遙感技術(shù)在中國地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

楊佳旺，錢建平，龍思遠(yuǎn)，趙鵬偉

（桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541000）

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害是指地球在發(fā)展演變的過程中，由各種自然地質(zhì)作用和人類自身活動所造成的災(zāi)害性地質(zhì)事件[1]。地質(zhì)災(zāi)害包括崩塌、滑坡、泥石流、地震、火山噴發(fā)等突發(fā)性的自然災(zāi)害以及水土流失、地面沉降和土地荒漠化等漸進(jìn)性的災(zāi)害現(xiàn)象，其常具有易發(fā)性、隱蔽性、危害性以及大規(guī)模的破壞性等特點。我國地域遼闊，人口眾多，地形地貌條件復(fù)雜多樣，易于發(fā)生各種類型的地質(zhì)災(zāi)害。比較而言，傳統(tǒng)的地面監(jiān)測技術(shù)已不能實現(xiàn)大面積、實時的地質(zhì)災(zāi)害研究，遙感技術(shù)因其宏觀性、高效性、多層次、多尺度的特點現(xiàn)已成為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查不可或缺的探測手段。利用遙感技術(shù)可以根據(jù)多時相數(shù)據(jù)分析災(zāi)害孕育的機制，可以定性或定量地恢復(fù)和追蹤災(zāi)害發(fā)生前后的過程，可以經(jīng)濟高效地監(jiān)測多種自然災(zāi)害，便于做出各種應(yīng)對災(zāi)害的措施，可以提前預(yù)測災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域，告知人民群眾提早進(jìn)行轉(zhuǎn)移，以保障自身生命財產(chǎn)安全，故遙感技術(shù)可以應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測、預(yù)警、評估的全過程中。

近年來，國內(nèi)科研工作者利用衛(wèi)星遙感技術(shù)、InSAR技術(shù)、航空遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域開展了大量的研究工作，其中衛(wèi)星遙感技術(shù)在活動構(gòu)造探查、災(zāi)害評估以及應(yīng)急反應(yīng)中已實現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用，InSAR技術(shù)在地表形變監(jiān)測和分析越來越凸顯出其應(yīng)用效能，航空遙感技術(shù)也通過其獨特的優(yōu)勢在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用取得了明顯效果[2]，研究表明利用遙感技術(shù)開展地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和研究是未來高新技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，并具有廣闊的發(fā)展前景。

1 衛(wèi)星遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用研究

1.1 衛(wèi)星遙感技術(shù)的方法及特點

衛(wèi)星遙感技術(shù)是一項對地觀測的綜合性技術(shù)，其應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害研究的方法主要有：直接解譯（目視解譯為主，計算機圖像處理為輔）、動態(tài)對比以及結(jié)合GIS、GPS技術(shù)分析等。

遙感解譯是根據(jù)受災(zāi)區(qū)域與周圍環(huán)境在色調(diào)、紋理、植被覆蓋情況上的差異以及受災(zāi)體的形狀等信息，通過對比受災(zāi)前后的影像開展對地質(zhì)災(zāi)害體的監(jiān)測與分析，同時結(jié)合多方面資料驗證，為地質(zhì)災(zāi)害的防治、救援、評估等相關(guān)工作提供基礎(chǔ)資料。目前圖像解譯方法已經(jīng)從目視解譯發(fā)展到人機交互解譯和影像的智能解譯，大大提高了遙感在地質(zhì)災(zāi)害識別和分析中的速度和準(zhǔn)確率。動態(tài)對比是利用多時相衛(wèi)星影像或雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，來調(diào)查區(qū)域土地利用變化、植被覆蓋變化、海平面升降、地面沉降幅度等狀況，為已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害或未來可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行預(yù)測與評估。3S技術(shù)可將整個圖像處理和信息采集形成智能化體系，把地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展過程用3D立體的方式進(jìn)行展現(xiàn)，綜合各類數(shù)據(jù)信息的采集分析，闡明地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的機制，為后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害的研究提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

