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遥感影像技术在地质灾害应急测绘服务中的应用研究

2023-01-14 17:25:07

张华平,刘湘媛

(江西省煤田地质局测绘大队,江西 南昌 330001)

近年来,国内地质灾害事件发生频繁,且类型多,包括了:崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、岩土膨胀、水土流失等。为了使地质灾害预防控制工作质量得到有效提高,则需做好地质灾害应急测绘服务工作,然而由于地质灾害所处区域环境条件恶劣,传统的测绘技术方法难以保证测绘数据成果的完整性、真实性及可靠性。因此,需重视现代化新型测绘技术在其中的应用。对于遥感影像技术来说,作为一种新型探测技术,可针对电磁波信息进行收集、处理、成像,进一步实现对地面各种景物的探测及识别,从而获取高分辨率的遥感影像数据成果[1,2]。由此可见,为了全面提高地质灾害应急测绘服务工作质量角度考虑,本文围绕“遥感影像技术在地质灾害应急测绘服务中的应用”进行分析研究价值意义显著。

遥感影像技术,作为一种探测技术,主要以电磁波理论为依据,在利用各种传感仪器的基础上,针对远距离目标辐射、反射的电磁波信息进行收集、处理、成像,进一步实现对地面相关景物的探测及识别。值得注意的是,遥感影像技术作用的发挥,少不了遥感平台的支持,遥感平台主要设备包括卫星、飞机、气球、地面移动设备等,通常由遥感平台构成的遥感技术系统需完成三方面的作业任务,即:①数据的获取。对各种传感器加以应用,记录目标地物的电磁波特性。②数据的处理。利用光学仪器、计算机设备等,针对获取得到的遥感数据,在校正分析处理的基础上,使遥感原始数据存在的误差得到有效消除,使被探测目标地物的原有特征得到有效恢复,进一步使处理后的数据得到高效利用。③遥感的应用。行业不同,专业人员不同,均可根据自身的目标需求,把遥感数据应用至各业务领域当中,这个过程便指的是遥感应用的过程。早些年,军事、科研等领域,遥感系统技术应用广泛,随着我国社会经济的稳步发展,遥感应用扩展到自然资源调查、地图测绘、农业监测与估产、环境监测管理等领域。由此可见,遥感系统技术的应用价值非常高。

并且利用遥感影像技术,可查询多种国产高分辨率遥感影像,包括:其一,高分一号遥感影像;
其二,高分二号遥感影像;
其三,资源三号遥感影像等[3,4]。此外,遥感影像技术的应用范围广,在气象观测、地质资源考察、地图测绘以及军事侦察中均具备显著的应用价值。以地质灾害应急测绘服务工作为例,合理科学地应用遥感影像技术,能够快速完成测绘任务,及时排查测评相关地质灾害,进一步及时发起应急救援任务,使地质灾害应急测绘服务工作的效率及质量得到全面提升。

如前所述,对遥感影像技术的概念、应用现状领域等等均有了一定程度的了解。而从遥感影像技术的应用优势层面分析,具体如下。

2.1 探测范围覆盖率广

在遥感影像技术应用过程中,借助航摄飞机进行飞行摄影,其飞行高度可以达到大概10km;
同时,在陆地卫星轨道高度方面大概为910km。一张陆地微信图像覆盖地面范围达到大约3万多平方千米,大概等同于窝火海南岛的面积。此外,从我国来看,大概只需要600多张陆地卫星图像,便可以实现全部覆盖的目标。

2.2 资料信息获取速度快,受干扰程度低

一方面,遥感影像技术的应用,在获取相关资料信息方面速度非常快,且周期比较短。比如,对于测绘地图的实测,通常几年或者十几年进行1次测量,测量时间漫长。而对于陆地卫星4、5,则每间隔16天便可覆盖地球1次。另一方面,遥感影像技术的应用,受干扰程度低,即不会受到冰川、沙漠、高山等恶劣环境条件的干扰影响,从而保证测绘作业的稳定性及可靠性。

