采用地球观测技术进行滑坡评价.doc

本文对地球观测卫星委员会（CEOS）滑坡灾害组的报告进行了总结，讨论了地球观测（EO）资料在滑坡评价中的作用。 一、概述 本文总结了地球观测（EO）资料对于滑坡评价目前和将来可能的用途。地球观测卫星委员会（CEOS）滑坡灾害组主要是通过提高人们对于造成地面破坏原因的认识，以及提出滑坡的减缓对策来评价EO资料的作用。滑坡每年造成全球约1000人死亡，财产损失约4百万美元（1994年资料）。滑坡对居民点、支持运输系统的建构筑物、自然资源管理和旅游构成严重威胁，对高速公路、铁路、水路和管道造成极大破坏。滑坡通常与其它主要的地质灾害，如地震、火山活动及由暴雨引起的洪水同时发生。在许多情况下，人类活动如改造斜坡和砍伐森林也可以增加滑坡灾害的发生率。 （一）EO信息对减缓滑坡的作用 EO资料的主要贡献是提供了地形、土地利用和地质详图资料来辅助确定滑坡是如何破坏的以及是什么原因造成的。作为进行风险评价的第一步，可以用一幅更区域化的GIS图分析确定会在什么地方发生边坡失稳。这是由于在特定点影响边坡失稳的因素一般是很复杂的，而且很难进行有把握地评价。目前对滑坡风险的研究仍不太普遍，这主要是由于在较大区域很难用量化方式结合概率可能性来表示滑坡灾害。因为滑坡不像地震或洪水，它没有清晰的级度/频率联系。 根据遥感资料，有两种方法可以确定不同滑坡的特征，第一种方法是采用有效的遥感资料，确定滑坡数量、分布、类型、性质和重叠关系；第二种方法是第一种方法的补充，主要是通过采用图像和地形剖面（如激光测高计剖面）沿滑坡或穿过滑坡测量滑坡的范围（长度、宽度、厚度和现场的斜坡）。如果可能，应当将这些滑坡范围资料与以前的研究相比较。根据这些方法，可以获得滑坡的定性和定量参数，这样可以更好地了解滑坡过程。 在设计预防或修复边坡失稳工程控制研究中，为获得可靠的信息需要有详细的比例尺（1/5000或更大），特别是在公共安全是主要议题的城市地区，或在滑坡对于社会经济影响后果严重的地区，这一点尤为重要。因此，斜坡设计所需的比例尺通常大于1/2000，最常用的比例尺为1/1000～1/500，在某些情况下，会用到更详细的比例尺。这样详细的比例尺要求遥感资料具备亚米级像素的空间分辨率。因此，在工程地质特定点滑坡调查中，目前所采用的EO数据在实用性和可操作性方面具有很大局限性。不过，改进未来传感器的分辨率（3m或更好的像素分辨率）应当能够提供足够详细的信息来评价斜坡工程设计的可行性，以及确定一些初步设计特征。目前已采用多种方法绘制了滑坡清单图，这些图是结合立体航空摄影、卫星图像、地面调查以及过去发生的滑坡情况绘制的。其最终成果是给出以规模或点位表达的块体运动空间分布。如果清单图中再包括多时段航空或卫星图像分析，就可以说明滑坡的活动性了。 要绘制可靠的滑坡清单图，取得详细的斜坡信息是非常重要的，目前使用的是地形图和数字高程图。斜坡影响地表排水，斜坡也是地面稳定的一个重要因素。目前的研究表明，根据航空或卫星图像的干涉式合成孔径雷达测量技术（InSAR）可以获得详细的斜坡信息，对于斜坡地貌和区域断裂系来说，这一技术可以给出更精确的地形解译。然而，对通过干涉式合成孔径雷达获得的斜坡信息，需要进一步的研究来进行更新。大容量SRTM数据档案可以提供区域斜坡图。 EO数据对于减轻滑坡的重要性体现在两个方面。首先，如前所述的多时段EO数据可被用来确定滑坡范围的变化，这点对于绘制滑坡清单图非常有用。另外，可以用EO数据来确定发生滑坡的相关因素，如岩性、断层、斜坡、植被和土地利用情况；同时可以确定这些因素的时间变化，结合GIS和滑坡清单图可以进行滑坡灾害评价。 （二）干涉式SAR测量（InSAR） 干涉式合成孔径雷达（InSAR）可以用来进行高精度位移测量以及绘制地形图，这两点都与滑坡灾害评价有很高的相关性。 对于通过干涉式SAR绘制运动情况，有必要将运动相关和地形状态相关的因素区分开。如果运动是持续的，可以根据两到三个影像得到两个不同时段的干涉图像，再对其进行微分处理；如果运动缓慢，地形状态可以根据一个较短时间间隔的干涉图直接获得。 干涉式SAR监测斜坡活动有两个主要限制因素： 1．干涉式SAR只能测量倾斜范围的位移，不能测量飞行方向的速度向量分量。 2．干涉式SAR只能绘制特定时间和空间范围内的运动情况，与传感器和成像的重复间隔有关。 ERS干涉测量滑坡移动的典型范围是每月几毫米到几厘米（重复通过图像35天），至每年几毫米到几厘米（约一年的时间间隔）。较快的滑坡只能根据前些年ERS的特定重复轨道形状进行研究，将来可以根据具有较高分辨率的SAR绘制较小的滑坡图。采用固定扩散器技术可以监测小物体（约1平方米）的运动。干涉图产生的前提是相关性，即在两个SAR图像中表面反射波的状态保持一致。在较长时间间隔的