郭漩　付樂

摘 要：近年來由于人類對自然資源的不合理開發(fā)導致泥石流災(zāi)害頻繁發(fā)生，給國家和人民的生命財產(chǎn)安全帶來了巨大威脅，因此泥石流災(zāi)害防治體系的建設(shè)日漸重要。而遙感技術(shù)具有圖像視域廣、信息量大、直觀性強、可大面積重復(fù)觀測以及快速提供動態(tài)信息等優(yōu)勢，并可通過多種判讀方法發(fā)掘信息，與GIS、GPS技術(shù)相結(jié)合，為泥石流災(zāi)害的防治以及災(zāi)后重建提供了更為便捷科學的途徑。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；泥石流災(zāi)害；地理信息系統(tǒng)

Abstract： Recent years，the Debris Flow Disaster occurred frequently because of humans irrational exploitation of natural resources.It brings tremendous threat for the country and people's lives and property safety.So the construction of the prevention system for debris flow disaster is particularly important.Remote sensing technology has many advantages just like a broad horizon of picture， large amount of information，strongly intuitive，repeated observations of large areas，providing dynamic information quickly and so on.It also can explore information through a variety of interpretation methods and combined with GIS，GPS technology.So remote sensing technology has provided a more convenient and scientific way for the prevention of debris flow and the post - disaster reconstruction.

Keywords： Remote Sensing Technology， Debris Flow Disaster，GIS

1 引言

泥石流是暴雨、洪水將含有沙石且松軟的土質(zhì)山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流，廣泛分布于世界各國一些具有特殊地形、地貌的地區(qū)，其危害程度比單一的崩塌、滑坡和洪水的危害更為廣泛和嚴重。

遙感技術(shù)是指應(yīng)用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)。遙感信息具有時效性強且經(jīng)濟便捷等優(yōu)勢，使得將遙感技術(shù)與GIS、GPS技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于泥石流災(zāi)害防治體系的建設(shè)成為可能。我們可以通過GPS進行實時定位，獲取遙感衛(wèi)星傳輸?shù)拇竺娣e區(qū)域的同步觀測數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要進行重復(fù)性觀測，并將獲得的遙感信息數(shù)據(jù)進行處理與復(fù)合，利用GIS的空間分析功能對數(shù)據(jù)進行綜合分析與評價，最后獲得泥石流災(zāi)害影響的具體范圍，及時做好預(yù)警工作及災(zāi)后重建工作。

2 災(zāi)前背景數(shù)據(jù)庫的建立

泥石流災(zāi)前背景數(shù)據(jù)庫是泥石流災(zāi)害預(yù)警預(yù)告、損失評估和救災(zāi)的基礎(chǔ)，一般在災(zāi)前進行建設(shè)與更新，對遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率和光譜分辨率要求高。背景數(shù)據(jù)庫主要包括兩個方面：自然數(shù)據(jù)庫和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫。其中在自然數(shù)據(jù)庫中泥石流溝的確定是較為復(fù)雜的一項數(shù)據(jù)，也是進行泥石流災(zāi)害預(yù)測的一項重要數(shù)據(jù)。

背景數(shù)據(jù)庫中的自然數(shù)據(jù)主要包括地形圖、氣象條件、大氣環(huán)境、地表物質(zhì)組成、地形地貌條件、坡度、土壤類型、河流網(wǎng)絡(luò)和湖泊的分布及其特性。自然數(shù)據(jù)庫強調(diào)的是數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，因此對于遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率和光譜分辨率要求高，而對于時間分辨率的要求相對災(zāi)中的災(zāi)情監(jiān)測要低一些，同時也需要開展大范圍自然災(zāi)害宏觀動態(tài)監(jiān)測。較為常用的遙感數(shù)據(jù)有：美國氣象衛(wèi)星NOAA-AVHRR數(shù)據(jù)，主要用于氣象條件的研究；法國的SPOT-HRV衛(wèi)星，該數(shù)據(jù)的空間分辨率高達10米且具有立體觀測能力，可以用于具體的地面資料的采集與更新；此外還有目前正在成為遙感熱點的合成孔徑雷達數(shù)據(jù)和成像光譜儀數(shù)據(jù)，都可用于災(zāi)前背景數(shù)據(jù)庫的建立。

此外遙感圖像還可以真實直觀地記錄泥石流地表現(xiàn)象，通過遙感數(shù)據(jù)可以很方便地調(diào)查泥石流溝的背景條件，包括：土層厚度、植被種類與蓋度、山體坡度和巖石破碎狀況等。通過直接目視解譯和類比法可以區(qū)分出泥石流溝的形成時間，近期泥石流溝谷色調(diào)多呈白色線狀，而早期的泥石流溝谷多呈灰暗的粗糙條帶狀或溝口處有扇狀堆積體。不同時期的遙感圖像能記錄各時期的泥石流活動及變化狀況。泥石流爆發(fā)突然猛烈，痕跡明顯，近期內(nèi)拍攝的影像較為清晰，但相隔數(shù)年后所拍的航片、衛(wèi)片，由于溝谷山體受長期風化剝蝕、植被覆蓋及人為改造的影像，其泥石流影像特征極為微弱甚至消失。有些溝谷可能在若干年后重復(fù)出現(xiàn)泥石流，對原泥石流體全部或部分覆蓋或摧毀，因此使用不同時期的遙感數(shù)據(jù)進行對比，可以分析出泥石流的一些活動特點，比如：了解泥石流發(fā)生時期，重現(xiàn)其特點及規(guī)模；掌握泥石流爆發(fā)前后的溝谷變化；掌握泥石流災(zāi)害史并了解人類活動對泥石流形成的影響。

