遥感技术在防震减灾领域中的应用

第26卷第3期

2006年6月地　震　工　程　与　工　程　振　动E ARTHQUAKE E NGI N EER I N G AND E NGI N EER I N G V I B RATI O N Vol .26,No .3Jun .2006收稿日期:2005-11-12;　修订日期:2006-03-15

基金项目:北京市优秀人才项目(20041B0501507)

作者简介:吴焕娟(1982-),女,硕士,主要从事遥感技术用于快速评估地震灾害研究.

文章编号:100021301(2006)0320267203

遥感技术在防震减灾领域中的应用

吴焕娟,郭明珠,张皎

(北京工业大学建筑工程学院,北京100022)

摘要:为了有效地组织救灾和震后重建,快速地获取地震造成的破坏程度、破坏范围成为至关重要的

一环。遥感技术本身所具有的宏观性、时效性、经济高效性使其被广泛应用于防震减灾事业中。本文

简单介绍了遥感技术的原理、特点及其在防震减灾领域中的应用历史及现状。在借鉴已有成果的基

础上较系统地阐述了遥感技术在地震防灾方面的应用及展望。

关键词:遥感技术;地震;次生灾害;应用

中图分类号:P315.6 文献标识码:A

Appli ca ti on of rem ote sen si n g technology i n the f i eld

of earthquake preven ti on and d is a ster reducti on

W u Huanjuan,Guo M ingzhu,Zhang J iao

(The College of A rchitecture and Civil Engineering of Beijing University of Technol ogy,Beijing 100022,China )

Abstract:I n order t o organize the disaster relief and reconstructi on after an earthquake effectively,t o obtain the de 2structi on degree that the earthquake caused and the range of the destr oying becomes an essential fact or .The macr o 2scop ic nature,the effectiveness in a peri od of ti m e and the econom ical effectiveness of re mote sensing technol ogy make it extensively app ly t o earthquake p reventi on and disaster reducti on .This paper intr oduces the devel opment hist ory and the feature of re mote sensing technol ogy and p resents its status of app licati on and the p r os pect of re mote sensing technol ogy in the investigati on of earthquake .

Key words:Re mote sensing technol ogy;earthquake;secondary disasters;app licati on

引言

地震是人类面临的最大的自然灾害之一,严重威胁着人民生命财产的安全。一次破坏性地震往往在极短时间内造成严重的人员伤亡,甚至摧毁一座城市。20世纪50年代以来,随着计算机技术和空间技术、信息技术的迅猛发展,遥感技术不断发展起来。作为一种新兴的、先进的对地观测技术与传统方法相比,具有独特的技术优势。它利用空中的飞机、飞船、卫星等飞行物上的传感器收集地面上的数据资料,不断监测灾害的进程和态势,及时把信息传输到各级抗灾指挥机关,从而能迅速、准确地对灾害造成的损失进行评估,为抢险救灾提供快速,准确的决策依据。

1　遥感技术及其特点

遥感技术是20世纪中期兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术,它是在航空摄影的基础上,随着空间技术、电子计算机技术等现代科技的迅速发展,同时基于地学、生物学、环境科学等学科发展的需要,发

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展形成的一门新兴的技术学科。现代遥感技术的基本过程是:在距目标物几米至几千公里的距离以外,以汽车、飞机和卫星等为观测平台,使用光学、电子学或电子光学等探测仪器,接收目标物反射、散射和发射来的电磁辐射能量,以图像胶片或数字磁带形式进行记录;然后把这些信息传送到地面接收站,接受站把这些遥感数据和胶片进一步加工成遥感资料产品;最后结合已知物体的波谱特征,从中提取有用信息,识别目标和确定目标物间的相互关系。因此说遥感是一个接收、传送、处理和分析遥感信息,并最后识别目标的复杂技术过程。遥感的本质是通过探测器接收物体或现象反射、发射的电磁信息,进而转变成数据或影像。

遥感技术的特点有很多,与常规调查获取信息的方法相比,它成本低、速度快、易更新,并且具有宏观性强、信息量丰富等特点。

2　遥感技术在灾害监测中的可行性

2.1　宏观观测,大范围获取数据资料

采用航空或航天遥感平台获取的航空相片或卫星影像比在地面上获取的观测视域范围大得多。比如一幅陆地卫星T M图像,其覆盖面积可达34225km2。因此,利用遥感技术能从空中大面积地对灾害进行宏观监测研究,便于从整体上把握灾害的各种资料,特别是对大区域的地震灾害监测十分有利。

2.2　动态监测,快速更新监控范围数据

对地观测卫星可以快速且周期性地实现对同一地点的连续观测,即通过不同时相对同一地区的遥感数据进行变化信息的提取,从而达到动态监测的目的。利用这一点,就可以对那些具有爆发隐患或周期性爆发的自然灾害(如火山、泥石流等)进行灾前预测;此外,也可以用于对灾后恢复过程进行跟踪监测,及时掌握相关资料。

3　遥感技术在防震减灾领域中的应用历史及现状

遥感技术应用于记录地震灾害信息最早可以追溯到上世纪初。1906年劳伦斯(urence)利用风筝作为平台携带照相机成功地拍摄到旧金山大地震后的情景,这是人类利用遥感技术记录地震灾害信息的开始。随着遥感技术的快速发展,美国、日本、前苏联、秘鲁等国家相继把遥感技术引人到地震灾害的调查和评估中,如美国1964年阿拉斯加大地震、日本1964年新　地震等,震后都进行过航空摄影,用于地震灾情的调查与研究。

我国地震部门和中国科学院有关部门于上世纪60年代中期开始使用遥感技术获取地震灾情信息,先后对邢台、海城、唐山等十几个破坏性地震的震中区进行了航空摄影调查灾情,并进行不同比例尺的震害制图工作。后来,通过“八五”国家科技攻关计划的支持,以邢台、唐山、澜沧-耿马等几个破坏性地震为典型震例,展开航空遥感获取震害信息和典型震害解译方法、分级分类标准及其应用技术系统的研究,为遥感技术在震害监测方面的深入应用奠定了基础。

上个世纪70年代以来,美国陆地卫星系列的成功发射和运行,标志着卫星遥感时代的到来。同时,伴随着计算机技术的快速进步,遥感图像处理技术也得到了迅速发展,人们开始尝试利用数字图像处理技术来自动提取震害信息,并发展了灰度统计识别和变化检测2类具有代表性的基于点特征判据算法震害识别技术。 1999年下半年,1m分辨率商业遥感卫星I konos的成功放射,标志着高分辨率航天遥感时代的到来。1999年9月21日,我国台湾省南投县境发生7.6级强烈地震,魏成阶等使用星载雷达卫星图像分析了这次地震的地震地质背景,通过震害定量模型分析、统计出不同高烈度区内的主要震害及其数量指标。这是我国首次采用卫星遥感监测评估地震震害的成功试验。

近年来,高分辨率卫星遥感影像的逐步普及,人们除了人工解译震害信息外,也开始了以高分辨率震害遥感影像为对象的震害信息计算机自动获取技术的研究。在利用计算机对震害信息自动识别方面,我国的研究者们率先开始了基于震后影像区域分析算法的震害自动识别技术研究,将目标区域的纹理、结构及相关统计信息融合在一起评价和判定破坏情况,并初步取得了良好的结果。遥感技术的兴起,使得地震灾情信息的获取发生了革命性的变化,高分辨率、多平台、多时相遥感影像资料以及计算机图像处理技术的发展,为基于遥感技术的震害获取技术提供了新的发展机遇和更加广阔的应用空间,同时也为震害获取技术的研究工作提出了更高的要求。