RS与GIS在区域地质灾害风险评价中的应用――以青川、平武县为例

成都理工大学博士学位论文RS与GIS在区域地质灾害风险评价中的应用——以青川、平武县为例姓名：薛东剑申请学位级别：博士专业：地球探测与信息技术指导教师：何政伟20100401摘要IRS与GIS在区域地质灾害风险评价中的应用-以青川、平武县为例作者简介：薛东剑，男，1977年10月生，师从成都理工大学何政伟教授，2010年6月毕业于成都理工大学地球探测与信息技术专业，获得工学博士学位。摘要我国由于地质和地理环境复杂，气候条件时空差异较大，地壳断裂活动分布普遍，是崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生频繁的国家。同时我国的地震活动强度和频度也较高，全球大陆地区的大地震中，约有四分之一至三分之一发生在我国。由于地震影响区内地形起伏较大，地质构造复杂，加之余震频繁，影响了区内的地质环境条件，常常诱发大量的地质灾害，尤其发生在山区的地震，坡陡谷深，造成的地质灾害更为严重。地震诱发的大量崩塌、滑坡会使交通、通讯等中断，地面调查无法满足时效性要求，很难快速到达灾区，与此同时地震灾区经常气候异常，降雨频繁，仅凭光学影像也很难满足要求，结合微波雷达应用多源遥感技术、GIS技术开展地质灾害调查与风险评价是当今技术发展的必然趋势。遥感技术应用于区域地质灾害评价，虽然已取得了很多进步性成果，但是综合利用高分辨率机载、星载遥感图像、GIS技术进行地质灾害的精细解译、孕灾背景分析及风险评价的研究相对较少。本文以青川、平武县为例，在系统的研究工作中取得了如下研究成果和认识：（1）初步建立了较为系统的利用星载、机载光学与微波遥感技术研究地质灾害的方法体系，结合地质灾害的成因及发育特征，在前人研究的基础上完善了地质灾害遥感解译的方法，结合研究区特征阐明了遥感、地理信息技术在地质灾害调查、风险评价等中的作用。（2）探讨了遥感在地质灾害研究中的关键技术，包括数据源的选取、辐射校正、几何校正、正射校正、雷达成像几何特性及干涉雷达技术，提出了对地质灾害风险评价不同研究阶段及孕灾地质背景环境提取所适用的遥感数据源和处理方法。（3）在卫星过境前、卫星过境后及同步进行了综合遥感实验，进行多源数据同步获取，在多源数据协同处理的基础上提取地质灾害研究所需的相关因子；有针对性、有目的性的对重点研究区域进行了地面调查和雷达定标工作。成都理工大学博士学位论文（4）通过比较灾害前多光谱影像河道范围与灾害发生后X波段机载雷达图像河道提取结果，可以快速检测出河道的变化，这对于导致河道堵塞的大型滑坡提取效果较好；利用0.5米X波段机载雷达图像可以比较清楚的识别滑坡，相对于地面调查不但速度快，而且不受天气的影响，对地质灾害的监测与调查更为可靠和适用。（5）利用多时相SPOT、TM、航拍光学、雷达图像对滑坡等典型地质灾害进行了对比分析研究，实践证明，高分辨率多极化SAR图像对滑坡、堰塞湖、桥梁、房屋等的判读非常有效，特别是在云、雨、夜等气候恶劣条件下，无法获得高分辨率光学图像时，SAR作为光学遥感的补充，能够为应急指挥辅助决策提供及时准确的信息。（6）结合野外调查，利用多源遥感数据，进行了地质灾害孕灾背景、发育状况、承灾体的提取。在对青川、平武县研究区地质背景、灾害分布规律研究的基础上，确定了地质灾害评价的指标体系，利用不同的数学模型进行了地质灾害危险性评价，经对比分析，选取精度较高的模型对研究区进行了危险性评价及风险评价，分析结果与地质灾害发育现状非常吻合，对减灾救灾等有一定的参考价值。关键词：地质灾害遥感技术风险评价微波遥感AbstractIIIApplicationofRSandGISinGeologicalDisasterRiskAssessment-CaseStudyinQingChuanandPingWuCountyIntroductionoftheauthor：DongjianXue，male，wasborninOctober,1977whosetutorwasProfessorZhengweiHE.HegraduatedfromChengduUniversityofTechnologyinEarthExploration&InformationTechniquesmajorandwasgrantedtheDoctorDegreeinJune，2010.AbstractCrustalfractureactivitiesisdistributeduniversallybecauseofchina'scomplexgeologicalandgeographicalenvironmentandquitedifferentspace-timeofclimaticconditions,thuschinaisacountrywherecollapse,landslide,debrisflowandothergeologicaldisastersoccurfrequently.MeanwhileintensityandfrequencyofChina’sactivityishigherthanothercountries.Theworld’smajorearthquakeinthemainland,aboutaquartertoonethird,occurredinChina.Asundulatingterrainintheareasaffectedbyearthquake,complexgeologicalstructure,coupledwithfrequentaftershocks,thelocalgeologicalenvironmentisinfluencedandalargenumberofsecondarygeologicaldisastersareinduced.Especiallytheearthquakeoccurredinthemountainousareasoftencausesseveredeformationofthesurfaceandalotoflandslidesandresultsintransportationandcommunicationinterrupted.Groundsurveycannotmeetrequirementofthetimeliness,savingitisdifficulttoquicklyreachtheaffectedarea.Coupledwithfrequentclimateabnormalintheearthquakeareasandrainfallfrequency,soopticalimagingaloneisdifficulttomeettherequirements,andapplicationofthemulti-sourceremotesensingtechnologyandGIStechnologytocarryoutinvestigationandassessmentofgeologicalhazardsistheinevitabletrendofmodernhigh-techdevelopment.Althoughremotesensingtechnologyinregionalgeologicalhazardinvestigationandevaluationhasmademanysuccessfulexperiences,moststaythedisasterpoint’sextractionandmacro-regionalevaluationintheuseofopticalimages.Thefineinterpretationofgeologicaldisastersbycomprehensiveutilizationofhigh-resolutionairborneandsatellite-borneremotesensingimagesandGIStechnology,pregnantdisasterbackgroundanalysisandriskassessmentresearcharerelativelysmall.Thispaper,takingQingChuanandPingWuCountyastheexample,hasmadeunderstandingandresearchresultsinthesystematic成都理工大学博士学位论文IVstudy,asfollows:(1)Moresystematicmethodsandsystemwhichutilizessatellite-borneairborneopticalandmicrowaveremotesensingtoresearchgeologicaldisasterisinitiallyestablished;combinedwiththecausesanddevelopmentcharacteristicsofgeologicaldisasters,methodofinterpretationofgeologicalhazardsisimprovedonthebasisofpreviousresearch;combinationofthestudyarea,therolesofgeologicaldisastersurveyandriskassessmentthroughremotesensingtechnologyareclarified.(2)Keytechnologiesofremotesensinginthestudyofgeologicaldisaster,includingdatasourceselection,radiometriccorrection,geometriccorrection,orthocorrection,geometriccharacteristicradarimageandinterference-inradartechnology.(3)Takingacomprehensiveremotesensingexperimentbeforecrossingthesatellite,thesatelliteafterthetransit,andsimultaneouslyandsimultaneousmulti-sourcedataacquisition,geologicalhazardsassociatedfactorsrequiredareextractedbasedoncollaborativeprocessingofmulti-sourcedata;thegroundsurveyworkandradarcalibrationworkareperformedtargetedlyandpurposefullytotheimportantstudyareas.(4)Bycomparingthedisaster-beforemulti-channelspectralimagechannelwithdisaster–afterX-bandairborneradarimagechannelextractionresults,thechangesinriverchannelscanbequicklydetected,whichisbetterfortheextractioneffectofalargelandslideleadingtochannelblocking.Using0.5meterX-bandairborneradarimagescanmoreclearlyidentifylandslide,whichismorefast,relativetothegroundinvestigation,andthegeologicalhazardsmonitoringismorereliableandapplicablewhenitcloudsandrains.(5)Theco