邵 蕓，張 茗，謝 酬，3

1.中國(guó)科學(xué)院 空天信息創(chuàng)新研究院，北京 100101；2.中科衛(wèi)星應(yīng)用德清研究院，北京 100085；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100101

0 引言

中國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害最頻繁、受災(zāi)最嚴(yán)重的國(guó)家之一，具有分布廣、突發(fā)性強(qiáng)、損失嚴(yán)重等特點(diǎn)［1］.由于山區(qū)較多，地形復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布廣泛［2］.受強(qiáng)烈地震和極端氣象事件頻發(fā)影響，近年我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害處于多發(fā)態(tài)勢(shì).據(jù)自然資源部的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2020 年底，我國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害隱患有33 萬(wàn)余處，但仍有大量地質(zhì)災(zāi)害隱患未被發(fā)現(xiàn)，仍需開(kāi)展大量的調(diào)查工作.

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)T/CAGHP 001—2018 地質(zhì)災(zāi)害分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（現(xiàn)行），地質(zhì)災(zāi)害包括自然因素或者人為活動(dòng)引發(fā)的危害人民生命、財(cái)產(chǎn)和地質(zhì)環(huán)境安全的滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面沉降、地面塌陷等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害［3］.據(jù)自然資源部地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情通報(bào)顯示，2020 年至2022 年3 月，全國(guó)共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害12 816 起，從災(zāi)情類型看，滑坡7 187 起，崩塌3 672起，泥石流1 274 起，地面塌陷500 起，地裂縫164 起，地面沉降19 起.從災(zāi)情等級(jí)看，2021 年至2022 年3月，特大型地質(zhì)災(zāi)害36 起，大型地質(zhì)災(zāi)害28 起，中型地質(zhì)災(zāi)害329 起，小型地質(zhì)災(zāi)害4 583 起，共造成232人死亡（失蹤），65 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失82.6 億元.2020 年至2022 年3 月，全國(guó)共成功預(yù)報(bào)地質(zhì)災(zāi)害1 444 起，涉及可能傷亡人員43 890 人，避免直接經(jīng)濟(jì)損失24.5 億元.

由上可見(jiàn)，地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)對(duì)我國(guó)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的的威脅.因此，利用更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)有效的手段對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防治，成為我國(guó)的當(dāng)務(wù)之急.而遙感技術(shù)則為這一問(wèn)題提供了有效的解決方法.

遙感是應(yīng)用探測(cè)儀器，不與探測(cè)目標(biāo)相接觸，通過(guò)探測(cè)物體與特定譜段電磁波的相互作用（輻射、反射、散射、極化等）特性，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來(lái)，通過(guò)分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測(cè)技術(shù)［4］.它是在航空攝影的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，1972 年美國(guó)搭載多光譜掃描儀（MSS）的陸地衛(wèi)星（Landsat）發(fā)射成功，標(biāo)志著遙感作為一門新型技術(shù)學(xué)科的確立.遙感技術(shù)發(fā)展至今，從觀測(cè)方式上可以分為3 類：1）微波遙感技術(shù)，包括InSAR、極化SAR 等；2）光學(xué)遙感技術(shù)，包括衛(wèi)星平臺(tái)和航空平臺(tái)上的的可見(jiàn)光、熱紅外、高光譜遙感技術(shù)；3）機(jī)載LiDAR 遙感技術(shù).

遙感具有宏觀性、綜合性、多尺度、多層次的特點(diǎn)，能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害進(jìn)行大范圍、長(zhǎng)時(shí)間、高時(shí)效性、立體地監(jiān)測(cè).相對(duì)于傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害觀測(cè)手段，它具有以下優(yōu)點(diǎn).1）遙感數(shù)據(jù)覆蓋范圍大.遙感衛(wèi)星軌道高度通常在150 km 以上，能夠觀測(cè)到的面積非常廣，即使是高度較低的航空攝影，高度也能夠達(dá)到20～30 km.對(duì)于地勢(shì)險(xiǎn)峻，人力所不能及的地區(qū)，遙感監(jiān)測(cè)也能獲取到當(dāng)?shù)氐臄?shù)據(jù).2）遙感數(shù)據(jù)觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、完整性高.遙感衛(wèi)星往往能夠獲取過(guò)去幾十年間的數(shù)據(jù)，方便對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行時(shí)序監(jiān)測(cè).此外，中國(guó)南方山區(qū)常年處于陰雨環(huán)境下，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，受天氣影響，經(jīng)常無(wú)法獲得完整的數(shù)據(jù)，而遙感的微波波段能夠穿透云霧、小雨，做到全天時(shí)、全天候?qū)Φ乇O(jiān)測(cè)，極大地保證了數(shù)據(jù)的完整性.3）遙感數(shù)據(jù)時(shí)效性高.遙感數(shù)據(jù)具有獲取速度快、獲取成本低的特點(diǎn).傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，常常耗費(fèi)數(shù)十倍于遙感的成本，還難以獲取實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù).4）遙感監(jiān)測(cè)中的微波可以穿透植被及干燥地物等，排除地面覆蓋物的干擾，對(duì)于探測(cè)地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害十分重要.5）遙感數(shù)據(jù)信息量大.遙感數(shù)據(jù)能夠囊括從紫外線到微波甚至超長(zhǎng)波等諸多波段，對(duì)于運(yùn)用不同波段信息識(shí)別不同的地質(zhì)災(zāi)害、監(jiān)測(cè)地面變化具有十分重要的意義［4-6］.

本文在前人研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)總結(jié)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的不同遙感手段，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)例展示這些遙感手段的應(yīng)用現(xiàn)狀，分別論述其在不同地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)與不足，最后指出遙感在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域目前存在的問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害遙感的發(fā)展方向提出展望.

1 微波遙感在地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用

合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一種主動(dòng)式微波遙感，其顯著特點(diǎn)是主動(dòng)發(fā)射電磁波，具有不依賴太陽(yáng)光照及氣候條件的全天時(shí)、全天候?qū)Φ赜^測(cè)能力，并對(duì)云霧、小雨、植被及干燥地物有一定的穿透性，可以用來(lái)記錄地物的散射強(qiáng)度信息及相位信息.前者反映了地表屬性（含水量、粗糙度、地物類型等），后者則蘊(yùn)含了傳感器與目標(biāo)物之間的距離信息［7-9］.相對(duì)于光學(xué)遙感而言，它能夠穿透云霧的特性使其不受天氣和時(shí)間的影響，可在陰雨天氣和夜間持續(xù)地監(jiān)測(cè)，這對(duì)于監(jiān)測(cè)具有突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害具有十分重要的意義［7-9］.