3 災(zāi)中承災(zāi)體的識別和信息提取

在泥石流災(zāi)害發(fā)生過程中，我們不僅需要對受災(zāi)區(qū)域進行大范圍的宏觀動態(tài)監(jiān)測，同時還需要對災(zāi)害承災(zāi)體進行識別和信息提取，這是進行災(zāi)害損失動態(tài)評估和安排救災(zāi)減災(zāi)方案的前提。災(zāi)難承災(zāi)體主要是指受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的各種地物及其屬性，例如農(nóng)田、工礦、居民地、道路以及人口狀況等。

如果災(zāi)害背景數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性好、內(nèi)容齊備，從遙感數(shù)據(jù)中識別出受災(zāi)范圍后，在GIS系統(tǒng)中進行多個數(shù)據(jù)層的空間疊加操作即可進行承災(zāi)體的快速提取。而在災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)不完善的情況下，直接對遙感數(shù)據(jù)進行分析是識別和提取洪承災(zāi)體空間分布信息的有效途徑。我們一般采用最大似然法對遙感圖像進行分類以提取和識別承災(zāi)體，但該方法在具體實施時需要各種承災(zāi)體的練習樣本和先驗概率且認為數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布的假設(shè)。為克服這一缺陷近年來發(fā)展了去多新的提取方法，如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、證據(jù)推理方法、空間數(shù)據(jù)知識挖掘方法等。其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以解決線性問題和非線性問題的包容性，不要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布的統(tǒng)計假設(shè)，是一種非參數(shù)方法，已被應(yīng)用于災(zāi)中承災(zāi)體的快速識別和提取。該方法以遙感各波段數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，應(yīng)提取災(zāi)難類型作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，類型個數(shù)與輸出層的神經(jīng)元個數(shù)一致，選擇樣本練習網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以后，使用練習好的網(wǎng)絡(luò)來提取承災(zāi)體的信息。

4 受災(zāi)地區(qū)三維模擬的實現(xiàn)

通過將DEM高程數(shù)據(jù)和相應(yīng)遙感數(shù)據(jù)在GIS三維平臺上進行疊加可建立受災(zāi)區(qū)域的高程模型?；诿婺Ｐ瓦M行多層DEM構(gòu)模，構(gòu)建出的模型在三維平臺上可以進行路徑漫游、地形計算和地形分析等常規(guī)操作。其中地形計算包括：計算區(qū)域體積、計算兩點長度、計算地形表面積、計算填挖方、計算坡度坡向；地形分析包括：三維點信息、兩點通視分析、地形通視域分析、地形坡面分析和洪水淹沒分析。

通過三維模型，可以對受災(zāi)區(qū)域的地形有一個直觀整體的認知，并且可以將災(zāi)害演進過程在三維平臺上動態(tài)表示，輔助相關(guān)部門進行泥石流的災(zāi)害預(yù)測和災(zāi)后重建工作。但就目前來說，普遍應(yīng)用的三維模型只是基于二維表面的DEM構(gòu)模，所生成的高程模型嚴格意義上來說還不能稱之為三維，一般稱之為2.5維。

5 結(jié)束語

遙感技術(shù)在泥石流災(zāi)害的災(zāi)前預(yù)測、災(zāi)中監(jiān)控和災(zāi)后重建中都具有很大的應(yīng)用潛力，尤其是3S技術(shù)的結(jié)合可以快速準確地進行泥石流災(zāi)害預(yù)測。而未來預(yù)測的改進取決于對泥石流災(zāi)害及其機制更加確切的了解，災(zāi)害的監(jiān)測評價基于地球觀測系統(tǒng)的完善，必須使信息的獲取既迅速又準確。只有在以上兩個方面不斷地進行探索，才能更好地為防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)提供決策支持。

參考文獻

[1]韋京蓮，董桂芝. 遙感技術(shù)在泥石流災(zāi)害勘察中的應(yīng)用. 北京地質(zhì). 2001， 13（2）.

[2]潘華利， 歐國強， 黃江成， 曹波. 缺資料地區(qū)泥石流預(yù)警雨量閾值研究. 巖土力學， 2012， 33（7）.

[3]秦昆， 張成才， 余潔. GIS空間分析理論與方法. 武漢：武漢大學出版社. 2010.

[4]張成才. 水利地理信息系統(tǒng)原理與方法. 武漢：武漢大學出版社， 2004.