蓬勃发展起来的一门综合性探测技术，是用飞行器作运载工具，通过记录目标物体电磁波特性来获取目标物性质的一种技术手段。与传统获取目标地物的调查方法相比，遥感具有以下优点：

（1）大面积同步观测。如一景美国陆地卫星Landsat遥感图像，覆盖面积为34225km2，我国高分一号卫星一次成像可以覆盖64000km2的国土，从而实现大面积短时间同步观测。

（2）时效性。如美国Landsat-7、法国SPOT地球资源卫星的重访周期分别为16天和26天，NOAA气象卫星则可以每天2次对同一地区进行观测，而FY-2气象卫星甚至可以每半小时对地观测一次，高景一号的点重访周期为1天。这些遥感卫星可以针对不同需要而获得某些地物的动态变化。

其中用来表示拟合优度的为调整后的判定系数R方为0.975，这说明有97.5%的影响因素可以由此模型来加以解释，相应的各自变量的系数显著性概率值全都小于0.05，所有的T值均大于临界值T（27-3-1）=2.069，表示结果在α=0.05的水平上是显著的。此外，该回归模型的DW值为1.4，说明随机误差项不存在一阶序列相关；AIC值为-0.63较小意味着滞后阶数较为合适。总体表明所建立的回归模型比较好。

（3）数据综合性。传感器可以收集从紫外一直到微波区域的地物信息，Landsat等所获得的地物电磁波特性可以综合反映水体、植被、土壤、岩石等特征并进行综合比较分析。

（4）经济性。遥感费用投入与传统方法相比，可大大节省人力和物力，具有很高的社会效益和经济效益。

（5）准确性。我国光学遥感卫星已呈现高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的“三高”特征，民用空间分辨率已达分米级别。我国自主的北斗卫星导航系统已覆盖全球，定位、导航、高精度授时和短报文通信服务能力，更是为地灾的精确监测提供了必要条件[2]。

3 遥感数字图像处理内容

为了提高图像的质量，增强并提取人们感兴趣的信息，需要进行遥感数字图像处理。遥感数字图像处理的是借助于计算机完成的，包括从接收卫星数据到用户提取有用信息的全部作业，其中包括：数据转换，如数/模转换或模/数转换、遥感数据格式转换、正交变换、几何变换等；数据压缩、图像分割和图像镶嵌；数据校正，如几何校正、辐射校正等；图像增强，如对比度变换、修改直方图增强、图像的平滑与锐化、空间滤波、比值运算、彩色变换、多光谱变换等。

3.1 波段组合

遥感图像的彩色合成与色度学中的颜色相加原理密切相关。根据加色法彩色合成原理，选择遥感图像的某三个波段，分别赋予R、G、B三原色，就可以合成彩色图像。由于原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫作假彩色合成。多波段影像合成时，方案选择十分重要，它决定了彩色影像能否显示较丰富的地物信息。实际应用时，应根据不同目的，选取最易于解译的组合。

3.2 遥感图像增强

遥感图像增强处理的主要着眼点在于改进图像显示、提高遥感图像的视觉效果和可解译性，使遥感应用者易于从经过增强处理的遥感图像上获得所感兴趣的有用信息，快速实现从遥感数据向有用信息的转化。遥感图像增强包括空间增强、辐射增强、光谱增强等。

3.3 遥感图像几何纠正

在利用遥感图像进行地质灾害的动态变化特征的研究中，由于数据源、成像时间、投影方式、高度、投影坐标系统的不同以及传感器姿态的变化等诸多因素的干扰，处于同一地区的遥感图像或者其他地理数据之间存在几何畸变，这就需要对这些数据进行几何纠正和空间配准。常用的方法有最近邻点法、双向线性插值法、三次卷积内插法等。

3.4 地质灾害遥感解译标志的建立

地质灾害作为一种特殊的不良地质现象，在遥感图像上呈现的形态、色调、纹理结构、地形、地貌等均与周围背景存在一定的区别。因此，地质灾害的规模、形态特征及孕育特征，均能从遥感影像上直接判读圈定。在此基础上进行地质灾害区划，进行评价区域地质灾害易发程度预测，从而可以为防治地质灾害隐患，建立监测网络提供基础资料。

地质灾害是由自然界中多种环境孕育并在特定诱发条件（如暴雨、地震）下所致。因此，在解译之前，首先应该对形成机理及规律进行研究，建立崩塌灾害体的解译标志。

通过对前人相关研究总结及地质灾害在研究区遥感图像上的特征分析，建立了以下解译标志。

（1）在遥感图像上新发生的地质灾害色调较浅，上陡下缓，崩塌陡崖下方有锥状堆积地形并伴有堆积体或倒石堆，显浅色调，表面坎坷不平，有粗糙感，呈锯齿状或花瓣状。

（2）地质灾害主要发生在地形较陡、岩石坚硬、节理发育的地区。一般多分布在沟谷、河流、公路两侧的陡崖、陡坎或构造变形强烈、岩石破碎地带。

（3）地质灾害以小规模常见，常常成群、成带出现。地质灾害体内若有水系，则与周围水系特征截然不同，其形状有放射状、钳状等。

（4）地质灾害轮廓线明显，有时处于遥感图像的阴影区，不易识别。地质灾害的颜色与岩性有关，但多呈浅色调或接近灰白，不长植物，地质灾害体上植被不发育，仅在老地质灾害堆积体可见零星分布的植被。

3.5 易混淆地质灾害遥感解译

地质灾害在遥感影像上的颜色、形态等特征与其他一些地物容易混淆，在解译的过程中主要应注意以下两点：

（1）地质灾害与采石场的区别。一般采石场影像呈均匀的浅色调，有道路通往采石场，并有小路贯通出坡上下，有时还能看到采石场附近路边收方的石堆或石灰窑，甚至还可看到运料石的各种车辆。尤其是石灰岩地区，如发现附近有石灰窑或水泥厂，则可确定其为采石场。地质灾害经常产生在陡坡上，往往难以到达。有时地质灾害处也有道路，道路往往受地质灾害影响而绕弯或中断。

（2）阴影对地质灾害体解译的影响。有时地质灾害壁形成陡坎，受光照方向的影响，整个地质灾害壁和地质灾害体均被阴影所遮盖，影响地质灾害微地貌的研究，但从其地貌部位和阴影的存在仍可推测其为地质灾害。

4 结束语

综合信息量图是通过连续信息量数值来表示地质灾害在未来发生的危险性程度，而人们在日常生活中更容易接受的是相对定性的类别描述，为了更加明显的区分研究区地质灾害的危险性，并便于直观反映和为人们所理解，有必要综合信息量数据进行分类，分级并通过GIS专题制图技术直观明了地反映出来。

地质灾害一直是威胁人们生命健康和财产安全的一大难题，随着人类工程活动的日益频繁，地质灾害更加显示出频发态势。崩塌与滑坡、泥石流等地质灾害相比，虽然其规模相对较小，但造成的突发性伤亡事故却往往比其他地质灾害更加严重。因此，将研究区灾害危险性评估结果应用在地质灾害预报中，基于遥感大数据的应急管理空间信息智能提取，可为应急指挥保障、应急智能决策提供信息支持。