1.1 InSAR 技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量技術(shù)（Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR）集合成孔徑雷達(dá)技術(shù)與干涉測(cè)量技術(shù)于一體，而合成孔徑雷達(dá)差分干涉測(cè)量（Differential InSAR，D-InSAR）則是將由雷達(dá)對(duì)統(tǒng)一區(qū)域兩次或多次獲取的復(fù)影像數(shù)據(jù)提取出的電磁波信號(hào)的相位信息，通過(guò)相位差計(jì)算，從蘊(yùn)含了大量信息的一幅或者多幅干涉條紋圖中提取地面地形和目標(biāo)的微小形變信息［7-9］.因?yàn)镈-InSAR 對(duì)垂直方向的形變比較敏感，它能夠反演地表三維空間位置及其微小變化［10-11］，精度能達(dá)到厘米級(jí)別［12］.因此該遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的大范圍地表形變監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用非常廣泛［13］，涉及到地震、滑坡、地面沉降［14］、地面塌陷、火山活動(dòng)等方面的應(yīng)用.

（1）地震方面.1989 年，Gabriel 等首次利用Seasat衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行了差分干涉測(cè)量實(shí)驗(yàn)，測(cè)量了美國(guó)加利福尼亞州東南部Imperial 河谷灌溉區(qū)的地表形變，證實(shí)了InSAR 在監(jiān)測(cè)地表形變方面的能力［13］.1993 年，Massonnet 等利用ERS-1SAR 數(shù)據(jù)對(duì)1992 年Landers 地區(qū)的地震進(jìn)行了研究，并將測(cè)量結(jié)果與其他的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果相當(dāng)?shù)奈呛?，并將其研究成果發(fā)表在Nature 雜志上，引起了國(guó)際地震界的廣泛關(guān)注，屬首次應(yīng)用InSAR 技術(shù)監(jiān)測(cè)到地表同震形變［15］.2006 年，Dixon 等采用SAR 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)到了新奧爾良地區(qū)的地面沉降并制成了城市地表沉降圖［16］.2009 年，單新建等利用JAXA 的ALOS PALSAR 數(shù)據(jù)（L 波段）獲取汶川MS8.0 級(jí)地震的同震形變場(chǎng)，監(jiān)測(cè)到整個(gè)四川盆地發(fā)生了不同程度的地表形變［17］.2010 年，邵蕓等使用ALOS PALSAR 數(shù)據(jù)獲取了玉樹(shù)Mw6.9 級(jí)地震的同震形變場(chǎng)，監(jiān)測(cè)到地震變形沿玉樹(shù)-甘孜斷裂帶擴(kuò)展，其測(cè)量的結(jié)果與中國(guó)地震局地面調(diào)查的結(jié)果一致，對(duì)于評(píng)價(jià)玉樹(shù)地震的破壞程度，研究地震形變和地震孕育特征具有重要意義［18］.2010 年，Calais等結(jié)合GPS與InSAR 技術(shù)對(duì)海地太子港（Port-au-Prince）地區(qū)發(fā)生的Mw7.0 級(jí)地震進(jìn)行了研究，監(jiān)測(cè)到地面兼有垂直和水平方向的運(yùn)動(dòng)，引起了地面的壓縮［19］.2013 年，Marshall等利用InSAR 技術(shù)對(duì)加利福尼亞南部的斷層滑動(dòng)速率和震間形變模式進(jìn)行了研究，并且使用GPS 數(shù)據(jù)驗(yàn)證了其精度［20］.2014 年，劉云華等利用RadarSat-2數(shù)據(jù)，獲取了蘆山地震同震的部分形變場(chǎng)并反演了震源參數(shù)，為進(jìn)一步的研究提供了參考［21］.2016 年，Elliott等總結(jié)了過(guò)去20 年里InSAR 技術(shù)建立地震模型的能力，其厘米級(jí)別的精度為認(rèn)識(shí)大陸變形的機(jī)制提供了極大的幫助，而其極高的時(shí)效性能夠在地震預(yù)警方面（如檢測(cè)到震前地面形變）做出貢獻(xiàn)［22］.2017 年，邵蕓等利用Sentinel-1 數(shù)據(jù)獲取了九寨溝Ms7.0 地震的同震形變場(chǎng)，反演了其同震滑動(dòng)分布［8］.2017 年，蔡杰華等利用D-InSAR 技術(shù)和時(shí)間序列InSAR 技術(shù)對(duì)九寨溝地區(qū)震后的滑坡隱患進(jìn)行了早期識(shí)別與探測(cè)［23］.

（2）滑坡方面.2004 年，Hilley 等使用ERS-1 和ERS-2 數(shù)據(jù)對(duì)舊金山灣區(qū)東部Berkeley 地區(qū)在1992—2001 年發(fā)生的緩慢運(yùn)動(dòng)的滑坡進(jìn)行了研究，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕涤陻?shù)據(jù)，得到滑坡滑動(dòng)的季節(jié)性加速與降雨量密切相關(guān)的結(jié)論，并將成果發(fā)表在Science 上，證明了InSAR 技術(shù)在滑坡領(lǐng)域的應(yīng)用潛力［24］.2012 年，廖明生等利用高分辨率SAR 影像幅度和差分干涉相位信息，成功地檢測(cè)到三峽庫(kù)區(qū)滑坡發(fā)生所處的時(shí)間段、地點(diǎn)以及形變，驗(yàn)證了運(yùn)用InSAR 技術(shù)進(jìn)行滑坡檢測(cè)的有效性［25］.2016—2020 年，邵蕓等持續(xù)開(kāi)展了多云多雨喀斯特地貌區(qū)的高?；码[患InSAR 排查研究［7-9］.2017 年，李夢(mèng)華等以Sentinel-1A/1B 為數(shù)據(jù)源，運(yùn)用時(shí)序InSAR 方法，對(duì)四川茂縣岷江河谷區(qū)段的滑坡隱患進(jìn)行了識(shí)別，找到了20 多處隱患［26］.2018年，劉斌等使用IBIS-L 地基InSAR 系統(tǒng)開(kāi)展了奉節(jié)大樹(shù)場(chǎng)鎮(zhèn)災(zāi)后滑坡、神農(nóng)架林區(qū)人工不穩(wěn)定斜坡和備戰(zhàn)鐵礦露天采礦邊坡的監(jiān)測(cè)，其精度達(dá)到亞毫米級(jí)，擴(kuò)展了InSAR 在滑坡領(lǐng)域的調(diào)查與監(jiān)測(cè)手段，為星載和地基InSAR 技術(shù)在地表形變監(jiān)測(cè)方面的綜合應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)［27］.2019 年，許強(qiáng)等提出通過(guò)InSAR 和地面觀測(cè)手段，在掌握滑坡崩塌的變形規(guī)律和階段以及時(shí)間-空間變形特征的基礎(chǔ)上，建立分級(jí)綜合預(yù)警體系［28］.2019 年，李振洪等總結(jié)了衛(wèi)星雷達(dá)遙感在滑坡災(zāi)害探測(cè)和監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，提出目前雷達(dá)遙感面臨4個(gè)挑戰(zhàn)，分別是干涉去相干、大氣干擾、斜視成像幾何畸變和地形效應(yīng)，并就現(xiàn)狀提出了展望與對(duì)策［29］.2021 年，王哲等結(jié)合ALOS/PALSAR-2 的升軌和降軌影像，對(duì)西藏發(fā)生了易貢滑坡的扎木弄溝地表的形變進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，探測(cè)到研究區(qū)域整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但有6 個(gè)形變體，證實(shí)了在地形陡峭的區(qū)域，結(jié)合SAR 的升降軌影像可以大大減少InSAR 監(jiān)測(cè)滑坡時(shí)產(chǎn)生的盲區(qū)，提高滑坡識(shí)別的成功率［30］.由于滑坡多發(fā)生在植被茂密的山區(qū)，地形復(fù)雜，山體陡峭，時(shí)間去相干、空間去相干和大氣影響制約了D-InSAR 技術(shù)在滑坡形變監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用.為了消除D-InSAR 的局限，進(jìn)一步發(fā)展了多時(shí)相InSAR（MT-InSAR）技術(shù).目前，MTInSAR 已廣泛應(yīng)用于地表形變監(jiān)測(cè)、滑坡區(qū)域地圖的繪制、滑坡建模、滑坡的危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面［7］.