與傳統(tǒng)的地面監(jiān)測和單一的GIS監(jiān)測比較，衛(wèi)星遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中具有以下鮮明的特點：

（1）可開展較大范圍的實時監(jiān)測。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域通常較為分散，成因機制復(fù)雜，衛(wèi)星遙感技術(shù)可進(jìn)行大范圍、全方位、無漏洞的監(jiān)測，獲取到目標(biāo)區(qū)的全貌或個體的細(xì)節(jié)特征，為調(diào)查研究提供可靠的資料。

（2）進(jìn)行多時相、多角度地定性或定量分析。研究人員既可利用同一衛(wèi)星在不同時間尺度受災(zāi)地區(qū)的災(zāi)情變化情況，也可利用多顆衛(wèi)星在受災(zāi)地區(qū)進(jìn)行無死角、全方位監(jiān)測與調(diào)查，從中獲取災(zāi)情變化的詳細(xì)信息并以此為依據(jù)開展災(zāi)情預(yù)防、搶災(zāi)救災(zāi)、災(zāi)后評估等工作，提高應(yīng)對各種災(zāi)害的科學(xué)性與合理性。

（3）方便快速地應(yīng)對復(fù)雜區(qū)域的監(jiān)測。對于交通、通訊不便或自然條件惡劣，人力難以采集信息的地區(qū)，衛(wèi)星遙感技術(shù)可代替人類進(jìn)行探測。

（4）全面整合各類災(zāi)情信息進(jìn)行綜合研究。衛(wèi)星遙感技術(shù)可通過不同地物發(fā)出的不同波長的電磁輻射能量，深入分析目標(biāo)區(qū)地形地貌變化趨勢、水質(zhì)受污染程度、土地利用、植被覆蓋、地面沉降等情況，多樣化采集各類災(zāi)情數(shù)據(jù)信息，全方位準(zhǔn)確地估測受災(zāi)地區(qū)的災(zāi)情演變情況與次生災(zāi)害發(fā)生幾率。

1.2 衛(wèi)星遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

1.2.1 斜坡監(jiān)測分析與應(yīng)用

斜坡地質(zhì)災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡、泥石流等，其主要受到地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、氣象以及人為活動等多種因素的影響，利用遙感技術(shù)則可以克服諸多條件的限制，在地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測和研究工作中發(fā)揮重要的作用。長期以來遙感監(jiān)測為防治地質(zhì)災(zāi)害隱患、救災(zāi)搶災(zāi)、災(zāi)后評估分析等工作做出了重大貢獻(xiàn)。

2000年4月9日，西藏易貢藏布（易貢河）發(fā)生巨型山體滑坡，通過收集不同衛(wèi)星的多個時相的數(shù)據(jù)對易貢滑坡進(jìn)行遙感解譯分析，全面監(jiān)測了該滑坡發(fā)生的地質(zhì)背景、活動過程和變化情況等，快速獲取了各時相的湖水面積、水位和水量，并對洪水的潰決時間進(jìn)行了預(yù)測，其研究結(jié)果和實際情況相符，顯示了利用衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的可行性[3-4]。2010年8月7日，甘肅省舟曲縣遭受特大泥石流災(zāi)害，通過利用多時相、多分辨率遙感影像，并參照地形圖結(jié)合實際情況，準(zhǔn)確進(jìn)行滑坡、泥石流、受損情況等各種災(zāi)情信息的判讀，有效地提取災(zāi)區(qū)的災(zāi)害信息，對泥石流的流域特征，泥石流的成因、成災(zāi)過程及若干重要參數(shù)進(jìn)行分析，為今后此類重大泥石流災(zāi)害的防治提供了可資借鑒的依據(jù)[5-9]。

