遥感技术在地质灾害中的应用论文.doc

主要内容：1.调研资料的收集准备2.研究的背景、目的、意义 3.遥感技术的相关知识4.地质灾害的相关知识5.遥感图像处理6.遥感技术的应用实例7.遥感技术的应用现状与存在的问题8.结束语9.致谢主要参考文献：1肖美英.遥感技术在地面变形灾害调查中的应用研究M中南大学，2007（07）2陈彧.遥感技术在地震研究中的应用进展J地球物理学进展，20083刘晓宇.浅析我国遥感应用中存在的几点问题J中国高新技术企业，20084谢谟文，李鹏飞，黄洁慧.遥感技术在地质灾害中的应用 J矿山测量，2011(3) 5刘三超，范一大.遥感数据在自然灾害救助中的应用M航天器工程，2012（21）完 成 期 限：五月底指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日 遥感技术在地质灾害中的应用目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 研究的背景及意义11.2 遥感技术在地质灾害中应用的现状12 遥感技术的的相关知识22.1 遥感技术的分类及原理22.1.1 高光谱分辨率遥感技术22.1.2 高空间分辨率遥感技术22.1.3 微波遥感技术22.2 遥感技术与传统测量技术的区别33 地质灾害的相关知识33.1 地质灾害的定义与背景33.1.1 地质灾害在自然科学界的定义33.1.2 地质灾害的背景43.2 地质灾害的特点与分类43.2.1 地质灾害的特点43.2.2 地质灾害的分类53.3 地质灾害的分级标准53.4 地质灾害的诱发因素53.5 地质灾害传统的简单监测方法64 遥感技术在地质灾害调查不同阶段中的应用64.1 遥感技术在地质灾害的动态监测和预警方面的应用64.2 遥感技术在地质灾害孕育背景调查方面的应用74.3 遥感技术在对地质灾害的现状调查和区划方面的应用84.4 遥感技术在灾后评估方面的应用85 遥感图形处理85.1 遥感数据源的选择与数据的获取85.1.1 数据源的选择85.1.2 遥感数据的获取95.2 数据获取中的技术要点95.3 遥感图像预处理95.3.1 遥感图像的几何校正105.3.2 图像融合135.3.3 影像配准146 遥感技术在地震研究中的应用156.1 地震热红外温度变化研究166.1.1 地震的热红外遥感观测研究166.1.2 对地震的热红外增温机制的研究176.2 地震InSAR方法研究176.2.1 InSAR原理186.2.2 InSAR在地震研究中的应用187 我国遥感应用中存在的问题197.1 遥感应用相关知识的普及度不够197.2 理论基础方面比较薄弱207.3 图像的分辨率相对较低207.4 资金得不到充分的应用，创新性不够207.5 遥感技术在一些方面的应用性价比较低217.6 不能够向国外一样商业化21结束语22致 谢23参考文献24遥感技术在地质灾害中的应用摘 要雅安地震的发生，让人们的目光再次聚焦在地质灾害上。据不完全统计，全球发展中国家每年通过地质灾害造成的经济损失，居然就达到了国民生产总值的5%以上。而我国近年来各种地质灾害不断，给我国造成了巨大的经济损失。进几年来，航空航天遥感技术发展迅速，并广泛的应用于各种地质灾害的监测、调查中。现实中对突然发生的地质灾害抢灾救灾工作要求的时效性，通过遥感技术对地质灾害进行监测、调查是非常必要的，也是如今高新的技术发展的肯定走向。遥感技术能够存在于地质灾害的调查、监测、预警、评估的全部过程。本文通过对遥感主要技术的介绍，结合现实地质灾害中的应用实例，充分说明了遥感技术在地质灾害应用中的必要性，同时也分析了目前遥感技术在现实应用中的一些弊端，并提出了一些自己的看法。关键字 地质灾害/监测与评估/遥感技术 ITHE APPLICATION OF REMOTE SENSING TECHNOLOGY IN GEOLOGICAL DISASTERSABSTRACTYa an earthquake occurred， so that peoples attention once again focused on the geological disasters. According to incomplete statistics， the worlds developing countries， the annual economic losses caused by geological disasters， actually