2.3 获取信息数据的方法多样

一方面,在遥感影像技术应用过程中,对不同的波段、遥感仪器加以利用,能够获取所需的相关信息数据。同时,既可以对可见光波段探测物体加以应用,又可以对人眼看不见的紫外线、红外线、微波波段进行探测作业。并且,在对地表的性质进行探测的基础上,还可以实现对目标物深度的探测。另一方面,微波波段具备全天候作业的能力,通过遥感影像技术,获取非常大的信息量。例如:对于四波段陆地卫星多光谱扫描图像,其像元点分辨率为79m×57m,每一波段具备像元7600000个,且一幅标准图像涉及波段4个,一共有像元点3200万个。

地质灾害应急测绘服务工作,与一般的地质灾害测绘工作相比,在时效性要求方面更高。同时,在使用遥感影像技术的基础上,还需确保此项技术系统的机动性强、影像精度高,可对目标区域进行实时动态监测等。总结起来,具体要求如下。

3.1 时效性及机动性强要求

对于地质灾害应急测绘服务任务来说,其不可预测性、突发性特点鲜明。接收到相关任务以后,相关工作人员需第一时间前往测绘现场,在确保遥感影像技术及其系统具备很强的时效性的基础上,才能够将地质灾害区域的实况及时有效地反映出来,进而相关指挥员才能够以灾害区域的实况为依据,将具体的行动计划制定出来。此外,基于应急测绘服务工作开展期间,测绘单位有必要以灾区实际情况,将所需装备及时运送,这就对相关装备的机动性提出了很高的要求。而对于遥感影像技术飞行系统来说,在飞行场地要求方面不高,且升空准备时间较短,可以快速达到监测区域,使应急测绘机动快速的需求得到有效满足。

3.2 影像精度高要求

在地质灾害应急测绘服务工作期间,利用遥感影像技术,需确保获取的影像精度足够高,这样才能够使测绘服务工作获得真实、可靠、全面的数据信息支持,从而作出及时、有效的应急决策,使地质灾害问题得到有效预防控制[5]。

3.3 动态监测目标区域要求

此方面的要求,即在地质灾害应急测绘服务工作开展过程中,所使用的遥感影像设备,需满足动态监测目标区域的要求,进而将实施动态测绘信息获取出来,使地质灾害应急服务工作的质量水平得到有效提高。

从遥感影像技术应用价值体现角度考虑,在明确此项技术应用要求的基础上,则需重视技术要点及具体应用要点的把控。总结起来,遥感影像技术要点及具体应用要点如下。

4.1 技术要点

将遥感影像技术投入到地质灾害应急测绘服务工作之前,需把控各项技术要点,具体包括:

(1)数字影像匹配及空三加密处理。对于数字影像匹配,指处于2幅或若干幅影像之间,对同名元素进行识别。此环节作为数字影像测量的核心部分,需对灰度值、分布情况进行合理处理,然后将配准窗口选取出来。而对于空三加密,则指的是对空中三角测量进行解析,为航空摄影和数据生产两者之间的有效纽带桥梁,通过采取少量的像片控制点,可将待求点的平面位置、高程等参数值计算出来,进一步使像方坐标至物方坐标之间的有效转换得到实现。在空三加密过程中,需使用到Inpho模块,经光束法区域网平差,将外方位元素、加密点坐标成果影像数据获取出来。

(2)DEM及DOM构建。DEM,即指的是“数字高程模型”,也称之为“可视化模型”,针对此模型采取滤波处理以后,能够两建筑物等相关物质过滤,进一步将数字高程模型有效构建出来。DOM则指的是“数字正射影像图”,在制作过程中,需将获取的航空影像、相机参数、像控点成果、定位定姿系统(POS)数据,在空三加密处理、DEM生产以及单片DOM生产等操作基础上,使DOM制作的成果得到有效保证[6,7]。

