时间：2019-10-16 10:48:28 所属分类：智能科学技术 浏览量:
摘 要:针对泥石流、滑坡等给地质灾害的多发性，给居民生命和财产安全带来严重威胁的问题，结合遥感技术原理及研究现状，以某区块采集到的多源、多时相遥感影像为数据源，提出一种灾害体变化预测模型。对此，文章利用直方图匹配方法，对获取到的遥感数据进行
摘 要:针对泥石流、滑坡等给地质灾害的多发性，给居民生命和财产安全带来严重威胁的问题，结合遥感技术原理及研究现状，以某区块采集到的多源、多时相遥感影像为数据源，提出一种灾害体变化预测模型。对此，文章利用直方图匹配方法，对获取到的遥感数据进行预处理，从而提高辐射匹配的精度; 其次，引入高程模型，对土方的高程量进行进行推算，从而得到土方变化量; 最后通过多项式数学模型的方式，对地质灾害体的变化趋势进行拟合，从而推算其变化。最后通过比对，与实际的变化相差不大，由此判断该方法具有一定推广价值。
关键词:遥感技术; 地质灾害; 高程模型; 多项式; 土方量
0 引言
遥感技术在地质灾害工作中的应用，主要体现在监测，调查，分析研究三方面，而且应用比较成熟。它能快速提供大面积地区的位置、分布、范围、规模、类型、发育环境等数据和图件，给地质灾害的预防及防治提供了大量的信息，随着技术的不断成熟，必将在防震减灾工作中发挥不可替代的作用。地质灾害作为一种特殊的不良地质现象，无论是滑坡、泥石流等灾害个体，还是由它们组合形成的灾害群体，在遥感图像上呈现的形态、色调、影纹结构等均与周围背景存在一定的区别。因此，对滑坡和泥石流等地质灾害的规模、形态特征及孕育特征，均能从遥感图像上直接解译圈定。而且运用遥感成果结合遥感图像区域地形地貌和地质构造信息的提取，野外重点地质灾害现场调查查证相结合的技术和方法，形成地质灾害的三维空间表达，可以深入了解和掌握地质灾害发生发展的成因机理、趋势和规律，为防灾避难提供了相关的数据支撑，有利于灾害监测和提早防治。对此，本文结合遥感技术，提出一种地质灾害体变化趋势预测方法，从而为不同区块地质灾害的预防提供参考。
1 遥感技术原理
遥感即为遥远的感知。遥感技术是根据电磁辐射( 发射、吸收、反射) 理论，应用各种光学、电子学和电子光学探测仪器对远距离目标所辐射的电磁波信息进行接收记录，再经过加工处理，并最终成像，从而对环境地物进行探测和识别的一种综合技术。物质不同，其分子、原子数量及组合方式也不同，所特有的反射电磁波性质也不同，对外来电磁波反射性质也就不同。因此不同的物体发射不同波段的电磁波，不同的物体对太阳和人工辐射有不同的吸收、反射和透射能力，这些差别经过遥感形成了不同的成像，然后把这些不同的遥感成像解译就可区分不同物体，从而收集目标物的各种信息数据，以掌握人们所需的各种信息资料。而对于地质灾害来讲，地质灾害过程中，不良地质所迸发出的滑坡、崩塌、泥石流等灾害个体或灾害群体，在遥感图像中会呈现出与众不同的地质特征。很多关于地质发生规模和形态特征等信息都可以通过遥感影像进行提取。这些信息提取后，就可以有效分析目标区域内地质灾害发生点和隐患点的全面信息，找到灾害发生的分布、规模、特点、趋势等信息。另外，在上述工作基础上还可以对地质灾害发生地进行区域划分，对地址灾害进行分级管理，对隐患区进行严密监控，为建立地质灾害监测网络提供基础资料。
2 遥感数据预处理
由于所用多期影像获取时间、数据类型、空间分辨率均不同，所以消除非地物变化引起的误差是提高灾害体预测精度中不可缺少的步骤，因此在影像预处理的过程中，最重要的过程是将多时相影像进行辐射匹配及几何配准。
2. 1 辐射配准由于多期遥感影像获取条件的差异影响，导致不同影像的对比度和亮度值有所差异，因而有必要对多时相的影像进行辐射匹配，从而使多期影像具有类似的色调和反差，均衡输出影像的亮度值和对比度，提高视觉效果，有助于对研究区的指数进行一致性评价。本次研究选取直方图匹配的方法，有效利用基准影像与校正影像的灰度直方图反映影像的灰度分布，通过对待校正影像的灰度直方图进行线性拉伸，使其与基准影像的形状相似，进而使多期影像的辐射差异变小，从而达到辐射匹配的目的。