（3）地面沉降方面.1997 年，Massonnet 等采用ERS-1 數(shù)據(jù)對(duì)南加州East Mesa 的地?zé)岚l(fā)電站周圍的地面狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并與當(dāng)?shù)氐臏y(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，證明了InSAR 數(shù)據(jù)用于監(jiān)測(cè)地面沉降的潛力［31］.1999 年，Amelung 等采用美國(guó)內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯在1992 年4 月至1997 年12 月期間的ERS 圖像測(cè)量當(dāng)?shù)氐某两登闆r，并與當(dāng)?shù)販y(cè)量的水準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較，顯示在過(guò)去十年中，由于地下水開(kāi)采的減少，導(dǎo)致地下水位上升，使沉降率有所下降；該研究還使用InSAR 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)了季節(jié)性的沉降和上升模式，得到了關(guān)于含水層系統(tǒng)的彈性和非彈性特性及其空間變異性的信息，證明了InSAR 數(shù)據(jù)用于監(jiān)測(cè)地面沉降及其季節(jié)性升降的能力［32］.2001 年，Hoffmann 等利用InSAR 數(shù)據(jù)對(duì)拉斯維加斯峽谷的季節(jié)性沉降及其恢復(fù)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，證實(shí)當(dāng)?shù)氐牡叵滤斯ぱa(bǔ)給政策確實(shí)抬升了地下水的水位和地面的高度［33］.2005 年，吳立新等利用ERS-1 和ERS-2 數(shù)據(jù)對(duì)唐山市及開(kāi)灤礦區(qū)的地面沉降進(jìn)行了研究，證明可以利用多時(shí)相D-InSAR 技術(shù)結(jié)合角反射器（或平面反射器）方法進(jìn)行工礦區(qū)地表沉陷監(jiān)測(cè)［34］.2007 年，王艷等采用上海市主城區(qū)約100 km2區(qū)域在1992—2000 年間的25 景ERS-1/2 的單視復(fù)影像，利用長(zhǎng)時(shí)間序列的相干目標(biāo)分析方法研究地面沉降的形變規(guī)律，其研究表明InSAR 可以很好地應(yīng)用于地面沉降觀測(cè)，并成為地表緩慢形變觀測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域提高時(shí)間、空間尺度信息量的一項(xiàng)非常有前景的技術(shù)［35］.2014 年，Chaussard 等使用2007—2011 年墨西哥中部地區(qū)的ALOS 數(shù)據(jù)進(jìn)行InSAR 時(shí)間序列分析，確定了包括17個(gè)城市在內(nèi)共21 個(gè)地區(qū)有地面沉降，比以前有記錄的數(shù)量要多得多，并確定發(fā)生地面沉降的原因是地下水的過(guò)度開(kāi)采和地下水水質(zhì)的下降，證明了InSAR 技術(shù)能夠在城市規(guī)劃方面提供有力的支撐［36］.2014 年，Tomas 等利用D-InSAR 識(shí)別出西班牙19 個(gè)沉降區(qū)（包括礦區(qū)、地下水開(kāi)采地區(qū)、火山地區(qū)等），證明了DInSAR 對(duì)于識(shí)別和監(jiān)測(cè)未知沉降區(qū)有著巨大的作用［37］.2016 年，孫曉鵬等采用SBAS-InSAR 技術(shù)對(duì)成都平原的地面沉降狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，該技術(shù)能夠較好地克服時(shí)空失相干限制，獲得大范圍毫米級(jí)精度的地表形變信息［38］.2021 年，李金超基于D-InSAR，使用Sentinel-1A的圖像，采用時(shí)序InSAR 中的SBAS-InSAR 技術(shù)對(duì)淮南礦區(qū)的形變進(jìn)行了識(shí)別，再一次證明了SBAS-InSAR對(duì)于減小誤差和削弱失相干影響的能力［39］.

（4）地面塌陷方面.2009 年，Castaneda 等利用SBAS-InSAR 技術(shù)對(duì)西班牙Ebro 河流地區(qū)的地面塌陷進(jìn)行了研究，證明了InSAR 技術(shù)在尋找陷坑方面的應(yīng)用能力［40］.2018 年，Theron 等總結(jié)了地面塌陷的機(jī)制，并闡述了InSAR 技術(shù)用于測(cè)定地面塌陷的原理和方法，闡明了InSAR 技術(shù)可以定量、定點(diǎn)監(jiān)測(cè)地面塌陷，并且可以通過(guò)發(fā)現(xiàn)地面的前兆變形對(duì)地面塌陷進(jìn)行預(yù)警，降低基礎(chǔ)設(shè)施的損害，保護(hù)人類生命財(cái)產(chǎn)安全，并且還可以通過(guò)開(kāi)展地面主動(dòng)補(bǔ)救工作來(lái)降低地面維護(hù)成本［41］.