(3)采集线划图。完成空三加密操作之后,需利用立体测图的方法,将地貌、地物等数据获取出来。首要工作是对点状要素进行采集,期间需对相关要素的位置、采集方向加以明确。然而,基于线状要素采集过程中,需对地物的具体位置进行采集,进一步对各要素之间的关系进行合理处理。如下图1所示,基于遥感影像技术的地质灾害测绘任务作业过程中,接收到遥感任务后,需按照规范流程做好相关准备工作,搜集地形、地质、遥感、综合勘探等资料信息,通过遥感图像初步解译,最终完成解译成果复核与修正,提交成果,为地质灾害应急处理决策的制定及实施提供有效测绘数据信息支持。

图1 基于遥感影像技术的地质灾害测绘任务作业流程图

4.2 应用要点

在掌握遥感影像技术要点的基础上,需进一步掌握遥感影像技术在地质灾害应急测绘服务中的具体应用要点,具体包括:

(1)在应急测绘中的应用。遥感影像技术可搭载无人机系统设备,面对情况紧急的地质灾害问题,可以快速飞行,并在短时间内收集灾区影像数据,比如地质灾区道路、河流、高山、岩壁、裸露岩石以及崩塌堆积体等影像数据,在实时动态监控地质灾区情况的基础上,对地质灾区受灾情况进行详细分析判断,进而及时作出应急抢险决策提供有效数据信息支持。

(2)在地质灾害排查测评中的应用。利用遥感影像技术,搭载无人机系统设备,可对地质灾害区域的影像进行全方位、多角度拍摄,进一步结合影像数据对受灾现场的实际情况进行分析判断,斌古玩城地质灾害的排查侧评估[8,9]。值得注意的是,基于地质灾害测评期间,技术操作工作人员可把遥感影像技术作为数据源,结合受灾区域地质条件、天气环境、植被损伤等情况,将图像绘制出来,然后采取GIS技术对影像数据进行详细分析,得出灾害等级评估结果。此外,在明确受灾等级以后,针对可能发生的灾害类型、频率、规模等相关信息标记出来,为地质救援工作的顺利、高效开展提供有效支持。

(3)在应急救援中的应用。当地质灾害风险事件发生以后,为了避免人员伤亡,可利用无人机遥感影像系统设备,进入受灾区域之后,及时获取受灾区域影像资料,测绘工作人员及应急救援人员结合遥感影像数据处理图像,对灾害情况进行详细分析,进而及时发起应急救援任务,使救援工作的效率及安全性得到协同提升[10]。

(4)在灾害治理中的应用。在地质灾害治理工作开展过程中,部分地区在技术装备层面存在一些局限性,比如大比例尺地形图、高分辨率影像图、三维模型等技术装备均缺乏,进而难以获取真实、可靠且完善的基础数据。在此情况下,为了提高地质灾害治理工作的效率及质量,则需重视遥感影像技术与其他现代化科学技术的融合应用。比如,对无人机集群灾情地理信息获取系统加以利用,同时联合使用LiDAR与无人机航空摄影技术、应急遥感影像高性能集群处理技术、精细化三维建模技术等,使区域范围内地质灾害隐患点的高分辨率影像获取工作能够高效执行完成。此外,在合理、规范应用1:2000比例尺地质灾害防治专用图测制、重大隐患点精细化三维建模系统的基础上,可以为地质灾害治理工作提供真实、可靠、完善的数据基础及测绘技术保障支持[11,12]。由此可见,需重视遥感影像技术与其他相关新兴技术在地质灾害治理工作中的合理科学应用。

综上所述,在地质灾害应急测绘服务工作开展过程中,遥感影像技术的特点优势鲜明,因此需掌握数字影像匹配及空三加密处理、DEM模型构建、DOM制作、线划图采集等技术要点。进一步合理科学利用遥感影响技术,使测绘任务快速完成,使地质灾害排查测评工作效率得到有效提升,并使应急救援任务及时发起等。总之,遥感影像技术在地质灾害应急测绘服务中的应用价值显著,值得借鉴及应用。

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