reached more than 5% of the gross national product. China in recent years various geological disasters continue to cause huge economic losses to China. Into the past few years， the rapid development of aerospace remote sensing technology and widely used in a variety of geological disaster monitoring， investigation. Geological disasters， growing， and sudden geological disasters grab the timeliness of the disaster relief work requirements， the application of remote sensing technology for geological disaster monitoring， investigation is necessary， but also the inevitable trend of high-tech development. Remote sensing technology throughout the investigation of geological disasters， monitoring， early warning， assessment of the whole process. In this paper， the introduction of remote sensing technology， combined with the reality of geological disasters in the application examples， which shows the necessity of remote sensing technology in the application of geological disasters， as well as analysis of remote sensing technology in some of the drawbacks of the real-world applications， and proposed some of my views.KEYWORDS Geological disasters，Monitoring and evaluation，Remote Sensing Technology II1 绪论本章主要通过遥感技术在现实测绘发展领域的应用及其发展状况，进而介绍了遥感技术的研究背景，研究目的以及选题的意义。 1.1 研究的背景及意义近些年来，我国进入地质灾害的高发期。洪涝灾害、山洪泥石流、雪灾、地震等词语不断的出现在人们的视野中。而每次地质灾害都给我国造成了巨大的经济损失。因此，有效的对地质灾害进行监测与调查是十分必要的。随着航空航天遥感技术的迅猛发展，并广泛应用于各类地质灾害的监测、调查与评估中。国外一些国家利用GPS测量和雷达数据，对地质灾害可能达到的程度进行监测。目前，我国在利用遥感技术对地质灾害进行调查方面，也总结出了一些相对合理有效的地质灾害的调查方法，就是根据遥感信息的数据源，通过可靠地方法来得出正确的分析结果。全面运用各种遥感技术对地质灾害进行监测和灾后评估，是遥感技术在地质灾害运用中肯定的发展趋势。 遥感技术本身的特点与其的快速发展，已让其成为调查地质灾害中的重要手段和方法。由于对突然发生地质灾害的相关工作要求的时效性，运用遥感技术对地质灾害开展调查是非常重要的，也是不可或缺的。遥感技术具有全天候和准确性的特点，不仅能有效的对地质灾害进行预警，研究查明不同地质环境存在的地质灾害隐患地段，同时对突发性地质灾害也能进行准确的灾情调查、动态监测和灾后评估。因此，遥感技术在地质灾害调查中的应用是有重要意义的。1.2 遥感技术在地质灾害中应用的现状近年来，随着航空航天技术迅猛的发展，遥感技术也发生了日新月异的进步。新技术改变了人们对传统遥感技术的一些不正确看法，使其成为了地质灾害调查运用中的不可缺少的技术方法。遥感技术越来越变得实用化，并广泛的应用于各种地质灾害调查中。