地灾遥感图像识别技术研究
地灾遥感图像识别技术研究
贺弢 郭锋 齐书恒
深圳航天智慧城市系统技术研究院有限公司 广东 深圳 518000
摘 要 遥感技术是防灾、减灾、救灾工作的重要技术支撑，随着GIS技术的发展，利用多时相的高分辨率遥感影像可以实时监测地质灾害的发生状况，在此基础上结合地质环境背景等数据分析和GIS技术，出地质灾害发生的空间规律，可以提高地质灾害发生的可预见性，为防灾和救灾工作提供准确资料，促进国民经济建设与可持续发展。
关键词 地质灾害；RS；GIS；防灾；目视解译
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：伤感歌曲排行榜
对联的种类
（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。
（2）随机性和周期性。地质灾害活动是在多种条件作用下形成的，发生的时间、地点和强度等具有很大的不确定性，是一种复杂的随机事件，同时也具有周期性。例如，区域灾害活动往往具有明显的季节性活动规律等。
（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。
（4）发性和区域性。地质灾害多以灾害点、灾害的形式发生。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。
（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。
（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，同时也对资源环境高三能不能复读
、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]。中国大力士
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。螃蟹的做法清蒸
（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、彩变换、多光谱变换等。
3.1 波段组合
遥感图像的彩合成与度学中的颜相加原理密切相关。根据加法彩合成原理，选择遥感图像的某三个波段，分别赋予R、G、B三原，就可以合成彩图像。由于原来遥感波段所代表的真实颜不同，因此生成的合成不是地物真实的颜，因此这种合成叫作假彩合成。多波段影像合成时，
方案选择十分重要，它决定了彩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
万爱千恩原唱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、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
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计算土石方量，将不同时间的无人机影像叠加，可分析面积的变化情况。
（3）对长线型项目进行自动巡查。传统采用抽点检查的方式进行监测，但是抽取的点不能体现整体的情况，不能完全彻底的体现监测效果。而利用无人机遥感技术开展监测与监管工作，可以由监测人员自主规划飞行路线，设定无人机自动沿河流范围进行摄影摄像，不仅可以全面了解整条线路的具体情况，还能实时发现问题，并计划与施下一步工作，有助于监测人员快速、全面的了解水土保持工作情况。
2.2 水质监测
水生态环境系统的监测体系主要以定时定点的地面监测系统为主，卫星遥感技术为辅。与传统的卫星遥感相比，无人机对监测目标进行快速航拍、巡查，通过大范围、全面地搜集信息，实时传递现场信
息，监视险情发展，进而提供水利资源调查数据，水文情况调查，无人机反演方法已经逐渐成为内陆水体水质监测评估的重要技术手段。目前，无人机遥感技术主要针对水质的富营养化、透明度、排污孔污染状况等情况进行监测，对地表水环境状况进行直观监测[2]。
3  应用展望
无人机作为一种新型的遥感平台将得到广泛应用，为水环境生态监测与恢复提供了新的技术方法，多载荷无人机平台的应用极大地扩展了水环境生态监测与恢复的深度和广度，为实现精水资源监测奠定了基础。但是一些方法和理论尚未成熟，因此为提高无人机水环境生态监测与保护领域的应用能力，可以就这几个方面进行优化改良：
（1）规范化。随着无人机在各领域的广泛应用，急需对无人机或者无人机机进行适当的监管，保证在作业过程中具有良好的协同性和高效性。
（2）集成化。受载荷及空间限制，无人机无法搭载一些高质量的分析仪、专用监测仪器和自动检测系统等高精尖设备，因此需要在现有环境监测设备基础上，减小重量体积，增大功能密度，研发可扩展性、高强度性。
（3）智能化。在保证无人机飞行安全的同时，研发无人机智能系统，实现无人机或无人机机自主
起降、躲避障碍物，智能跟踪等能力，实现系统化、智能化的水质环境监测，大大节省人力、物力和时间。在水质监测中，对大面积水域的智能识别以及地形相对高度的把控将会更利于航线规划，这样更加智能化、安全化和简单化的操作将会成为主流。
（4）高带宽化。目前，高光谱传感器在一定的波段范围内，并不能在机上直接得到无人机遥感影像，而是后期在计算机上进行一系列复杂的数据处理，造成数据量庞大、冗余，并不能很快地满足客户得到所需的影像信息，所以可尝试提高无人机数据链的传输带宽，实现无人机高清影像或视频长距离、低延迟和抗干扰地实时回传。
参考文献
[1] 廖小罕，周成虎.轻小型无人机遥感发展报告[M].北京：科学出版社,2016:109-112.
[2] 黄宇，陈兴海，刘业林，等.基于无人机高光谱成像技术的河湖水质参数反演[J].人民长江,2020,51(3):205-212.
作者简介
马玲（1987－），女，山西灵石人；毕业院校：西南大学，学历：研究生，职称：工程师，现就职单位：深圳航天智慧城市系统技术研究院有限公司，研究方向：GIS、遥感、建筑景观、BIM。
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、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。地质灾害的颜与岩性有关，但多呈浅调或接近灰白，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、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。
参考文献
[1] 李素菊，刘明.卫星遥感在我国重大地震灾害应急监测中的应用[J].城市与减灾,2018(4):7-10.
[2] 姚云长，汪娟，郭金城，等.基于RS和GIS的地质灾害隐患点空间特征分析——以贵州六盘水为例[J].资源信息与工程,2019(3):127-129.
作者简介
贺弢（1979－），男，天津人；学历：本科，职称：高级工程师，现就职单位：深圳航天智慧城市系统技术研究院有限公司，研究方向：遥感、智慧城市系统建设。
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