近幾年基于多源遙感數(shù)據(jù)和3S技術(shù)進(jìn)行斜坡災(zāi)害研究取得了良好的效果，LEE等[10]基于多源遙感信息的衛(wèi)星圖像以及研究區(qū)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境資料建立泥石流遙感解譯標(biāo)志，在此基礎(chǔ)上引入模糊綜合評價模型對泥石流進(jìn)行風(fēng)險評估。唐堯等[11]利用國產(chǎn)高分二號和北京二號遙感衛(wèi)星影像對金沙江高位滑坡開展災(zāi)情監(jiān)測，研究包括災(zāi)情信息解譯、滑坡災(zāi)害前后對比、致災(zāi)演化分析以及災(zāi)蠕變特征分析等，查明研究區(qū)全域及周邊的多處隱患災(zāi)害，總結(jié)了國產(chǎn)遙感衛(wèi)星對國家地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測做出的重要貢獻(xiàn)。葉振南等[12]以西藏芒康縣為例，基于GF2號和Landsat-8衛(wèi)星遙感影像，結(jié)合地面調(diào)查綜合獲取地質(zhì)災(zāi)害信息，全面分析了區(qū)內(nèi)斜坡地質(zhì)災(zāi)害的分布特征，為高海拔地區(qū)開展區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價工作提供了技術(shù)參考。單博[13]基于3S技術(shù)對奔子欄水源地庫區(qū)庫岸滑坡易發(fā)性和區(qū)劃滑坡風(fēng)險性進(jìn)行了評價及區(qū)劃研究。

從目前的研究來看，衛(wèi)星遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害研究中，在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和監(jiān)測方面發(fā)揮了重要的作用，同時多源遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和3S技術(shù)綜合分析等研究手段越來越多的應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害中。

1.2.2 地震調(diào)查研究

地震研究目前是世界各國的重點研究領(lǐng)域，遙感技術(shù)在地震災(zāi)害的研究主要在災(zāi)情調(diào)查和次生地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測中發(fā)揮重要的作用，利用震前和震后影像特征差異進(jìn)行地震災(zāi)害評估，如建筑物倒塌情況、交通道路破壞程度、人員傷亡、山體變形、地貌變遷等，確定主震部位變形特征，對震區(qū)構(gòu)造的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，為震災(zāi)救援和災(zāi)后重建提供決策和部署。

汶川地震發(fā)生后，我國遙航中心以及各單位迅速通過衛(wèi)星獲取抗震救災(zāi)的第一手遙感影像資料，對災(zāi)區(qū)震災(zāi)的遙感調(diào)查解譯及開展應(yīng)急評估工作[14-17]。自四川汶川地震中大規(guī)模使用衛(wèi)星遙感影像開展地震監(jiān)測評估以來，衛(wèi)星遙感技術(shù)在此方面的應(yīng)用迅速發(fā)展，許沖等[18]獲取了汶川震后的多源遙感影像，采用人工目視解譯對震后崩塌、滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行遙感解譯分析，繪制了研究區(qū)的地震次生地質(zhì)災(zāi)害分布圖與點密度圖，并研究地震次生地質(zhì)災(zāi)害分布與高程、坡度、地震烈度之間的關(guān)系。袁小祥等[19]根據(jù)玉樹地震后獲取的LandsatETM+和SPOT遙感影像對地震造成的地表破裂進(jìn)行解譯,獲得地表破裂的空間分布，分析了地表破裂與斷裂活動的關(guān)系。吳瑋瑩等[20]獲取了2017年四川九寨溝地震后的高分二號和北京二號遙感影像，通過人工目視解譯得到地震滑坡初步編目，研究了地形（坡度、坡向）、地震（地震烈度、距震中的距離）等影響因子與地震滑坡空間分布之間的關(guān)系。董秀軍等[21]利用多源遙感數(shù)據(jù)在九寨溝地震區(qū)開展地質(zhì)災(zāi)害研究工作，劃分了地層巖性和斷裂構(gòu)造，并建立災(zāi)害三維解譯標(biāo)志，為景區(qū)重建提供了技術(shù)支撐。

大量的研究表明，遙感技術(shù)現(xiàn)已成為地震災(zāi)害調(diào)查研究不可或缺的重要手段，可為地震損失評價提供可靠的技術(shù)支撐；可為進(jìn)一步研究地震次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律、發(fā)生機理、預(yù)測理論、災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建與選址等問題提供重要的地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)信息；也可為地震應(yīng)急救援、震后重建以及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防提供重要的參考。