上世纪70年代末，遥感技术正式应用于地质灾害中。国外像美国、欧盟、日本等国家的技术已经比较成熟。比如日本利用遥感图像编制了他们国家1:50000的地质灾害的分布图。前一段时间，雅安发生地震后，相关部门利用遥感技术快速的获取到受灾区域的地理和灾情信息，对于救援规划、现场指挥、物资/人员的调度和后续灾害的防范具有重要价值。2 遥感技术的的相关知识2.1 遥感技术的分类及原理当前地质灾害研究中的关键遥感技术主要有光学遥感和微波遥感技术。光学遥感技术又包括高光谱分辨率遥感技术和高空间分辨率遥感技术。这三大遥感技术也将是今后很长一段时间的主要遥感技术。2.1.1 高光谱分辨率遥感技术高光谱分辨率遥感技术是电磁波谱中的可见光，在近红外，中红外和热红外波段范围内，获取很多非常窄的光谱而形成连续的影像数据的技术。其成像光谱仪能够收集到上百个非常窄的光谱波段的信息。2.1.2 高空间分辨率遥感技术高空间分辨率是一个相对的概念，它会随着技术不断的发展而不断的变换标准。比如当前，米级（或亚米级）的遥感数据能够成为高空间分辨率数据，将来也许厘米级的数据才能够成为高空间分辨率数据。 高空间分辨率的主要特点就是分辨率高，对地面物体的辨别能力强；其次是数据量很大，单幅影像覆盖面积相对较小；还有就是分辨率虽然得到了提高了，可以更直观的体现现实地表的情况，但是分类提取的难度加大。2.1.3 微波遥感技术微波遥感技术是传感器的工作波长在微波波谱区段的遥感技术，是通过某种传感器来接受地表各种地物发射或反射的微波信号，从而来识别、分析地物，提取地物所需的有关信息。常用的微波波长范围为0. 830CM。其中又细分为K、X、G、C、S、Ls、L等波段。微波遥感的工作方式包括主动式微波遥感和被动式微波遥感。主动式由传感器发射微波波束再接收由地面物体反射或散射回来的回波，比如侧视雷达；被动式是接收地面物体自身辐射的微波，比如微波辐射计、微波散射计等。 微波遥感技术的突出优点是具全天候的工作能力，不受云、雨、雾的影响，能在夜间工作，并能透过植被、冰雪和干沙土等，以获得近地面以下的信息。广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图工作中。微波雷达可探测出目标物体的细微特征，通过对比数据库，可以判断出目标到底是什么。 2.2 遥感技术与传统测量技术的区别遥感技术手段多，获取的信息量大。能通过不一样的波段与不一样的遥感仪器，来获取取想要的信息。且遥感不但可以运用可见光波段来探测物体，并且能够运用人们肉眼看不到的紫外线、红外线与微波波段进行探测；不但能够探测地表的物质，并且能够探测到目标物的一定深度，微波的波段还具有全天不间断工作的能力。通过遥感技术来获取的信息量是很大的，用四波段的陆地卫星多光谱扫描图像作为例子来说，像元点地分辨率是7957m，每一波段拥有7600000个像元，一幅标准的图像包括着四个波段，共有32000000个像元点。当今遥感技术已经全面的运用各种领域。传统的测量技术相对就会受到更多的限制，其受环境的影响较大。与遥感技术相比它的信息量是很小的，需要投入更多的人力物力。但它也有它的优势，对于一般的工程建设，要比遥感技术更具可行性。3 地质灾害的相关知识 地质灾害是指在自然或人为因素的作用下而形成的，对人们的财产、生命、环境造成破坏与损失的地质作用（现象）。3.1 地质灾害的定义与背景 3.1.1 地质灾害在自然科学界的定义以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下，地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等，危害人类生命财产、生活与经济活动或破坏人类赖以生存与发展的资源、环境的现象或过程。不良地质现象通常叫做地质灾害，是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境，降低了环境质量，直接或间接危害人类安全，并给社会和经济建设造成损失的地质事件。地质灾害是指，在自然或是人为因素的作用下而形成的，对人们财产、生命、环境造成破坏与损失的地质作用（现象）。3.1.2 地质灾害的背景影响或控制地质灾害形成与发展的基础环境和总体条件。它与地质灾害形成条件既存在密切联系又有一定区别。地质灾害形成条件指的是造成地质灾害的直接因素；地质灾害背景指的是控制和影响地质灾害的更高层次的基础条件。地质灾害背景由两个系列组成：a.