（5）火山活動(dòng)方面.1995 年，Massonnet 首次使用ERS-1 衛(wèi)星從上升和下降軌道獲取的兩組合成孔徑雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)對(duì)Mount Etna 1992 年5 月17 日至1993 年10 月24 日的數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，成功監(jiān)測(cè)到了火山噴發(fā)前地表的收縮形變［15］.2000 年，Amelung 等采用InSAR 技術(shù)對(duì)Isabela 和Fernandina 島的火山在1992—1999 年間的形變進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)有些火山周圍的斷層形成了類似“活動(dòng)門板”的構(gòu)造，降低了巖漿室上方的應(yīng)力，從而解釋了為何有些火山周圍地面監(jiān)測(cè)到有大規(guī)模隆起卻沒(méi)有噴發(fā)的原因，并將成果發(fā)表在了Nature 上，給人們對(duì)火山爆發(fā)進(jìn)行有效預(yù)警提供了支持［42］.2004 年，Pritchard 等采用ERS-1/2 衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)了1992—2002 年安第斯山脈中部約900 座偏遠(yuǎn)火山的活動(dòng)狀況并作出了分析［43］.2007 年，Amelung 等使用Radarsat-1 數(shù)據(jù)，找到了Mauna Loa火山2002—2005 年西南裂谷帶中深度巖脈狀巖漿體長(zhǎng)期膨脹的證據(jù)，得到了Mauna Loa 火山巖漿的新模型，表明應(yīng)力轉(zhuǎn)移在控制地下巖漿堆積中起著重要作用，并將結(jié)果發(fā)表在Science 上［44］.2010 年，F(xiàn)ournier等采用ALOS PALSAR 數(shù)據(jù)對(duì)2002—2008 年拉丁美洲地區(qū)的火山進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并且與之前世界上其他地區(qū)的100 多個(gè)火山的變形研究相結(jié)合，計(jì)算該地區(qū)火山地表變形的頻率、量級(jí)和持續(xù)時(shí)間［45］.2016 年，Ruch 等采用COSMO-SkyMed 衛(wèi)星的數(shù)據(jù)對(duì)位于冰島的Ba’rjarbunga 火山口的巖脈入侵進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，增進(jìn)了對(duì)于火山地區(qū)裂谷機(jī)制和演化的理解［46］.2021 年，Varugu 等采用InSAR 技術(shù)COSMO-SkyMed 的數(shù)據(jù)對(duì)Mauna Loa 火山2014—2020 年之間其內(nèi)部巖漿的活動(dòng)狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明該火山的巖漿體拓寬了約4.5 m，并對(duì)之后這座活火山的活動(dòng)情況做出了預(yù)測(cè)［47］.

（6）凍土變化方面.2008 年，謝酬等選用4 景覆蓋青藏高原東北部的北麓河區(qū)域的ALOS PALSAR 數(shù)據(jù)，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行凍土形變檢測(cè)，并與覆蓋北麓河研究區(qū)3 景ASAR 數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，證明PALSAR數(shù)據(jù)更適用于植被覆蓋區(qū)域的分析，同時(shí)還證明了PALSAR 數(shù)據(jù)能夠有效進(jìn)行多年凍土區(qū)的形變分析［48］.2013 年，李珊珊等提出將SBAS-InSAR 應(yīng)用于監(jiān)測(cè)凍土，并利用周期形變模型來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SBAS方法中的線性形變模型以解決凍土形變呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性特征的問(wèn)題，利用2007—2010 年的21 景ASAR影像圖作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，成功獲取了青藏高原從羊八井站—當(dāng)雄站鐵路段凍土區(qū)的地表形變時(shí)間序列圖，與當(dāng)?shù)氐臏囟葦?shù)據(jù)聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)其變化狀況與凍土的物理變化規(guī)律非常一致，證明了SBAS-InSAR 技術(shù)在凍土形變監(jiān)測(cè)中具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景［49］.2017 年，Daout 等采用InSAR 數(shù)據(jù)對(duì)西藏西北部多年凍土活動(dòng)層的空間變化及其時(shí)間演變進(jìn)行了研究，檢測(cè)到了西藏西北部地區(qū)地表季節(jié)性沉降現(xiàn)象并定量進(jìn)行了分析［50］.2021 年，王京利用Sentinel-1A 數(shù)據(jù)、TerraSARX 數(shù)據(jù)、ALOS-2 PALSAR-2 數(shù)據(jù)對(duì)青藏高原的凍土凍融的過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)并制圖，為青藏高原地區(qū)凍土相關(guān)災(zāi)害的防治和環(huán)境保護(hù)提供了有利的科學(xué)依據(jù)［51］.

1.2 極化SAR

極化作為電磁波的本質(zhì)屬性，是幅度、頻率、相位以外的重要基本參量，描述了電磁波的矢量特征，即電場(chǎng)矢端在傳播截面上隨時(shí)間變化的軌跡特性.目標(biāo)變極化效應(yīng)所蘊(yùn)含的目標(biāo)豐富物理屬性信息對(duì)提升雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)、抗干擾、分類和識(shí)別等能力具有極大潛力.極化SAR 具備全極化測(cè)量能力，能夠獲取目標(biāo)的全極化信息，使得對(duì)目標(biāo)極化散射機(jī)理進(jìn)行完整刻畫(huà)成為可能.極化信息的提取已經(jīng)成為近幾年SAR 遙感發(fā)展的新方向.相對(duì)于單極化數(shù)據(jù)而言，全極化SAR圖像可以更好地闡釋散射機(jī)制的變化，并且蘊(yùn)含著豐富的極化信息，因此如何合理利用極化特征來(lái)提取災(zāi)后建筑物的損毀信息成為了研究重點(diǎn)［7-9］.它在監(jiān)測(cè)地震與滑坡方面應(yīng)用廣泛.

2016 年，翟瑋等利用“4.14”玉樹(shù)地震震后機(jī)載PolSAR 影像提取了當(dāng)?shù)氐牡顾ㄖ铮皶r(shí)獲取了當(dāng)?shù)亟ㄖ镎鸷π畔ⅲ?2］.2019 年，李強(qiáng)等利用分辨率為1 m 的C 頻段多極化高分三號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對(duì)九寨溝進(jìn)行了地震滑坡自動(dòng)快速識(shí)別，為九寨溝地震景區(qū)的震后重建提供了依據(jù)［53］.

1.3 多源SAR

近年來(lái)，隨著雷達(dá)衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，集寬幅SAR、InSAR 和極化SAR 為一體的雷達(dá)系統(tǒng)，即多源SAR 手段融合了多種SAR 的優(yōu)點(diǎn)，相互彌補(bǔ)，為監(jiān)測(cè)地震等地質(zhì)災(zāi)害提供了更為有效和精確的手段.

2010 年，郭華東等結(jié)合寬幅SAR、InSAR 和極化SAR 對(duì)玉樹(shù)地震進(jìn)行監(jiān)測(cè).首先利用RadarSat-2 的寬幅SAR 數(shù)據(jù)對(duì)玉樹(shù)地震的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和巖性分布特征進(jìn)行解譯，找到4 處主要斷裂.之后利用ALOS/PALSAR 升軌重軌干涉測(cè)量數(shù)據(jù)，獲取了同震形變場(chǎng)，得到同震形變場(chǎng)是以北西向發(fā)震斷層甘孜-玉樹(shù)斷裂帶為中軸分布的，基本與該斷層成平行分布.再利用2010 年4 月21 日升軌的RadarSat-2 精細(xì)模式極化數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡顾ㄖ镞M(jìn)行解譯分析，同時(shí)與4 月15日獲得的機(jī)載高分辨率光學(xué)影像解譯出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到倒塌建筑的識(shí)別率為88%，未倒塌建筑的識(shí)別率為80%［54］.