2. 2 几何校正与融合影像数据进行正射校正，在此基础上依据地形图进行几何精校正，以消除原始影像上的各地物的几何位置、形状、大小、方位等特征与在参考系统中的要求不一致时产生的变形，对数字影像进行校正所用到的模型为多项式变换模型，运用 Pansharpening 融合方法进行全色与多光谱影像的融合，并选择红绿蓝真彩色波段组合输出影像。
3 地质灾害体变化趋势预测
3. 1 高程变化模型高程变化模型采用微积分的方法，从高程变化入手对模型进行离散化，选取合适的数值来进行近似积分计算，以此得到的高程模型近似等于连续的山体变化模型，现在假设滑坡地质灾害体变化区域为 A，将其中变化区域划分为接近于点的小面，那么该点高程的计算公式如下: ΔH = f( x，y) ( 1) 本次模型建立在地形连续的基础上，由上述的公式进行可以求出检测的地质灾害体的高程变化数值，对高程进行重积分即可求出体积变化量，公式如下: V = A f( x，y) dxdy ( 2) 研究区地质灾害体的的土方量变化体积需要基于变化信息建立高程模型函数，对地质灾害体变化土方量以离散化形式进行求解，具体求解过程为: A 表示研究区地质灾害体变化量，运用网格法将变化的闭和区域 A 分割成 n 个无限接近于零的微小闭合区域。将微小的闭和区域的面积记做 ΔSi，根据地形的坡度分析得到坡度值计算出其在绝对水平面上的投影面积 Δσi，投影面积 Δσ 乘以其对应小闭和区域的高程变化 ΔH，即可得出其对应的小闭合区域的体积变化即闭合区域的土方量变化 ΔVi，对地质灾害体变化区域的每一个圆柱体求出体积，对其在二维向量中的的行列号分别记做 k 和 l，再对每个小闭合区域的体积进行离散化积分如公式( 3) 所示，即可得出变化区域的体积变化量: V = ∑ n i = 1 ΔVi = ∑ k x = 1 ∑ l y = 1 ΔH( x，y) × σ( x，y) ( 3) 由此，根据上述的方法，以西北甘肃某灾害体作为研究对象，可以得到其在2010 年 ～ 2015 年的时间的高程变化和土方量变化。具体见表 1 所示
3. 2 多项式数学预测模型构建本次研究根据 2010 - 2015 年连续六年的遥感影像数据进行研究区地质灾害体变化监测，得出研究区滑坡地质灾害体各年度体积及高程变化量的统计数据，如图 1 所示，通过分析主要由以下原因造成，2010 年 - 2011 年间，该地区滑坡体下缘伴随有较为强烈的人类采矿活动，其年度变化相对其他年份变化量较大，2011 年后该地区的违法开采被相关部门查处并禁止，其年度变化量相对其他年份成逐渐递减趋势。
4 结束语
本文从变化区域的面积变化及高程变化角度入手，建立高程模型，确定高程变化的阈值，最后对该滑坡的年度土方量变化进行估算，根据高程模型计算得出的土方变化量即为滑坡地质灾害体的体积变化量。基于其年度的变化量的进行统计分析，得出研究区滑坡地质灾害体一直处于变化状态，且变化动态与研究区的人类工程活动有密切关系，根据其年度变化量引入多项式方程，对滑坡体的动态变化趋势进行拟合曲线，实现对下年度滑坡体变化量的有效预测。通过拟合趋势图进行分析研究，可以预测该滑坡地质灾害体的年度变化趋势，总结其时间发生的规律，为建构与完善研究区地质灾害隐患的预测监测体系提供一定的理论参考。而且根据这一趋势模型能对未来地质灾害体的变化量进行预测，从而减少造成该地区经济损失的概率，另外趋势模型的构建对政府及有关部门制定防灾减灾策略具有很好的参考价值。
参 考 文 献
[1] 蒋培荡. 遥感技术在江西永丰县地质灾害调查中的应用[J]. 中国地质灾害与防治学报，2015，( 01) : 82 - 86 + 107.
[2] 张晓东，刘湘南，赵志鹏，赵银鑫，马玉学，刘海燕，禇小东.遥感技术在宁夏中宁县地质灾害详细调查中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，2015，( 03) : 120 - 126
《遥感技术在地质灾害调查与检测中的应用研究》来源：《自动化与仪器仪表》，作者：陈引锋。
转载请注明来自：http://www.zazhifabiao.com/lunwen/dzxx/znkxjs/45607.html
下一篇：基于无人机影像的违章建筑监测分析