以地球动力活动为核心的自然背景；b.以人口、经济、社会发展水平为核心的社会经济背景。地质灾害背景虽然不能直接决定一个具体灾害事件的发生和发展，但从宏观上控制了一个地区一种或多种地质灾害的成灾程度和变化的总体趋势。因此研究地质灾害背景条件是进行地质灾害宏观评价的重要内容3.2 地质灾害的特点与分类 3.2.1 地质灾害的特点地质灾害调查和平时的建筑地基的岩土工程调查，它具有一下一些特点：1)着重对地方地质环境的调查，同时从该区域分析出灾害体的变化过程； 2)弄清楚灾害体的本身结构，并通过对其结构的研究来分析该灾害体的稳定性； 3)着重对形变的原因进行研究，通过分析其诱发因素，来判断主要诱发原因灵敏度； 4)目前对灾害体稳定性的研究所需参数具有不稳定性，所以对灾害体稳定性的研究应该根据其本身的特点进行多种情况的计算； 5)目前尚未研究出稳定的对灾害体进行计算的方法，当前运用的方法都包括很多的假定数据； 6)地质灾害的调查方法是具有技巧性的，应当花费最少的工作量和金钱投入，同时获得最理想的调查结果； 一般而言，勘查工作的工作量依据地质灾害体的规模、复杂程度和勘查技术方法的效果综合确定；3.2.2 地质灾害的分类地质灾害的分类，有不同的角度与标准，十分复杂。就对其成因而言，主要因自然界的变异诱发的地质灾害称为自然地质灾害；主要因人为作用而导致的地质灾害则称为人为地质灾害。单从地质环境或者地质体变化的速度来说，可以分为突发性地质灾害和缓变性地质灾害两大类。前者如山体崩塌、山体滑坡、山洪泥石流、地面塌陷、地裂缝，即是习惯上所说的的狭义地质灾害；而后者如水土流失、土地沙漠化等，又称环境地质灾害。 根据地质灾害发生区的地理或地貌特征，可分山地地质灾害，如山体崩塌、山体滑坡、山洪泥石流等，平原地质灾害，如地质沉降，如此等等。3.3 地质灾害的分级标准 按危害的程度与规模的大小可以分为特大型、大型、中型、小型的灾情如下的四个等级：1)特大型：因受到灾害威胁，需要转移走的人数在1千人以上和经济损估计失达到1亿元以上的险情。因受灾而死亡的人数为三十人以上和因为灾害经济损失达估计到1千万元以上的灾情。2)大型：因受到灾害的威胁，所需要搬迁转和移人的数在五百人到一千人的险情。因为灾害而死亡大于十人小于三十人，或者因为灾害造经济损估计为五百万到一千万的灾情。3)中型：因为受到灾害的威胁，而需要搬迁和转移的人数在一百到五百人之间，和经济损失估计在五百万到五千万元之间的险情。因为受到灾还死亡人数在三到十人之间和因为受到灾害而造成的直接经济损失估计在一百万到五百万之间的灾情。4)小型：因为受到灾害的威胁，而需搬迁和转移的人口为一百人以下的和经济损失估计在小于五百万元的险情。因为受到灾害而死亡人数小于三人和因为灾害而造成的直接经济损小于一百万元的灾情。3.4 地质灾害的诱发因素 地质灾害都是在一定的动力诱发（破坏）下发生的。诱发动力有的是天然的，有的是人为的。因此，地质灾害也可以按照动力因素来分为自然地质灾害与人为地质灾害两个大项。自然地质灾害发生的规模、地点和频度，因受到自然地质条件的控制，并不因人类历史的发展而转移；人为地质灾害因受到人们工程的开发活动的限制，经常会随着社会经济的发展而越来越多。地质灾害的主要诱发因素有：1)不规范的开采矿资源，而预留的矿柱少，从而造成采空坍塌和山体开裂，继而发生山体滑坡事故。2)开挖边坡：指的是修建公路和临山建房等建设过程中，形成的人工高陡边坡，而造成滑坡。3)山区的水库和渠道的渗漏，会增加浸润与软化作用从而会导致山体滑坡泥和石流发生。4)其它的破坏土地环境的活动如采石放炮，堆填加载、乱砍乱伐，也是导致出现地质灾害的致灾作用。3.5 地质灾害传统的简单监测方法 地质灾害简单监测，就是依靠简单的测量工具、测量仪器和测量方法，监测灾害体活动变化的监测方法。其主要包括: 1)埋桩法:埋桩法非常适合用于对山体崩塌、山体滑坡体上发生的裂缝来进行观测。在斜坡上分别在裂缝两侧埋桩，然后用钢卷尺量出两桩之间地距离，可以了解滑坡的变形滑动的过程。对于土体裂缝，埋的桩要离裂缝远一点。 2)埋钉法:在建筑物的裂缝的两边各钉一个钉子，通过量取两侧的两颗钉子之间的距离的变化来判断滑坡的滑动。这种方法对于灾害来临前兆的判断是很有效地。 3)上漆法:在建筑物的裂缝的两边用油漆分别画上一道标记，和埋钉法的原理是一样的，通过量取两边的标记之间的距离来判断裂缝是不是在变大。 4)贴片法:在建筑物裂缝的两边粘贴水泥砂浆片或者是纸片，如果砂浆片或者纸片被拉断了，则说明滑坡体发生了很明显变形，必须严加防范。