遙感技術在地質災害調查中的應用及前景地質災害遙感調查正由示范性實驗階段步入全面推廣的實用性階段。地質災害的日益嚴重和對突發(fā)性地質災害搶災救災工作的時效性要求，應用遙感技術開展地質災害調查是極其必要的，是當代高新技術發(fā)展的必然趨勢.遙感技術特點及其它相關高新技術的高速發(fā)展，已使地質災害遙感調查成為可能。遙感技術可以貫穿于地質災害調查、監(jiān)測、預警、評估的全過程。應用遙感技術開展地質災害調查具有廣闊的前景。全面推廣地質災害遙感調查,有待于遙感工作者和地質災害工作者的共同努力。一、地質災害遙感調查的歷史回顧近20年來，隨著航空航天對地觀測技術、計算機技術和電磁波信息傳輸技術等的深入研究,遙感技術得到了迅猛的發(fā)展，在實用化方向上邁出了重要的一步，并被廣泛應用于各種國土資源調查與環(huán)境評價及災害監(jiān)測中。遙感技術應用于地質災害調查,可追溯到上世紀70年代末期.在國外，開展得較好的有日本、美國、歐共體等。日本利用遙感圖像編制了全國1/5萬地質災害分布圖；歐共體各國在大量滑坡、泥石流遙感調查基礎上，對遙感技術方法進行了系統(tǒng)總結，指出了識別不同規(guī)模、不同亮度或對比度的滑坡和泥石流所需的遙感圖像的空間分辨率，遙感技術結合地面調查的分類方法,可以用GPS測量及雷達數(shù)據(jù),監(jiān)測滑坡活動可能達到的程度。我國利用遙感技術開展地質災害調查起步較晚，但進展較快。我國地質災害遙感調查是在為山區(qū)大型工程建設或為大江大河洪澇災害防治服務中逐漸發(fā)展起來的。80年代初，湖南省率先利用遙感技術在洞庭湖地區(qū)開展了水利工程的地質環(huán)境及地質災害調查工作。有關單位先后在雅礱江二灘電站、紅水河龍灘電站、長江三峽工程、黃河龍羊峽電站、金沙江下游落渡、白鶴灘及烏東清電站庫區(qū)開展了大規(guī)模的區(qū)域性滑坡、泥石流遙感調查;從80年代中期起,又分別在寶成、寶天、成昆鐵路等沿線進行了大規(guī)模的航空攝影,為調查地質災害分布及其危害提供了信息源。90年代起,在主干公路及鐵路選線，如京九鐵路沿線等也使用了地質災害遙感調查技術。90年代末期在全國范圍內開展的“省級國土資源遙感綜合調查”工作中,各省(區(qū)）都設立了專門的中小比例尺“地質災害遙感綜合調查”課題，主要是識別地質災害微地貌類型及活動性，評價地質災害對大型工程施工及運行的影響等。特別是近年在重大工程論證中，都開展了工程地質遙感調查工作，如杭州灣跨海大橋、向山港跨海大橋等。近20年的實踐，摸索了一套較為合理有效的滑坡、泥石流等地質災害遙感調查方法,即利用遙感信息源,以目視解譯為主,計算機圖像處理為輔,將重點區(qū)遙感解譯成果與現(xiàn)場驗證相結合，并利用其它非遙感資料，綜合分析，多方驗證。綜上所述，地質災害遙感調查已基本完成了示范性實驗階段，正走向全面推廣的實用性階段，在山區(qū)大型工程建設及江河湖庫的防災減災工作中尤其具有廣闊的應用前景.遙感技術應用地質災害調查，已取得了許多成功的經(jīng)驗.但是在地質災害監(jiān)測方面,成功的實例不多.充分利用航天遙感、差分干涉雷達和全球定位系統(tǒng)技術及其集成技術進行地質災害監(jiān)測，是未來遙感對地觀測技術體系在地質災害監(jiān)測應用中的必然發(fā)展趨勢。二、地質災害遙感調查的必要性1、地質災害的日益嚴重要求采用當代高新技術開展調查工作人口、資源、環(huán)境與災害是當今社會人類面臨的主要問題。人口的不斷增長，導致了對資源需求的不斷增加；人類活動空間和規(guī)模的迅速增大及對資源的過量開采，導致了一系列環(huán)境問題，引起了一系列自然災害。在各種自然災害中，地質災害占有重要的比重.據(jù)不完全統(tǒng)計，全球發(fā)展中國家每年由地質災害造成的經(jīng)濟損失，達到了國民生產(chǎn)總值的5％以上。在我國災害及其所導致的環(huán)境問題中，據(jù)估計由地質災害造成的損失約占整個災害損失的35%。