遥感探测技术在土木水利工程中的运用范文

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[摘要]不同尺度的遥测影像在土木水利工程灾害中扮演着重要角色。对遥测技术进行简介，并介绍其在土木水利工程灾害潜在威胁分析中的应用，即依据遥测图像处理得到的数据，针对不同的分析单元与灾害类型，结合不同的方法来建立各类型土木水利工程灾害潜在威胁的分析模式。

[关键词]遥感探测技术；土木水利工程；应用

遥感探测是指利用各种远程载具装设传感器来接收地球上各种物体的信息[1]。随着各式遥测信息种类增加、取得的成本降低、遥测影像分辨率与相关技术提升，因而扩增遥测技术于土木水利相关工程领域的应用层面。我国地表侵蚀速率高，造成河流地形与集水区变化剧烈，已严重影响水利设施与水力发电计划的正常运作。[2]有鉴于此，遥测技术可提供大暴雨、强震等灾变之广域范围且快速的灾害监测与评估，透过地理信息系统整合空间信息，提供后续工程复建可行性评估或防救灾整备规划。[3]

1遥测影像处理技术

图像处理技术的良窳会攸关影像质量，并影响后续土砂灾害空间位置与面积的加值识别工作。分别针对遥测影像快速正射处理、拟真色卫星图像处理及崩塌地自动识别进行简要说明。

1.1影像快速正射处理

原始卫星影像或航照影像并无地图坐标信息，当发生大规模的土砂灾害时，为了快速获得广域的土砂灾害空间分布及量化信息，需将影像正射化进行评估，故建立快速影像正射技术，获得GIS可套迭的正射地图。

1.2拟真色卫星图像处理

由于蓝光波段容易散射且对于识别的物体功用并不显着，因此卫星并未挂载该波段的镜头，但在呈现数据或交付数据时常会需要使用拟真色影像，故必须透过拟真色卫星图像处理，提供视觉效果以利呈现，因此一般利用红光、绿光及近红外光等波段之间的关系转换出蓝光波段。

1.3崩塌地自动识别

某些地区因本身的地形地质条件导致山坡地灾害频繁，且山崩多有其再发性。因此，有系统的透过遥测影像识别崩塌地，建立事件型山崩目录，以期能供后续坡地灾害预测模式建立及防灾规划之需求使用。采用卫星影像以人工识别集水区范围相当耗时，但识别数据正确性不容忽视，故可制定计算机自动化且快速的识别原则与准则，可建立标准化之识别数化步骤，减少人为误差。

2土木水利灾害潜在威胁分析模式

某些区域历经过大地震及数次暴雨肆虐，造成崩塌地与土石流等土石灾害频发。因此，结合上述遥测技术所产制的各项数据为基础，以类神经网络、判别分析及罗吉斯回归分析等方法，针对土木水利工程中的土石灾害区域建立不同的灾害潜在威胁分析模式，以下针对不同方法说明。

2.1以集水区单元建立土石流潜在威胁分析模式

利用某水利局提供的土石流潜在威胁溪流信息，以集水区为分析单元进行潜在威胁分析模式建立。由集水区范围萃取的土石流潜在威胁因子包括集水区面积、形状系数、环性比、平均坡向_X方向向量、平均坡向_Y方向向量、面积高度积分（残土率）、高度变异系数、平均坡度、平均坡向、前百分之五平均坡度、坡向标准偏差及两侧50m范围崩塌面积等十二项，结合土石流潜在威胁溪流内的敏感溪流与非敏感溪流数据进行罗吉斯回归分析，得到一组回归方程式，将该地区境内各土石流因子资料代入回归方程式，因罗吉斯回归值介于0至1之间，将0至1之间分为四等分，由小至大定义为低、中、中高及高四个潜在威胁分级，形成土石流发生潜在威胁分级图。

2.2利用统计方法以斜坡单元建立山崩潜在威胁分析模式

可依据某地区环境地质数据及数值地形，探讨强风、洪水、暴雨事件与崩塌地之间的关系。将山崩类型分为岩屑崩滑、岩体滑动与落石型三类，以斜坡单元萃取山崩潜在威胁因子，因子包括高程、坡度、坡向、旧崩塌地情况、道路开发、顺向坡、岩性及雨量等八类。将各因子归一化后，以统计法中的判别分析方法，结合三个事件的崩塌地数据及斜坡单元所萃取的因子进行判别分析，各类型山崩得到一组判别分数与因子及其权重的关系方程式，将判别分数定义为山崩潜在威胁分析的潜在威胁值并划分为高、中高、中及低等四个等级，以分析得到的各斜坡单元潜在威胁分级绘制山崩潜在威胁分级图。

2.3利用类神经网络以网格单元建立山崩潜势分析模式

针对某山区进行山崩潜在威胁分析，研究其集水区范围，使用历史灾害事件的遥测影像数据，对各事件崩塌地进行数值化处理。利用卫星影像所制作的数值地形网格为基础，结合崩塌地判释数化的成果，利用类神经网络分析方法进行网格单元的山崩潜在威胁分析，可分析得到的成果达到近八成的总体正确率。

3结语

本文阐述了灾后土砂灾害量化评估的各项技术，介绍了快速灾害后卫星图像处理与土砂灾害判释效率与数据呈现，包括快速影像正射处理、拟真色卫星图像处理及崩塌地自动识别等技术。依据遥测图像处理后的数据，针对不同的分析单元与灾害类型，结合不同的方法来建立各类型土木水利工程灾害潜在威胁的分析模式，可为政府单位提供灾害防范与灾后整治及重建的参考。

【参考文献】

[1]朱泽锋，张伟.遥测技术发展现状与关键技术展望[J].自动化技术与应用，2016，35(12)：57-60.

[2]王佃明，贾逸，刘一民，等.地质灾害智能化遥测技术在金阳典型滑坡点的应用示范[J].陕西建筑，2015(12)：49-52.

[3]王玄君，周冬桥.山洪灾害防治预警系统的设计与应用[J].水利科技与经济，2014(6)：63-67.

作者:何泽宇 单位:益阳市会龙山街道水利管理站