和上面的三种方法作比较，此方法不能够获取详细的数据，但能够直观的对灾害体的活动情况做出判断。4 遥感技术在地质灾害调查不同阶段中的应用4.1 遥感技术在地质灾害的动态监测和预警方面的应用 地质灾害的监测和预警工作是地质灾害研究中极其重要的步骤，依靠遥感技术得到地质体的相关数据，能够为精准的对灾害发生的时间及其的危险性做出相应的评估和提供有关的数据4。正确的对地质灾害进行监测和灾害预警能够吧地质灾害造成的经济损失降到最小，能够为有效地预防灾害活动争取更多的时间。 发生地质灾害是地质体变化的的一个全过程。通常地质体的移动速度是非常小的和稳定的，但当突然变快时就意味着地质灾害将要发生。由于GPS能够做到对地质体进行全天候的监测的效果。合成孔径雷达的差分干涉技术一般用在微小形变的地质体的监测当中。因其独特的运用了相位信息，能够精确的测定地表的细小位移变化，所以它可以解决通常用常规手段是很困难或者没法解决的很多问题。差分干涉的测量技术说明了地质灾害的动态的变化规律，一旦有危险可以迅速的把信息传输到各级的抗灾指挥部门，能够帮助他们更有效地展开工作。运用不一样的数据源的遥感数据，能够不停提供有关自然灾害发生的背景和条件的大量的信息。运用遥感技术能够对当地的地质情况进行彻底分析，找出容易发生地质灾害的地方。日常见到的地质灾害在遥感影像上面都具有一些特征。依据这些的特征，能够在遥感影像上面划分出地质灾害的易发区，进一步做出地质灾害的危险等级图。对于危险级别较高的地方，应该重点的增强这些地方的监测强度和安全防范的意识，让这些地方的人们在思想与行动上要有所准备，应用相应的防范手段，从而使灾害带来的损失降到最小。在灾害的预警阶段用到最多的遥感技术为高分辨率的遥感解译与工程的地质结合的技术。而高分辨率的遥感解译与工程地质的结合的方法是应用影像图上面的数据与地质资料来绘制出山体滑坡、山洪泥石流、山体崩塌的灾害分布图，且对其危险指数来进行分析。高光谱遥感技术为先找到已经发生灾害的地方的岩性的特征，再依靠这些数据来判断并找出其它的危险区域，从而达到预警的目的。4.2 遥感技术在地质灾害孕育背景调查方面的应用运用遥感技术对灾害的发生背景进行有效的研究调查，是地质灾害调查中的重要一环。地质灾害的孕灾背景主要是：1)当天的降水量；2)该区域多年来的平均降水量；3)该区域地面的坡度：松散的堆积物的分布及厚度；4)灾害体发育的程度：植被的生长状况：5)岩土体的相应结构；6)人类工程的活动情况1。在以上6种孕灾背景当中，前两种能够靠气象卫星和地面上的水文观测站进行调查，但是其他的一些因素可以利用资源卫星与实地踏勘数据来调查清楚。4.3 遥感技术在对地质灾害的现状调查和区划方面的应用地质灾害这种不好的地质现象，不管是山体滑坡、山体崩塌、山洪泥石流等地质体，还是灾害群，在遥感图像上都会存在一些差别。所以，对于一些地质灾害的相应规模和对应形态的特征以及孕育的特征，都能够从遥感影像上面直观的判断和画定。4.4 遥感技术在灾后评估方面的应用 灾害的评估分析是进行救灾工作的一项重要的工作，科学的灾害评估分析是进行有效的救灾工作的基本条件。依据遥感技术来对灾后分析与评估主要运用在在灾中的应时分析和灾后的重建评估的这两个阶段。分析评估的主要内容有：受灾的面积、实时灾情的等级、庄家的受灾面积、救灾的路线选择分析等方面，其主要的表达形式主要有受灾面积图和灾情等级图以及灾情的遥感评估的报告等。利用受灾之前与成灾以后拍摄的影像数据，确定灾区的受损情况，比如庄家、住房和道路破坏的分布的状况和程度等，能够更快的进行时组织救灾和恢复生产及重建家园。在灾害发生以后，需更快的完成并重新做出科学的规划。灾区的详细地质情况是进行科学规划的基础。因为灾害发生以后灾区的地质情况会发生一定的改变，以前的地质勘测数据已经不再能够使用，需要对灾区进行重新的勘测。要是采用传统的人工测量的方式，一定会花费很长的时间去把灾区的地质情况进行详细的调查，灾区快速重建将受到影响，不能够使灾民尽可能快的回到正常的生活当中。运用遥感技术，能够迅速地弄清楚灾区的地质的变化情况，或者可以改正从前规划当中的一些失误的地方。应用遥感技术的监测和评估的结果，同时根据国家相关政策的总体规划和地方政府的详细实施方案，能够为灾后重建的规划提供宏观的、科学的信息支持。5 遥感图形处理5.1 遥感数据源的选择与数据的获取5.1.1 数据源的选择 获取能够满足所需要求的正确的遥感数据是运用遥感技术的第一步。