其中崩塌、滑坡、泥土流及人類工程活動誘發(fā)的淺表生地質災害所造成的損失約占55％.這些災害的一次性規(guī)模雖小于地震、洪澇災害等，但其發(fā)生頻度和涉及范圍則遠遠高于和廣于這兩種災害，一年的總損失約200億元.我國從青藏高原向云貴高原和從云貴高原向長江中下游平原過渡的兩個大陸坡度帶范圍內，僅上世紀80年代以來所發(fā)生的一次性傷亡人數(shù)在數(shù)十人以上或直接經(jīng)濟損失在數(shù)千萬元以上的災難性崩滑事件就達十余起，僅這些災害所造成的人民生命損失已超過千人，直接經(jīng)濟損失上億元，事后善后處理及整治費用則高達近十億元，而由于災害對社會所帶來的影響所產(chǎn)生的間接損失則更是無法估量。湖南是我國地質災害較嚴重的省區(qū).據(jù)統(tǒng)計，湖南省自1949年以來，滑坡、泥石流、崩塌三類地質災害造成的直接經(jīng)濟損失達數(shù)十億元.而1991年至2000年的10年間，直接經(jīng)濟損失就達9億元以上，因災死亡536人。特別是2001年，湖南省共發(fā)生嚴重地質災害1000余處，造成108人死亡，38人失蹤，451人受傷，損毀房屋16283間,毀壞農(nóng)田64167畝，損毀公路313公里，直接經(jīng)濟損失81494萬元?？梢姡刭|災害已經(jīng)嚴重地威脅著人民的生命財產(chǎn)安全，阻礙了社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。利用當代高新技術加大對地質災害調查、監(jiān)測和防治,已成為刻不容緩的任務。2、地質災害的突發(fā)性與救災的迫切性要求利用遙感技術進行調查暴雨是誘發(fā)地質災害的催化劑。暴雨的沖刷、淋漓和滲透,一方面降低了巖土體的抗剪強度，特別是降低地質體結構面的抗滑強度，使其發(fā)展成為滑動面和崩塌界面；另一方面增加了巖土體的自重、并增大了地下水的動壓力和靜壓力，進一步降低了斜坡的穩(wěn)定性,進而誘發(fā)滑坡.另外，崩塌體和滑坡體在高強度水流作用下形成泥石流。由此可以看出，地質災害多發(fā)生于暴雨天氣，常具有突發(fā)性特點.一般地,暴雨多呈面型分布，因此,由暴雨引發(fā)的地質災害也相應地大多表現(xiàn)為區(qū)域性，且多形成地質災害鏈。這種在暴雨惡劣天氣下突發(fā)的地質災害,若用傳統(tǒng)的調查方法，不僅因為大面積調查難以做到實時性，也難以保證真實性和準確性.但是，衛(wèi)星遙感中的“星載雷達技術”具有穿透云雨特點，不受天氣條件影響。利用星載雷達可以實時而準確的開展突發(fā)性地質災害調查。遙感對地觀測技術是當代高新技術的重要組成部分，是20世紀末幾年開始執(zhí)行的“對地觀測系統(tǒng)（EOS)”計劃的主體.它具有時效性好、宏觀性強、信息量豐富等特點。利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）可以準確地監(jiān)測地質災害體的形變與蠕動情況,從衛(wèi)星遙感圖像上可實時或準實時地反映災時的具體情況，監(jiān)測重點災害點的發(fā)展演化趨勢，增強地質災害發(fā)生的預見性。因此,為了能及時地調查地質災害狀況,為搶災與救災工作提供準確資料,根據(jù)國民經(jīng)濟建設與可持續(xù)發(fā)展的需要,在地質災害調查中采用遙感技術這一先進手段，是尤為必要的,這也是現(xiàn)代高新技術應用發(fā)展的必然趨勢.三、地質災害遙感調查的可行性1、地質災害遙感調查技術經(jīng)驗的積累國內外地質災害遙感調查技術方法主要是在上世紀最后20年發(fā)展起來的,現(xiàn)已基本形成了規(guī)范化的技術流程,在地質災害遙感判讀、分類及制作相應的圖像方面都取得了較成熟的經(jīng)驗。湖南省遙感中心承擔的湖北鶴峰縣婁水江坪河水庫的地質災害調查，利用黑白航片解譯了一系列的滑坡、崩塌、泥石流等，編制了1/5萬地災分布圖。