2 光學(xué)遙感在地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用

2.1 光學(xué)衛(wèi)星遙感

光學(xué)遙感通常是指對(duì)目標(biāo)在可見(jiàn)光、近紅外和短波紅外電磁譜段進(jìn)行成像觀測(cè)，記錄的是地表對(duì)太陽(yáng)輻射的反射和自身發(fā)射的能量，進(jìn)而獲取和分析被觀測(cè)對(duì)象的光學(xué)特征信息.光學(xué)遙感技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)能夠獲得高空間、高光譜和高時(shí)間分辨率的遙感數(shù)據(jù)［4］.相對(duì)于微波遙感，它不需要滿足雷達(dá)影像的高相干性條件，在地表變化狀況較為劇烈的地區(qū)，也能得到理想的數(shù)據(jù).此外，光學(xué)衛(wèi)星遙感影像還能監(jiān)測(cè)到研究區(qū)域植被的變化狀況，為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)進(jìn)行輔助.其在監(jiān)測(cè)滑坡、地面塌陷、火山活動(dòng)、冰川活動(dòng)、土壤侵蝕方面應(yīng)用廣泛.

（1）滑坡方面.2006 年，王治華采用天臺(tái)鄉(xiāng)滑坡區(qū)域的TM、IKONOS 和QuikeBird 在滑坡前、后兩個(gè)時(shí)相的數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐腄EM 數(shù)據(jù)、地形圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)GPS 控制點(diǎn)，對(duì)滑坡進(jìn)行解譯，得到了滑坡的邊界及地表特征、運(yùn)動(dòng)特征和規(guī)模［55］.2007 年，鄧輝利用QuickBird-2 的2004 年的影像，將1、2、3 波段進(jìn)行真彩色合成用于主要分析，再輔以4、3、2 波段的合成圖像，對(duì)長(zhǎng)江三峽地區(qū)的白衣庵滑坡和巫山縣城下游等地的崩塌堆積體進(jìn)行了解譯［56］.2008 年黃潤(rùn)秋等利用汶川地震后的日本ALOS 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)和中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心的航空遙感數(shù)據(jù)，并結(jié)合國(guó)土資源部門的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的應(yīng)急排查資料，迅速完成了汶川地區(qū)16 個(gè)重災(zāi)縣11 308 處地震滑坡編目圖［57］.2017 年，彭令等以“5.12”大地震受災(zāi)嚴(yán)重的汶川縣為研究區(qū)域，采用資源三號(hào)和高分一號(hào)的高分辨率光學(xué)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，利用多尺度最優(yōu)分割方法進(jìn)行多層次滑坡對(duì)象構(gòu)建，同時(shí)結(jié)合地震滑坡的發(fā)育特征建立了滑坡識(shí)別的特征規(guī)則集合，采用分層識(shí)別模型，實(shí)現(xiàn)滑坡區(qū)域的提取與滑坡要素的精確識(shí)別，最后通過(guò)與目視解譯及野外調(diào)查驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了結(jié)果的整體精度［58］.2019 年，唐堯等采用國(guó)產(chǎn)高分二號(hào)與北京二號(hào)等國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星影像并結(jié)合部分災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)照片資料，對(duì)“10.11”金沙江高位滑坡開(kāi)展災(zāi)情應(yīng)急監(jiān)測(cè)，識(shí)別了該滑坡的各項(xiàng)特征并對(duì)周邊的災(zāi)害隱患地區(qū)進(jìn)行了識(shí)別，證明了國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星在國(guó)家重特大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮了重大作用［59］.2020年，郭忻怡等利用高分辨率光學(xué)遙感技術(shù)建立了遙感影像上植被異常與滑坡蠕變的關(guān)系，彌補(bǔ)了InSAR 等技術(shù)在植被茂密、地形陡峭等條件下監(jiān)測(cè)能力的不足［60］.2020 年，龍玉潔等利用Landsat 7、SPOT-5、RapidEye、Planet 影像，采用最大似然法和RF 算法對(duì)2008 年汶川地震后10 a 內(nèi)綿遠(yuǎn)河流域滑坡進(jìn)行了識(shí)別與自動(dòng)提取，證明了RF 算法的識(shí)別精度更高［61］.

（2）地面塌陷方面.2013 年，周學(xué)珍等利用具有1 m 空間分辨率的IKONOS 數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別地裂縫，確定了陜西神府煤礦區(qū)地面塌陷的范圍［62］.

（3）火山活動(dòng)方面.2020 年，Michael 等對(duì)ASTER數(shù)據(jù)庫(kù)在全球各地過(guò)去20 a 內(nèi)拍攝的32 萬(wàn)個(gè)與火山相關(guān)的紅外影像進(jìn)行挖掘，從中找出了2 000 多幅影像，對(duì)全球的火山分別進(jìn)行了以1 a、5 a 和20 a 為尺度的觀測(cè)，研究它們的變化［63］.

（4）冰川活動(dòng)方面.相較于光學(xué)遙感影像，InSAR的影像需要很強(qiáng)的相干性，只有時(shí)間間隔很短的影像才能滿足要求，這不利于進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期冰川的活動(dòng)監(jiān)測(cè).而光學(xué)影像則沒(méi)有這個(gè)限制，可以進(jìn)行年際影像的對(duì)比.2009 年，黃磊等利用Landsat 5 和Landsat 7 的近紅外波段，對(duì)天山冰川區(qū)1991—2000 年的冰川平均運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了計(jì)算［64］.2011 年，許君利等利用2001—2009 年的3 組（6 期）ASTER 遙感影像反演了天山托木爾峰科其喀爾巴西冰川表面的運(yùn)動(dòng)速度，并與花桿測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，平均絕對(duì)誤差為3.1 m/a，相對(duì)誤差為11.9%，反演精度符合要求［65］.利用光學(xué)遙感影像對(duì)冰川運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行研究，為我們?cè)谌蜃兣拇蟊尘跋聦?duì)冰川活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)起到了重要的作用.

（5）土壤侵蝕方面.2021 年，Zhu 等利用Landsat TM 在2000、2005、2010 和2020 年的影像監(jiān)測(cè)了甘肅省天水市麥積區(qū)的土壤侵蝕狀況，并對(duì)不同區(qū)域的侵蝕程度進(jìn)行了分級(jí)［66］.

2.2 航空攝影測(cè)量

航空攝影測(cè)量指的是在飛機(jī)上用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)攝取像片，結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè).它可以將地形測(cè)量的大部分外業(yè)工作轉(zhuǎn)移到室內(nèi)進(jìn)行，克服了不易到達(dá)地區(qū)野外測(cè)量的困難，并能真實(shí)、詳細(xì)地反映地物、地貌.現(xiàn)在普遍偏向使用無(wú)人機(jī)作為遙感平臺(tái)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，涉及地震、滑坡、地面沉降等方面.