1.2.3 水土流失動態(tài)監(jiān)測

水土流失分布范圍廣，面積大，嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。我國是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國家之一，多年來水土流失依然是我國面臨的重大自然災(zāi)害問題，基于衛(wèi)星遙感技術(shù)開展水土流失災(zāi)害監(jiān)測可以采取有效措施，及時預(yù)防災(zāi)害帶來的損失，為水土流失的預(yù)防和治理提供關(guān)鍵的技術(shù)支持。

楊成英等[22]通過Landsat TM數(shù)據(jù)和RESOURCESAT-1數(shù)據(jù)對桂林毛村地下河流域的地形坡度、植被覆蓋度土地利用等信息進(jìn)行提取，然后結(jié)合GIS對研究區(qū)兩個時期的水土流失進(jìn)行對比分析；屈創(chuàng)等[23]基于資源3號衛(wèi)星影像采用面向?qū)ο蟮挠跋穹诸惙椒ㄔ邳S河流域進(jìn)行水土流失動態(tài)監(jiān)測；陳斌等[24]基于3S技術(shù)對太湖流域水土流失進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，通過三因子綜合評價法評價該區(qū)水土流失狀況。

研究表明，遙感技術(shù)目前主要在水土流失范圍監(jiān)測和災(zāi)害損失評估兩個方面發(fā)揮重要作用，通過動態(tài)監(jiān)測可掌握區(qū)域水土流失的變化規(guī)律與發(fā)展趨勢，為水土流失的監(jiān)測、評價、預(yù)測和治理提供參考，對完善區(qū)域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、落實國家生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及災(zāi)后建設(shè)決策具有重要意義。

總體來說，衛(wèi)星遙感技術(shù)基本適合各種地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、監(jiān)測和研究工作，不受地域和時間的限制，大大提高了災(zāi)區(qū)搶險救災(zāi)的工作時間和效率。但由于受到空間分辨率、時效性、天氣狀況等條件的制約，大多數(shù)研究人員基于地質(zhì)災(zāi)害本身特征，對受災(zāi)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、斷裂、水文地質(zhì)條件等方面展開研究，而對災(zāi)區(qū)人文經(jīng)濟狀況方面研究偏少。隨著3S技術(shù)的快速發(fā)展，會圍繞對地質(zhì)災(zāi)害的信息獲取、災(zāi)害演變分析、災(zāi)害防護(hù)與治理等多方面研究，并整合各種資料形成地質(zhì)災(zāi)害的三維空間表達(dá)來進(jìn)行相關(guān)分析，以實現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測、評價、預(yù)測、預(yù)警、決策及管理的全過程。

2 In SAR技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用研究

2.1 InSAR技術(shù)介紹及處理流程

合成孔徑雷達(dá)干涉測量（Interferome tric SAR，InSAR）技術(shù)是近幾十年來遙感技術(shù)深度發(fā)展的產(chǎn)物，為大尺度地表形變監(jiān)測提供了有利的技術(shù)支持。它是基于空間相干性估計和二維相位解纏等技術(shù)，利用雷達(dá)波相位差測量地表三維空間位置及其微小變化的一項技術(shù)。其具有全天時、全天候、大范圍、高精度等特點，在地表形變監(jiān)測中廣泛應(yīng)用，例如地震前后的地表形變監(jiān)測，礦區(qū)塌陷、城市地面沉降、滑坡形變監(jiān)測等。

目前，已有的SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)有TerreSARX、RadarSat-2、TanDEM-X、COSMO-SkyMed、ALOS-2和Sentinel-1等，我國也于2016年8月10日在太原成功發(fā)射了高分三號（GF-3）衛(wèi)星，實現(xiàn)了我國SAR衛(wèi)星零的突破。其數(shù)據(jù)處理流程主要有：數(shù)據(jù)聚焦、生成干涉圖、干涉圖去平、相干生成、相位解纏、軌道精煉和重去平、高程轉(zhuǎn)碼和地理編碼等。

