公路 XXXX年XX月  第XX期HIGHWAY No.XX

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复杂山区地质灾害早期识别技术研究现状

姜润昱

（1.四川汶马高速公路有限责任公司  成都市  610000）

摘  要：随着我国许多大型工程逐渐向新构造活动强烈、区域地质环境脆弱和工程地质条件较差的复杂山区延伸，崩塌、滑坡、泥石流等多类型地质灾害呈现高频、易发趋势。大范围高效率地质灾害的早期识别是防灾减灾的重要前提, 也是工程安全的技术保障。本文介绍了多种主流地质灾害早期识别技术的原理及特点，并对其发展趋势进行了总结与展望。

关键词：地质灾害早期识别技术; InSAR; 光学遥感; UAV；机载LiDAR。

文章编号：0451－0712（20xx）-xxxx-xx中图分类号：xxxxxxxx文献标识码：X

0 引言

早在2011年我国就将地理国情监测制定为一个新的国家发展方向，地质灾害早期识别技术是该发展方向的一个重要支撑体系，近年来在地质灾害领域也越来越被广泛重视，近些年国内外一些学者开展了大量的相关研究，取得了卓有成效的有益探索。

1 基于InSAR技术的地质灾害早期识识别技术

作为一项先进的空间对地观测技术，合成孔径雷达干涉测量（InSAR）具有全天候、全天时工作、覆盖范围广、空间分辨率高、非接触、综合成本低等优点，很适合用于开展大范围地灾普查与监测[1]。特别是InSAR所具有的大范围连续跟踪微小形变的特性，使其成为地质灾害隐患早期识别和监测的全新技术。1996年法国学者Fruneau首先证明了InSAR技术可有效用于小范围滑坡形变监测，随后世界各国学者陆续开展了InSAR技术在滑坡监测中的应用研究，取得了一些成功案例[2-4]。但在实际应用中，特别是在地形起伏较大的山区，星载InSAR技术的应用效果往往受到几何畸变、时空去相干和大气扰动等因素的制约，具有一定局限性。此外，应用InSAR技术只能检测两时相间发生的相对形变，而无法获取研究区域地表形变在时间三维上的演化情况，这是由该技术自身的局限性所决定的[5]。

2基于高精度光学遥感的地质灾害早期识识别技术

卫星光学遥感技术因其具有时效性好、宏观性强、信息丰富等特点，已成为重大自然灾害调查分析和灾情评估的一种重要技术手段。早在20世纪70年代，Landsat（分辨率30~80m）、SPOT（10~20m）等中等分辨率光学卫星影像便被用于地质灾害探测分析[6]。但由于影像分辨率不高，主要是进行地层岩性、植被差异、土壤湿度等地质灾害成灾背景信息的提取，而很少用于单体地质灾害的识别。20世纪80年代，黑白航空影像被用于单体地质灾害的探测[7]。得益于影像分辨率的提高和立体相对观测技术的应用，单体地质灾害的运动类型、活动性、滑动厚度等信息可以利用光学遥感影像进行提取，20世纪90年代以后，Ikonos（1.0m）、Quickbird（0.6m）等高分辨率卫星影像便被广泛用于地质灾害的探测与监测[8]。由于受到植被覆盖、灾害体空间尺度和时间活动性等影响，进行大范围识别还存在技术瓶颈。

3基于无人机数字摄影测量的地质灾害早期识别技术

无人机数字摄影测量技术（UAV photography）是基于无人机为平台，采用数字摄影测量为手段的测绘技术，是航空摄影测量的一个重要分支。无人机数字摄影测量随技术演化发展又分为两个分支，即传统垂直航空摄影测量和倾斜摄影测量。传统的航空摄影测量主要用于地形图测绘工作，是将航拍设备垂直对地获取数字影像，利用立体相对三维成像绘制测区地形图（DLG），并可得到测区正射影像图（DOM）；倾斜摄影测量技术是测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取物体更为完整准确的信息[9]。数字摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。倾斜摄影测量技术不仅真实地反应地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息，这种以“全要素、全纹理”的方式来表达空间物体，直观立体的三维模型使得地质灾害全息再现，倾斜摄影技术是当今地质灾害三维建模的一个重要发展方向。

4基于机载LiDAR的地质灾害早期识识别技术

激光雷达LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。机载激光雷达（LiDAR）是一种新型主动式航空传感器，通过集成定姿定位系统（POS）和激光测距仪，能够直接获取观测区域的三维表面坐标。按其功能分主要有两大类：一类是测深机载LiDAR（或称海测型LiDAR），主要用于海底地形测量；另一类是地形测量机载LiDAR（或称陆测型LiDAR），正广泛应用于各个领域，在高精度三维地形数据（数字高程模型

DEM）的快速、准确提取方面，具有传统手段不可替代的独特优势。尤其对于一些测图困难区的高精度DEM数据的获取，如植被覆盖区、海岸带、岛礁、沙漠地区等，LiDAR的技术优势更为明显。

5结论及展望

地质灾害的早期识别是防灾减灾的重要前提和基础。本文综述了基于InSAR、光学遥感、无人机摄影、机载LiDAR等进行地质灾害早期识别的技术进展并总结各自特点，对当前地质灾害的监测预警与防治提供技术参考。

(1) InSAR技术已广泛应用于缓变型和快速变形阶段的潜在灾害体的大范围识别。地表长时序形变信息大大提高了地质灾害早期识别的成功率，但仍存在一定比例的漏判和错判现象。

(2)光学遥感技术适用于大范围区域的初步识别，由于受到植被覆盖、灾害体空间尺度和时间活动性等影响，仍然存在着地质细观结构呈现不清晰的问题。

(3)无人机数字摄影测量技术,直观立体的三维模型使得地质灾害全息再现，倾斜摄影技术是当今地质灾害三维建模的一个重要发展方向。

(4)机载 LiDAR技术是高精度、高分辨率获取DEM的重要技术手段，特别在植被覆盖区域发挥了独特的价值。如何进一步提高DEM精度，增加数据获取频率，降低成本是LiDAR技术需要解决的问题。

参考文献

[1]郭华东. 雷达对地观测理论与应用[M]. 科学出版社, 2000.

[2]B, Fruneau, and, et al. Observation and modelling of the Saint-tienne-de-Tinée landslide using SAR interferometry - ScienceDirect[J]. Tectonophysics, 1996, 265(3-4):181-190.

[3]Hilley,  G. E . Steady state erosion of critical Coulomb wedges with applications to Taiwan and the Himalaya[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2004, 109(B1):B01411.

[4] Midtgaard J ,  Brabrand C ,  Wasowski A . Systematic Derivation of Static Analyses for Software Product Lines[J].  2014:181-192.

[5]Hanssen. Integrating-sphere system and method for absolute measurement of transmittance, reflectance, and absorptance of specular samples.[J]. Applied optics, 2001.

[6]Stephens,  Graeme L . Radiative Transfer through Arbitrarily Shaped Optical Media. Part I: A General Method of Solution[J]. J.atmos, 1988, 45(12):1818-1836.

[7] Marcolongo M ,  Presbitero P ,  Capra G , et al. Bicameral stimulation in a case of corrected transposition of the great vessels[J]. Giornale Italiano Di Cardiologia, 1986, 16(9):798.

[8]Janet, E, Nichol, et al. Application of high-resolution stereo satellite images to detailed landslide hazard assessment[J]. Geomorphology, 2006.

[9]杨国东, 王民水. 倾斜摄影测量技术应用及展望[J]. 测绘与空间地理信息, 2016, 39(1):4.