（1）地震方面.2003 年，王曉青等人采用機(jī)載光學(xué)遙感對(duì)巴楚-伽師地震地區(qū)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，對(duì)研究區(qū)域的震害進(jìn)行了評(píng)估，識(shí)別了倒塌建筑物和地震次生災(zāi)害［67］.2013 年，在郭華東的組織下，王福濤等利用四川蘆山地震后航空遙感飛機(jī)B-4101 攜帶的光學(xué)傳感器拍攝的多光譜航空遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合震前的SPOT5 和資源3 號(hào)全色和多光譜遙感影像，首先結(jié)合次生地質(zhì)災(zāi)害在高分辨率多光譜影像上的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和紋理特征，對(duì)地震重災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量和空間分布進(jìn)行了有效監(jiān)測(cè)［68］.2015 年，王曉青等采用四川蘆山震后快速獲取的高分航空遙感影像，進(jìn)行了災(zāi)區(qū)建筑物震害應(yīng)急提取和震害指數(shù)計(jì)算，并將遙感評(píng)估結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查結(jié)果進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證了使用遙感數(shù)據(jù)得到的結(jié)果的準(zhǔn)確性，證明了震后的高分航空遙感影像可以在地震應(yīng)急階段快速對(duì)地震進(jìn)行評(píng)定，時(shí)效性高，之后再結(jié)合地震現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查資料能夠進(jìn)一步提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度［69］.2021 年，范熙偉等利用無(wú)人機(jī)獲取熱紅外遙感數(shù)據(jù)，提取了北川地震遺址的地震倒塌房屋數(shù)據(jù)，將震后房屋倒塌類型分為未倒塌、部分倒塌和倒塌共3 個(gè)破壞等級(jí)，為震后重建和救援提供了依據(jù)［70］.

（2）滑坡方面.2014 年，Lucieer 等利用小型無(wú)人機(jī)拍攝了Tasmania 東南部2011 年7 月19 日和11 月10 日的影像，從圖像中提取出了滑坡并建立了滑坡的三維模型，通過(guò)與地面控制點(diǎn)進(jìn)行比較測(cè)試，其水平精度為7 cm，垂直精度為6 cm，建立了一個(gè)高精度的滑坡模型［71］.2019 年，李維煉等使用無(wú)人機(jī)采集了金沙江特大滑坡災(zāi)害的遙感數(shù)據(jù)，并依此構(gòu)建了滑坡災(zāi)害的VR 場(chǎng)景，支持用戶沉浸式交互與滑坡災(zāi)情信息分析，大大提高了滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)的可視性［72］.

（3）地面沉降方面.2018 年，高冠杰等使用四旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)寧夏羊場(chǎng)灣煤礦拍攝了2016—2017 年間的3 期光學(xué)影像，空間分辨率在2 cm 以內(nèi)，對(duì)其采煤沉陷量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)［73］.

3 激光雷達(dá)在地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用

激光雷達(dá)（Light Detection and Ranging，LiDAR）是激光技術(shù)與傳統(tǒng)雷達(dá)相結(jié)合的產(chǎn)物，以激光束作為信息載體，可以用相位、頻率、偏振和振幅來(lái)搭載信息的主動(dòng)式雷達(dá)［74］.激光雷達(dá)是對(duì)地表三維坐標(biāo)的直接測(cè)量，而傳統(tǒng)的攝影測(cè)量或者雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）都是通過(guò)間接的方法獲得地表三維數(shù)據(jù)［74］.由于激光雷達(dá)發(fā)射激光束頻率較傳統(tǒng)雷達(dá)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，加上激光具有高亮度性、高方向性、高單色性和高相干性特點(diǎn)，所以激光雷達(dá)能夠精確測(cè)距、測(cè)速和跟蹤，還具有很高角分辨率、速度分辨率和距離分辨率，對(duì)更小尺度的目標(biāo)物也能產(chǎn)生回波信號(hào)，在探測(cè)細(xì)小顆粒方面有著特有優(yōu)勢(shì)［74］.因此在小范圍的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面，它能夠提供最高精度的數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），監(jiān)測(cè)到的地表形變也更為精確.其在監(jiān)測(cè)地震、地面沉降、土壤侵蝕、海岸侵蝕等方面有著廣泛的應(yīng)用.

（1）地震方面.2018 年，佘金星等采用機(jī)載LiDAR測(cè)量技術(shù)，快速獲取了九寨溝地震核心景區(qū)的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù).并用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建了高精度DEM 模型和數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，DOM），利用專家經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，對(duì)九寨溝的地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行了早期的識(shí)別與分析，為震后危險(xiǎn)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了重要的手段［75］.

（2）地面沉降方面.2015 年，陳夢(mèng)雪等利用機(jī)載LiDAR 獲取了錢塘江北岸海塘的數(shù)據(jù)，再利用車載LiDAR 獲取了錢塘江南岸海塘的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)生成了海塘的DEM 數(shù)據(jù)并進(jìn)行了剖面分析，對(duì)比同一地區(qū)兩期DEM 的不同，監(jiān)測(cè)錢塘江海塘的沉降情況，發(fā)現(xiàn)海塘工程沉降情況并不明顯，尚且安全［76］.2018 年，張永庭等利用兩期無(wú)人機(jī)機(jī)載LiDAR 三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)寧東煤礦基地馬連臺(tái)煤礦的礦區(qū)沉降狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，得到了研究區(qū)域的三維立體圖，共監(jiān)測(cè)出了3 處地面沉降區(qū)；之后將結(jié)果與GPS 自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最大誤差值0.0532 m，平均誤差為0.0434 m，小于0.40 m，完全滿足了精度要求［77］.

（3）土壤侵蝕方面.2007 年，陳劍橋在金沙江溪落渡水電站水土保持監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（XLD/0340）中，利用LiDAR 對(duì)楊家溝渣場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，并結(jié)合差分GPS 數(shù)據(jù)，計(jì)算渣場(chǎng)的土石方量，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)楊家溝渣場(chǎng)水土流失狀況的目的［78］.

（4）海岸侵蝕方面.2019 年，Michel 等利用無(wú)人機(jī)機(jī)載LiDAR 對(duì)法國(guó)的魯西榮平原的海岸線狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，比起光學(xué)攝影測(cè)量，在有植被覆蓋時(shí)LiDAR 能夠提供更加精確的DTM 數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)處理速度更高；通過(guò)與土地測(cè)量收集的點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，平均誤差為4.0 cm，Z 的標(biāo)準(zhǔn)偏差為9.5 cm，在海灘沙地這種軟質(zhì)地面上得到了精度非常理想的數(shù)據(jù)［79］.