2.2 InSAR技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

2.2.1 地表形變監(jiān)測與應(yīng)用

InSAR技術(shù)在地表形變監(jiān)測應(yīng)用廣泛，至今已經(jīng)積累了很多成功的經(jīng)驗。王超等[25]獲取了張北-尚義地震前后的ERS-1/2 SAR影響數(shù)據(jù)，利用InSAR技術(shù)通過做重復(fù)軌道差分處理得到地震前后的干涉圖，根據(jù)地震同震形變場的空間分布分析了形變特征和震源構(gòu)造，推動了國內(nèi)InSAR技術(shù)的發(fā)展。沈正康等[26]以汶川地震為例，將GPS數(shù)據(jù)和InSAR技術(shù)擬合觀測同震形變，對地震相關(guān)的斷層幾何結(jié)構(gòu)和滑動分布進(jìn)行了研究，得到斷層的幾何結(jié)構(gòu)沿長度發(fā)生變化，并分析其變化規(guī)律。高二濤等[27]采用Sentinel-1A影像利用D-InSAR技術(shù)獲取了九寨溝地震的同震形變場，對形變場進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，為地震斷層位置反演做好了前期基礎(chǔ)。

大量研究表明，InSAR技術(shù)可以為地震震間、同震和震后階段的地表形變測量提供有效的信息，對地震機理的研究和斷層分布的反演具有重要意義。

2.2.2 礦區(qū)塌陷監(jiān)測與應(yīng)用

馬海濤等[28]基于ENVISAT衛(wèi)星的SAR雷達(dá)數(shù)據(jù)對武安市鐵礦區(qū)地面沉降進(jìn)行監(jiān)測，通過二路差分和三路差分干涉處理獲得了研究區(qū)最大沉降值和沉降帶分布，探索了無目標(biāo)、無時域、大范圍、高精度的對地表進(jìn)行沉降監(jiān)測的方法，并得出影響結(jié)果精度的主要因素。王鵬輝等[29]在山西大同礦區(qū)采用三軌法D-InSAR技術(shù)對該區(qū)進(jìn)行地面沉降監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)礦區(qū)及其周圍環(huán)境存在的一些由人為因素、人類生產(chǎn)活動所導(dǎo)致的區(qū)域沉降問題，對后續(xù)礦區(qū)治理方面具有現(xiàn)實意義。孫赫等[30]采用InSAR技術(shù)探測安徽省謝橋煤礦的地表形變，得到礦區(qū)存在多處沉降漏斗，分析了其沉降規(guī)律。

已有的研究成果顯示了InSAR技術(shù)在礦區(qū)監(jiān)測中的優(yōu)勢，能得到礦區(qū)沉陷的地表形變場，分析礦區(qū)塌陷的動態(tài)變化規(guī)律，為礦區(qū)塌陷的危險性評估提供參考，并對今后礦區(qū)治理具有一定的現(xiàn)實意義。

2.2.3 城市地面沉降中的應(yīng)用

國內(nèi)研究人員在城市地面沉降方向也開展了廣泛的研究，張詩玉等[31]利用2003—2007年ENVISAT衛(wèi)星的SAR影像通過差分干涉測量處理，對河北廊坊市、霸州市城市地面沉降進(jìn)行監(jiān)測，獲取了該城市的地面沉降量及沉降漏斗中心，結(jié)果表明地下水開采和城市建設(shè)對地面沉降有加劇的趨勢，顯示InSAR技術(shù)對城市地面沉降提供了技術(shù)支持。馬培峰等[32]聯(lián)合使用Sentinel-1，COSMO-SkyMed和TerraSAR-X圖像對粵港澳大灣區(qū)進(jìn)行大尺度地面沉降監(jiān)測，研究發(fā)現(xiàn)沉積物固結(jié)是該區(qū)域沉降的主要原因，地下水開采和人工負(fù)荷誘發(fā)因素，表明多傳感器SAR影像協(xié)同應(yīng)用區(qū)域多尺度沉降監(jiān)測的實用性。