該圖較詳細地表示了各種地質災害的位置、邊界、要素等時空特征及平面規(guī)模，成為水電部門規(guī)劃設計甚至地災評估的重要基礎資料及基本依據(jù)之一。近年來完成的“湖南省地質災害遙感綜合調查”項目，對全省地質災害進行了系統(tǒng)的遙感解譯,并進行了滑坡、泥石流、崩塌等地質災害分區(qū)與定量的災情等級評價，從宏觀上進行了致災成因分析和發(fā)展趨勢預測。20年的實踐與摸索，已掌握了各類地質災害的遙感影像特征,并具備了較成熟的目視解譯地質災害的方法技術,使應用遙感技術開展地質災害調查工作成為可能。2、遙感技術特點為有效地進行地質災害調查提供了可能地質災害的發(fā)生主要受制于地層巖性、構造展布、植被覆蓋、地形地貌以及大氣降水強度等要素。一般情況下,巖性脆弱、構造發(fā)育、植被稀疏、地形陡峻的地段，在強降水過程中容易發(fā)生地質災害。遙感技術有宏觀性強、時效性好、信息量豐富等特點,不僅能有效地監(jiān)測預報天氣狀況進行地質災害預警，研究查明不同地質地貌背景下地質災害隱患區(qū)段，同時對突發(fā)性地質災害也能進行實時或準實時的災情調查、動態(tài)監(jiān)測和損失評估。因此，遙感技術在地質災害調查中必將發(fā)揮重要的作用。3、現(xiàn)代高新技術的發(fā)展是地質災害遙感調查的強有力技術支持空間技術、信息技術和計算機技術是20世紀發(fā)展最迅速的科學技術.就空間技術而言，光機掃描遙感儀器的實驗成功（代替了攝像管技術)，是空間光學-傳感器技術發(fā)展的轉折,它解決了從空間獲取可見光和紅外兩個重要電磁波段數(shù)據(jù)的關鍵技術性問題，也為遙感技術提供了更寬波段范圍內的服務。如TM（或ETM）圖像數(shù)據(jù)，雖然從技術發(fā)展來看，已達到自身的性能極限，但在眾多的領域內,它正在或在相當長的一段時間內，可作為重要的信息源服務于廣大用戶。另一方面，它也為進一步探索空間傳感器的機理奠定了基礎；對地觀測的遙感器目前已涉及從紫外、可見光、紅外、微波到超長波的各個波段.其中，可見光一紅外波段間的波譜分辨率已達納米級。目前,成像光譜儀技術已獲得了重大突破，如美國在上世紀90年代發(fā)展研制的地球觀測系統(tǒng)（EOS），為直接監(jiān)測和區(qū)分地物提供了可能性.在空間分辨率上，利用了長達20年之久的美國TM圖像（30m）和法國SPOT衛(wèi)星圖像(10m）已被近年來發(fā)射的米級甚至分米級衛(wèi)星圖像所取代，美國IKONOS、Landsat-7衛(wèi)星，俄羅斯的SPIN—two衛(wèi)星，加拿大的RadarSAR衛(wèi)星，印度的IERS衛(wèi)星等空間分辨率均達米級，我國1999年成功發(fā)射的CBERS-1地球資源衛(wèi)星的空間分辨率也達19.5m。特別是，目前國內外競相研究的小衛(wèi)星群發(fā)射，將成為地質災害調查中的主要信息源之一.人造地球衛(wèi)星的發(fā)展與計算機的發(fā)展有類似之處,即既向大型方向發(fā)展又向小型微型方向發(fā)展。發(fā)射人造地球衛(wèi)星需要雄厚的物質基礎和技術基礎,但是,發(fā)射小衛(wèi)星具有費用低，周期短等優(yōu)點.一個省(市）區(qū)，甚至一所學校，乃至學生作的實驗都可發(fā)射一顆小衛(wèi)星.如我國清華大學與英國Surrey大學協(xié)作，于1999年成功地發(fā)射了“清華一號”和“清華二號”小衛(wèi)星，遙感傳感器的分辨率達到1。8m；哈爾濱工業(yè)大學，中科院上海冶金研究所和空間中心也都準備發(fā)射自己的小衛(wèi)星?？梢钥隙?，小衛(wèi)星的自主研制與發(fā)射必將推動地質災害遙感調查工作。GPS技術大大改進了滑坡、泥石流等地質災害調查中的定位工作.目前,美國和俄羅斯都有全球定位系統(tǒng)，其提供數(shù)據(jù)的差分精度可達毫米級.我國的基礎地理框架工作也取得了長足進步，1/100萬比例尺的全國數(shù)字地圖已進入Internet，1/25萬全國數(shù)字地圖也已完成,部份重點地區(qū)的1/5萬基礎1/1萬的數(shù)字地圖制作工作也初具規(guī)模。