4 多源遙感技術(shù)

不同來(lái)源的遙感數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)不同的地質(zhì)災(zāi)害方面各有優(yōu)勢(shì)，但由于不同遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)和成像方法的不同，每種遙感技術(shù)也都有著自己難以彌補(bǔ)的缺陷.隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，從光學(xué)、熱紅外和微波等使用不同方法對(duì)地觀測(cè)的衛(wèi)星傳感器越來(lái)越多，同一地區(qū)能夠獲取的遙感影像數(shù)據(jù)種類也隨之變多.由于不同的遙感監(jiān)測(cè)手段獲取的信息量不同，優(yōu)勢(shì)也不同，可以做到相互彌補(bǔ)，因此從多源數(shù)據(jù)中能夠提取比單源數(shù)據(jù)更豐富、更可靠、更有用的信息，可以提高影像的空間分辨率，提高數(shù)據(jù)分類的精度與可靠性，增強(qiáng)解譯和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力，減少模糊度，有效提高遙感影像數(shù)據(jù)的利用率.多源遙感數(shù)據(jù)目前在地震、滑坡、地面沉降、火山活動(dòng)、冰川活動(dòng)等方面有廣泛應(yīng)用.

（1）地震方面.利用多源遙感數(shù)據(jù)，可以同時(shí)對(duì)地震的震前、震后、震害的狀況進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)不同的遙感手段在監(jiān)測(cè)方面的不足.由于地震區(qū)域在震前會(huì)有顯著的地表熱異常，因此可以利用光學(xué)衛(wèi)星熱紅外遙感為震前預(yù)警提供可行的手段［80］.震后則可以根據(jù)具體情況，利用InSAR 或者是LiDAR 對(duì)地表垂直形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)確定受災(zāi)區(qū)域狀況，并且可以確定地震次生災(zāi)害隱患點(diǎn)，及時(shí)做出預(yù)警，其精度可以達(dá)到厘米級(jí)別.對(duì)于地震損害評(píng)估，則可以利用IKONOS、QuikeBird 等光學(xué)衛(wèi)星確定地表建筑物損毀狀況等，對(duì)震害進(jìn)行評(píng)估.2005 年，單新建等采用ETM、SPOT、IKONOS、ERS-1/2、SAR 等多源衛(wèi)星圖像的解譯和分析，獲取了昆侖山口西Ms8.1 級(jí)地震破裂帶空間分布與形變特征［81］.2020 年，由于九寨溝地區(qū)植被茂密，InSAR 成像的相干性很差，董秀軍等采用光學(xué)衛(wèi)星影像和機(jī)載LiDAR 點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成的DEM 對(duì)九寨溝地震的震后狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè).首先利用上述數(shù)據(jù)對(duì)九寨溝地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解譯，利用光學(xué)影像和LiDAR 數(shù)據(jù)共解譯研究區(qū)已存在的不良地質(zhì)現(xiàn)象83 處，其中古滑坡7 處、崩塌堆積體57 處、泥石流溝19 處.之后，采用巖體結(jié)構(gòu)面組合分析及類比等方法，共解譯出存在隱患的災(zāi)害點(diǎn)26 處，其中崩塌危巖體16 處、不穩(wěn)定斜坡8 處、泥石流溝2 處［82］.

（2）滑坡方面.2009 年，Roering 等利用D-InSAR、機(jī)載LiDAR 和航空影像歷史數(shù)據(jù)對(duì)北加利福尼亞州地區(qū)的滑坡進(jìn)行了研究.先利用ALOS 數(shù)據(jù)確定了5個(gè)大型滑坡（＞1 km）的位置，再利用機(jī)載LiDAR 和航空影像歷史數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)地表樹(shù)木位移的狀況，結(jié)合DInSAR 圖像，計(jì)算出滑坡的運(yùn)動(dòng)速率和地面泥土剝蝕速率［83］.2019 年，許強(qiáng)等提出通過(guò)構(gòu)建天-空-地一體化的“三查”體系進(jìn)行重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的早期識(shí)別.“三查”體系首先通過(guò)衛(wèi)星光學(xué)遙感和D-InSAR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域掃面性地質(zhì)災(zāi)害隱患的普查，隨后利用LiDAR 和無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量實(shí)現(xiàn)高地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段和重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的詳查，最后采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、地面與坡體內(nèi)部探測(cè)等手段，實(shí)現(xiàn)重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的復(fù)核確認(rèn)和排除，即核查［28］.2019 年，陸會(huì)燕等先使用光學(xué)衛(wèi)星遙感影像確定了金沙江白格滑坡區(qū)域的51處滑坡隱患，再在此基礎(chǔ)上采用SBAS-InSAR 技術(shù)對(duì)具有堵江風(fēng)險(xiǎn)的重點(diǎn)區(qū)域的ALOS PALSAR-1 和Sentinel-1A 雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，共探測(cè)出7 處滑坡隱患具有較顯著形變，其中3 處堵江風(fēng)險(xiǎn)較大，為滑坡防治提供了數(shù)據(jù)支持［84］.

（3）地面沉降方面，2017 年，何倩等結(jié)合InSAR 和LiDAR 數(shù)據(jù)對(duì)河北省邯鄲市的礦區(qū)沉降情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè).利用高精度的LiDAR 數(shù)據(jù)繪制了礦區(qū)精度為1 m 的DEM 模型，解決了目前常用的SRTM DEM 數(shù)據(jù)分辨率只有30 m、精度過(guò)低、會(huì)造成沉降數(shù)據(jù)誤差過(guò)大的問(wèn)題；之后采用精度為3 m 的TerraSAR 數(shù)據(jù)與SRTM 和LiDAR 生成的DEM 分別進(jìn)行差分處理，與水準(zhǔn)測(cè)量方法獲取的地表沉降量做對(duì)比，發(fā)現(xiàn)LiDAR生成的DEM 大大減小了下沉值的誤差，提高了監(jiān)測(cè)精度［85］.2022 年，Wang 等利用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)和InSAR 數(shù)據(jù)，對(duì)中國(guó)西部地區(qū)的王家塔煤礦的地面沉降狀況進(jìn)行了分析.從2018 年6 月至2019 年4月共獲取了10 幅ALOS 衛(wèi)星的SAR 圖像，依此繪制了礦區(qū)的DEM 圖像，同時(shí)進(jìn)行了4 次無(wú)人機(jī)觀測(cè)，獲取了在這一年的煤礦開(kāi)采期間工作面完整的變形場(chǎng)，證實(shí)了隨著當(dāng)?shù)孛旱V開(kāi)采工作面的擴(kuò)大、加深，當(dāng)開(kāi)采深度大于煤層埋深的1.2～1.4 倍時(shí)，超過(guò)臨界條件，引起了地面沉降，最大沉降量為2.780 m，沉降率基本保持在0.25 m/d；最后，通過(guò)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）獲得的數(shù)據(jù)對(duì)該方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了測(cè)定，證明通過(guò)融合多種遙感數(shù)據(jù)能給構(gòu)建完整、精確、高時(shí)間精度的沉降盆地模型提供一種有效的新方法［86］.