從InSAR在城市地面沉降的監(jiān)測案例來看，該技術(shù)能夠較好地應(yīng)用于地面沉降的長期監(jiān)測，為預(yù)防城市建筑物塌陷、房屋毀壞、道路橋梁設(shè)施坍塌等災(zāi)害提供指示作用，減少因地面沉降而造成的人民生命和財產(chǎn)損失。

2.2.4 滑坡形變監(jiān)測

InSAR技術(shù)對地表形變的高度敏感使得其成為滑坡監(jiān)測應(yīng)用中的熱點技術(shù)。例如劉曉杰等[33]利用升降Spot-mode TerraSAR-X數(shù)據(jù)分析了西北地區(qū)黑方臺黃土滑坡的形變模式和破壞模式，研究發(fā)現(xiàn)升降SAR圖像得到的二維形變結(jié)果與黃土-基巖平面滑動、退化破壞和黃土滑動三種典型的黃土滑坡模式相一致。熊志強等[34]利用多源雷達(dá)和光學(xué)衛(wèi)星圖像監(jiān)測西南地區(qū)白格滑坡的形變特征，展示了混合遙感技術(shù)調(diào)查滑坡形變的可用性。陳立權(quán)等[35]利用InSAR和改進(jìn)的偏移量跟蹤技術(shù)相結(jié)合的方法對貴州省尖營山滑坡的時空變形過程進(jìn)行演化，揭示了滑坡體與周圍地區(qū)不同的形變特征，并總結(jié)了西南巖溶山區(qū)滑坡的地表演化機制和破壞模式。王哲等[36]通過長時序光學(xué)衛(wèi)星遙感影像對西藏易貢滑坡受災(zāi)前后進(jìn)行解譯，獲取了災(zāi)害的演化過程，并采用InSAR技術(shù)對滑坡近期的地表形變進(jìn)行時序監(jiān)測，分析滑坡的時空演化特征。

這些研究表明，InSAR技術(shù)可以詳細(xì)地反映滑坡的形變特征和運動規(guī)律，為區(qū)域滑坡的監(jiān)測和評估提供重要的技術(shù)支撐，同時也呈現(xiàn)出利用InSAR技術(shù)與其他光學(xué)衛(wèi)星遙感影像、地面測量等多重手段協(xié)同分析的趨勢。

從地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)展來看，InSAR技術(shù)己經(jīng)基本成熟，處在廣泛的業(yè)務(wù)應(yīng)用階段，可以較好地應(yīng)用于地面形變的長期監(jiān)測。但是InSAR技術(shù)在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)各種外在因素或者受SAR系統(tǒng)本身性能因素的干擾，例如出現(xiàn)干涉圖中引入噪音、干涉圖中沒有可識別的干涉條紋、干涉相位呈無規(guī)律的隨機分布等問題，一些誤差因素也可能會降低InSAR技術(shù)的監(jiān)測精度，因此，還需盡量規(guī)避或削弱若干限制因素的影響。總的來說InSAR技術(shù)可以實時監(jiān)測地面形變或區(qū)域差異性沉降，通過綜合應(yīng)用多傳感器SAR影像、高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)以及地質(zhì)調(diào)查等手段，來實施地面形變調(diào)查和監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域的地表形變狀況，掌握其隱患信息，大范圍地減少我國的地表形變方面的地質(zhì)災(zāi)害。

3 航空技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用研究

3.1 航空遙感技術(shù)介紹

航空遙感是以飛機、無人機、飛艇等航空飛行器作為搭載平臺的遙感技術(shù)，為野外地質(zhì)調(diào)查工作帶來了新的、可靠的技術(shù)保障。按航空飛行平臺的不同，航空遙感可分為有人機航空遙感和無人機航空遙感；按傳感器所使用的電磁波譜段不同，又可分為航空多光譜遙感、航空高光譜遙感、數(shù)字航空攝影、機載雷達(dá)和機載激光掃描等。