這些基礎數(shù)據(jù)對實現(xiàn)地質災害遙感調查新技術提供了有力的支撐。遙感圖像處理是一項方興未艾的工作。目前，除功能強大的PCI、ERDAS等軟件可進行數(shù)字圖像的校正、數(shù)據(jù)變換、增強、合成及鑲嵌外，全球最新遙感圖像處理軟件ENVI還具有較好的像元光譜測量、分析、分類及矢量化功能。我國三聯(lián)公司自行開發(fā)的RSIES遙感圖像處理軟件，自問世三年來,已得到了很大的完善。此外，高速發(fā)展的計算機技術使運算速度迅速提高，硬盤及內存容量都大大增加.計算機技術的飛速發(fā)展使地質災害遙感調查中的海量數(shù)據(jù)存儲與運算成為可能。總之，衛(wèi)星遙感中不同軌道高度的陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星等遙感平臺的多層次性,像元大小從0.61m（QuickBird）到4000m（氣象衛(wèi)星）的多空間分辨率，從紫外,可見光、紅外到微波的多光譜分辨率,以及從光譜校正、幾何校正、影像增強、特征信息提取、自然識別分類、自動成圖、數(shù)據(jù)壓縮及數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡技術（Internet)的連接等遙感應用模型的廣泛性，為地質災害遙感調查提供了豐富的信息源和信息獲取途徑。四、地質災害遙感調查內容分析1、孕災背景調查與研究研究表明，地質災害的孕災背景主要有如下8種因子：①時日降水量；②多年平均降水量；③地面坡度;④松散堆積物的厚度及分布;⑤構造發(fā)育程度（控制巖石破碎程度和穩(wěn)定性)；⑥植被發(fā)育狀況；⑦巖土體結構(反映巖土體抗侵蝕、破碎的能力）；⑧人類工程活動程度。由于氣象衛(wèi)星可以實時監(jiān)測降雨強度與降水量，陸地資源衛(wèi)星不僅具有全面系統(tǒng)的調查地表地物的能力，其紅外波段及微波波段還具有調查分析地下淺部地物特征的作用。因此，在上述8種因子的孕災背景中，第①與第②種因子可通過氣象衛(wèi)星與地面水文觀測站予以調查統(tǒng)計，其它因子可通過陸地資源衛(wèi)星并結合適當?shù)膶嵉靥た辟Y料得以查明。利用遙感技術有效地調查研究地質災害孕災背景是地質災害調查中最基礎而又最重要的工作內容。2、地質災害現(xiàn)狀調查與區(qū)劃地質災害作為一種特殊的不良地質現(xiàn)象，無論是滑坡、崩塌、泥石流等災害個體，還是由它們組合形成的災害群體，在遙感圖像上呈現(xiàn)的形態(tài)、色調、影紋結構等均與周圍背景存在一定的區(qū)別。因此，對崩、滑、泥等地質災害的規(guī)模、形態(tài)特征及孕育特征,均能從遙感影像上直接判讀圈定。由此，通過地質災害遙感解譯,可以對目標區(qū)域內已經(jīng)發(fā)生的地質災害點和地質災害隱患點進行系統(tǒng)全面的調查,查明其分布、規(guī)模、形成原因、發(fā)育特點、發(fā)展趨勢以及危害性和影響因素。在此基礎上進行地質災害區(qū)劃，劃分地質災害易發(fā)區(qū)域，評價易發(fā)程度，為防治地質災害隱患,建立地質災害監(jiān)測網(wǎng)絡提供基礎資料。3、地質災害動態(tài)監(jiān)測與預警地質災害的發(fā)生是緩慢蠕動的地質體(如滑坡體等）從量變到質變的過程。一般情況下，地質災害體的蠕動速率是很小而且穩(wěn)定的，當突然增大時預示著災害的即將到來.由于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的差分精度達毫米級，可以滿足對蠕動災體監(jiān)測的精度要求.因此，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以全過程地進行地質災害動態(tài)監(jiān)測，在此基礎上有效地進行地質災害的