（4）火山活動(dòng)方面.2000 年，F(xiàn)rancis 等提出結(jié)合光學(xué)衛(wèi)星的熱紅外數(shù)據(jù)和雷達(dá)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)對(duì)火山活動(dòng)進(jìn)行研究，指出可以利用光學(xué)衛(wèi)星遙感的熱紅外輻射數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)火山的活動(dòng)水平，這對(duì)于自動(dòng)探測(cè)火山噴發(fā)和研究火山熔巖的分布非常有效；與此同時(shí)利用衛(wèi)星雷達(dá)數(shù)據(jù)，這樣就可以克服光學(xué)影像受大氣、觀測(cè)時(shí)間影響嚴(yán)重的缺點(diǎn)，不僅可以透過(guò)云層并且還可以在夜間觀測(cè)火山的活動(dòng)，同時(shí)提供高分辨率的地形數(shù)據(jù)［87］.2006 年，Pavez 等結(jié)合InSAR、光學(xué)航空攝影測(cè)量與地面數(shù)據(jù)，對(duì)智利的Lascar 火山1993 至2000 年的活動(dòng)狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)合航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)和GPS 地面測(cè)量數(shù)據(jù)得到的高精度、高分辨率的DEM，提高了Lascar 火山的InSAR 圖像成像精度，然后使用高精度的InSAR 數(shù)據(jù)對(duì)與Lascar 火山周期活動(dòng)相關(guān)的地表變化進(jìn)行厘米級(jí)別的監(jiān)測(cè)，證實(shí)在1993 年4 月的噴發(fā)之后，火山周圍地表沒(méi)有持續(xù)的大規(guī)模變形［88］.

（5）冰川活動(dòng)方面.2005 年，Kaab 等提出可以結(jié)合光學(xué)影像數(shù)據(jù)對(duì)冰川光譜分類的結(jié)果與從合成孔徑雷達(dá)和LiDAR 數(shù)據(jù)中建立的DTM 模型，計(jì)算冰川的位移量，從而對(duì)冰川活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)［89］.2021 年，吳立新等采用天地空協(xié)同監(jiān)測(cè)的方式對(duì)波密縣天摩溝地區(qū)的冰川活動(dòng)進(jìn)行了研究.由于該地區(qū)地形陡峭，積雪量大，云霧量大，冰川厚度大，因此單一的遙感手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確且連續(xù)地監(jiān)測(cè)，他們利用InSAR 可以穿透云霧和光學(xué)衛(wèi)星可以穿透冰層的優(yōu)勢(shì)定量估計(jì)冰川的潛在物源體積，再結(jié)合無(wú)人機(jī)熱紅外可以區(qū)分冰層和巖層的能力以及光學(xué)遙感時(shí)空分辨率高的特點(diǎn)，劃定冰川分布的位置.最終根據(jù)不同遙感手段的特點(diǎn)制定了三類監(jiān)測(cè)方案：A）精細(xì)獲取單一冰川流域孕災(zāi)環(huán)境本底信息與災(zāi)變過(guò)程表觀數(shù)據(jù)；B）獲取和分析大范圍內(nèi)多個(gè)冰川流域、多個(gè)災(zāi)害要素的長(zhǎng)期變化信息；C）在冰川流域?yàn)?zāi)害發(fā)生后及時(shí)為國(guó)家及地方政府的應(yīng)急救災(zāi)提供數(shù)據(jù)保障與信息支持［90］.

5 結(jié)論與展望

伴隨著遙感技術(shù)的不斷創(chuàng)新升級(jí)，各種遙感技術(shù)的理論也逐漸成熟，迄今已經(jīng)有多種遙感技術(shù)被用于監(jiān)測(cè)各種地質(zhì)災(zāi)害，人們對(duì)于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的精度和準(zhǔn)確度也在不斷地上升.但目前地質(zhì)災(zāi)害遙感領(lǐng)域仍面臨許多挑戰(zhàn)，需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步加深研究與討論.

（1）地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地區(qū)常具有地勢(shì)復(fù)雜、植被茂密、云層密度大、地表覆蓋物變化劇烈等多重問(wèn)題，在監(jiān)測(cè)時(shí)僅使用單一的遙感手段往往會(huì)有缺陷.比如使用微波遙感進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，往往需要幾幅圖像之間具有很強(qiáng)的相干性，這在植被茂密或是地表覆蓋物變化劇烈的情況下難以實(shí)現(xiàn)，極大程度上限制了微波遙感的發(fā)揮；光學(xué)遙感影像雖然沒(méi)有這方面的限制，但是對(duì)于監(jiān)測(cè)地面微小形變的能力不如微波遙感和LiDAR，對(duì)地表覆蓋物的穿透性也不夠強(qiáng)，同時(shí)受大氣條件影響很大；LiDAR 雖然監(jiān)測(cè)精度高于微波和光學(xué)遙感，監(jiān)測(cè)范圍的靈活性也更強(qiáng)，但其受天氣影響大，同時(shí)監(jiān)測(cè)范圍遠(yuǎn)不及光學(xué)和微波遙感.因此需要融合多種遙感數(shù)據(jù)，才能在監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)做到互補(bǔ).如何根據(jù)不同遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)將多源遙感數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合，將是未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害遙感領(lǐng)域主要的研究方向之一.

（2）地質(zhì)災(zāi)害隱患的監(jiān)測(cè)中多源遙感數(shù)據(jù)的兼容.不同的遙感數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)格式不同，時(shí)間和空間分辨率不同，成像原理等方面也不同，這導(dǎo)致了在使用多源數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)遇到諸多不便.以光學(xué)遙感衛(wèi)星為例：MODIS、ASTER、Sentinel-3、VIIRS 等衛(wèi)星傳感器影像具有高的時(shí)間分辨率（1～2 d），但空間分辨率比較低（300～1 000 m）；而SPOT、Landsat、Sentinel-2、GF 系列具有高的空間分辨率（10～30 m），但時(shí)間分辨率低（無(wú)云情況下5～30 d）.此外由于光學(xué)和微波遙感的成像方式不同，它們的圖像數(shù)據(jù)不能在空間位置上一致.因此多源遙感數(shù)據(jù)如何兼容將是未來(lái)需要面臨的一個(gè)問(wèn)題.

（3）地質(zhì)災(zāi)害的快速監(jiān)測(cè)與自動(dòng)預(yù)警.地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性，而我國(guó)現(xiàn)在對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作的時(shí)效性還不夠強(qiáng)，每年仍有大量的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失，尤其是在目前調(diào)查工作尚未發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害隱患地區(qū).地質(zhì)災(zāi)害雖然具有突發(fā)性，但已經(jīng)有許多研究表明，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的一段時(shí)間，是可以監(jiān)測(cè)到預(yù)警信號(hào)的.如：火山爆發(fā)之前可以用InSAR 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)到火山口周圍有明顯的地表形變，并且可以通過(guò)熱紅外數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)到溫度的變化.如何準(zhǔn)確識(shí)別預(yù)警信號(hào)，對(duì)于找到地質(zhì)災(zāi)害隱患，提前進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的防治有著巨大的意義.未來(lái)可以將深度學(xué)習(xí)與遙感技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害隱患，進(jìn)行早期防治；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害并發(fā)出警報(bào)，在地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警方面更進(jìn)一步，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全.