航空遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用特點有：

（1）空間分布率高，可獲取更多的地表細(xì)節(jié)信息。

（2）機動性強，能夠迅速確定受災(zāi)位置范圍，了解災(zāi)區(qū)實情，并對重點區(qū)域或目標(biāo)設(shè)定飛行航線進(jìn)行連續(xù)觀測。

（3）手段多樣，產(chǎn)品豐富，有效解決了衛(wèi)星遙感技術(shù)受重返周期和天氣狀況制約等問題。

3.2 航空遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

3.2.1 三峽庫區(qū)航空遙感調(diào)查

三峽庫區(qū)是我國地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的地區(qū)之一，遙航中心利用航空遙感技術(shù)多次開展高精度航空遙感地質(zhì)調(diào)查工作，例如80年代起開始組織大比例尺航空攝影，并進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯研究；2003年在該區(qū)部署了新的1∶50000比例尺彩紅外航空攝影項目，之后開展了地質(zhì)災(zāi)害遙感動態(tài)監(jiān)測示范；2017年采用數(shù)字航空攝影、傾斜攝影、無人機遙感等航空遙感多種技術(shù)手段，對三峽庫區(qū)開展了崩塌、滑坡、泥石流等主要地質(zhì)災(zāi)害問題航空遙感地質(zhì)調(diào)查，通過多期、多種航空遙感手段的庫區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作，為庫區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與防治管理等工作。

3.2.2 汶川地震航空遙感調(diào)查

5.12汶川大地震發(fā)生后，我國各單位以航空遙感技術(shù)為主參與救災(zāi)工作，快速將其應(yīng)用在災(zāi)情調(diào)查方面，利用航空攝影獲取地震災(zāi)區(qū)現(xiàn)場，通過航空遙感影像迅速確定災(zāi)區(qū)的分布范圍，解譯了地震造成的房屋倒塌、公路損壞、江河堵塞和被破壞基礎(chǔ)設(shè)施的位置、規(guī)模等災(zāi)情信息，以及次生地質(zhì)災(zāi)害類型、分布及其規(guī)模信息，為搶救生命、修復(fù)交通線和估算災(zāi)情提供了基本依據(jù)[38]。

3.2.3 泥石流航空遙感監(jiān)測

航空遙感技術(shù)對泥石流的周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測能夠有效預(yù)測泥石流活動。例如舟曲發(fā)生特大泥石流后，無人機航攝、航空遙感拍攝獲取了災(zāi)區(qū)圖像，使搶險救災(zāi)人員清楚地了解災(zāi)害損失的細(xì)節(jié)、嚴(yán)重程度及空間分布，為災(zāi)后救援工作方面提供了技術(shù)支持[39-40]。

3.2.4 無人機技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

無人機可搭載光學(xué)、激光雷達(dá)或多光譜、高光譜傳感器，能夠快速獲取到目標(biāo)區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)，為地面災(zāi)情解譯提供豐富的數(shù)據(jù)源。它既可以彌補衛(wèi)星因天氣、時間等條件造成的目標(biāo)區(qū)遙感影像的空缺，又能克服航空及航天遙感空間分辨率低、受制于長航時、大機動、惡劣氣象條件、危險環(huán)境等因素的影響，為指揮災(zāi)害救援工作及時提供真實可靠的圖像和數(shù)據(jù)。

近年來，我國無人機技術(shù)愈加成熟，以靈活機動、操作簡單、成本低、風(fēng)險小等獨特優(yōu)勢在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。黃皓中等[41]運用無人機飛行獲取的數(shù)據(jù)在礦山進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯，對無人機進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測具有重要意義。黃海寧等[42]將無人機遙感技術(shù)應(yīng)用于高陡邊坡危巖體調(diào)查中，為高陡邊坡危巖調(diào)查提供一種可行的技術(shù)方法和實踐參考。胡才源等[43]基于無人機遙感技術(shù)對油杉河景區(qū)的高位崩塌地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查，實現(xiàn)了實景三維立體模型，測得精確的崩塌參數(shù)，為定量研究地質(zhì)災(zāi)害提供了可靠的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。李小玲等[44]利用無人機遙感對地形條件復(fù)雜的貴州大方縣法啟村的崩塌群進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查研究，為地質(zhì)災(zāi)害精準(zhǔn)治理提供科學(xué)依據(jù)。

大量的無人機遙感技術(shù)用于地質(zhì)災(zāi)害的案例表明，該技術(shù)是傳統(tǒng)遙感手段的有利補充，尤其在一些復(fù)雜的、特殊的、人力難以開展調(diào)查的地形和區(qū)域，無人機可以不受區(qū)域地形因素的影響展開研究工作，該技術(shù)的應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、應(yīng)急處理、災(zāi)情評估等方面具有極大的優(yōu)勢。

綜上所述，航空遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中扮演了舉足輕重的作用，以其獨特的優(yōu)勢在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的研究應(yīng)用廣泛。但目前的發(fā)展也有一定的局限性，例如航空遙感獲得的影像幅寬較小，對于受災(zāi)區(qū)域大的地區(qū)需要很大的工作量才能完成；另外相對而言航空遙感數(shù)據(jù)的快速處理能力與實際需求還有一些差距。隨著無人機遙感平臺、傳感器平臺、計算機技術(shù)等的蓬勃發(fā)展，相信未來航空遙感的傳感器波譜覆蓋范圍會進(jìn)一步擴展，數(shù)據(jù)處理效率和自動化水平也會不斷提升，其數(shù)據(jù)獲取和處理方法可以更加方便快捷，今后將向著航空遙感數(shù)據(jù)自動化與智能化分析處理以及多源航空遙感數(shù)據(jù)一體化分析處理等方向快速發(fā)展。

4 結(jié)論

衛(wèi)星遙感技術(shù)、InSAR技術(shù)、航空遙感技術(shù)都是從遙感的角度深度發(fā)展衍生出來的技術(shù)，本文簡要總結(jié)了三者各自在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的特點，對衛(wèi)星遙感技術(shù)、InSAR技術(shù)、航空遙感技術(shù)在崩塌、滑坡、泥石流、地震、水土流失、地面沉降、水利工程等具體的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行了梳理和綜述，并闡述了三者在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中存在的不足以及發(fā)展動向?？偟谋砻餍l(wèi)星遙感技術(shù)基本適合各種地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測研究，可廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域，InSAR技術(shù)在地表形變的研究已趨于成熟，可應(yīng)用于地表形變的長期監(jiān)測，航空遙感技術(shù)很好的彌補了傳統(tǒng)遙感手段的不足，取得了顯著成效。在具體的地質(zhì)災(zāi)害問題研究中，應(yīng)該從實際出發(fā)，恰當(dāng)?shù)剡x擇監(jiān)測手段，最大限度地發(fā)揮遙感技術(shù)獨特的優(yōu)勢，并綜合利用GIS、GPS等多種技術(shù)的特點，形成多層次、多方位、大范圍、大尺度的研究格局，即圍繞“天-空-地-現(xiàn)場”一體化的地質(zhì)災(zāi)害遙感評估業(yè)務(wù)，對災(zāi)害發(fā)生區(qū)域的受災(zāi)情況、災(zāi)后影響等進(jìn)行全面監(jiān)測，以采取合理的防控措施。

綜合近年來的一些研究工作可知，我國研究人員已經(jīng)摸索了一套較為合理有效的地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查方法，但還存在一些亟待解決的問題，相信我國遙感研究人員在廣泛的應(yīng)用過程中會應(yīng)對和克服各種困難，為地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境宏觀調(diào)查、災(zāi)體動態(tài)監(jiān)測以及災(zāi)情預(yù)警、災(zāi)情損失評估等方面做出重要的貢獻(xiàn)。隨著未來遙感技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，以及研究人員在處理技術(shù)上的不斷改進(jìn)，遙感技術(shù)必然會發(fā)展為一項成熟的對地觀測技術(shù)，對地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與監(jiān)測產(chǎn)生巨大的影響。