而空间分辨率和光谱分辨率以及时相是图像类型选取的依据，前两种是选取优秀图像的最主要的依据，而在选择了正确的图像类型之后，时相在特殊的景观条件下具有重要的意义。5.1.2 遥感数据的获取灾害发生后，因为地形和气象等一些因素的影响，依靠单一的传感器一般是很难获取灾区的全面数据的，需充分的发挥出多种传感器的优势，提取灾区的所有类型的数据，主要包括光学SAR卫星的遥感影像和SAR航空的遥感影像两大类5。1)光学与SAR卫星的遥感影像的获取：这种数据包含国内外很多的高分辨率光学与SAR卫星的遥感影像。按时间顺序来说，其重点是灾害发生的前后的数据提取，以快速确定灾区的位置和前后的变化。2)光学与SAR航空遥感影像的获取：此类数据是利用高空遥感琶机、无人机和卣升机等高、低空遥感平台，搭载遥感传感器，快速获取的灾区高分辨率光学与SAR航空遥感影像。以上两种遥感影像在数据提取方面都具有自己的优势，怎样能够充分的发挥出多源数据的综合优势，来获得更高的时间分辨率以及适应更多气象条件和多种灾情的信息分析，是遥感技术在应急救灾系统当中面临的一个重要问题。在汶川地震中我们曾进行了测试，能够为将来的统一指挥和协调获取了更多的经验。5.2 数据获取中的技术要点 遥感数据需要满足于应急系统的要求，需要通过很多流程化的预处理。获取的图像需要要按照不一样的成像传感器的特点进行预处理，其中包括图像增强(辐射定标)、图像镶嵌、几何纠正、分类解译等步骤，才能够获得可用的灾害的相关信息。在这个过程中，薄云的去除和图像的镶嵌是两项非常重要的技术，实用价值非常高。薄云去除的作用是降低薄云与雾霭对遥感图像上的地物的灰度的影响，降低影像的解译难度。图像镶嵌能够把相邻的影像进行拼接，降低色调差，能够保证后续的图像解译的准确率。5.3 遥感图像预处理5.3.1 遥感图像的几何校正图像几何校正的多项式方法：（1） 打开EDRAS IMAGINE8.4，点击Viewer新建两个窗口。分别添加待正矫图像tmatlanta.img和地理参考的校正过的SPOT图像panatlanta.img 如图51。图51（2）在显示有待校正的图像的窗口上的菜单栏上点击，在下拉菜单中选中，在弹出的对话框中选择多项式几何校正模型，单击OK。弹出另一个对话框，在选项中定义多项式次方参数改为2，定义投影参数，单击Apply。在接下来弹出的对话框中选择已存在的窗口，确定。（3）弹出一个对话框提示我们用鼠标选择参考图像，单击panatlanta.img所在的窗口。在弹出的对话框直接默认点击OK。如图52 图52（4）此时，整个屏幕将自动变化，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。在左右两幅图像中选择6对控制点，修改其颜色属性，便于识别同名点。如图53图53（5）在GCP TOOL中的编辑菜单中，选中Point matching，在弹出的对话框中，修改参数为0.800，并勾选中 。（6）在框中，选择重采样,，在弹出的对话框中选择重采样方法改为，将下的输出像元的大小X,Y改为30.000000，设置输出统计中忽略零值即选中单击OK。如图54 图54（7） 最终生成校正后的图像。如图55 图55（8）保存几何校正模式（Save rectification Model）在Geo-Correction Tools对话框中点击Exit按钮，推出几何校正过程，按照系统提示，选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件，以便下一次直接利用。（9）检验校正结果（Verify rectification Result）基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是矫正以后的图像，一幅是当时的参考图像，通过视窗地理连接功能，及查询光标功能进行目视定性检验。5.3.2 图像融合 (1)打开EDRAS IMAGINE8.4，选择,再点击,在弹出的对话框中点击,在弹出的对话框中，中选择选择全色波段图像“hpn,img”,在中选择上步图幅裁剪获得的图象,在中定义融合后的图像文件的路径及文件名；选中按钮下的两项，单击OK。如图56图56（2）输出结果如图57所示:图575.3.3 影像配准 图像配准(Image registration)就是把不一样的时间和传感器（就是用来成像的设备）或者不一样的条件下得到的图像而来匹配和叠加的整个过程，图像配准现在已经全面地应用在遥感数据的分析、图像的处理等众多方面。图像配准不但运用在几何校正中，而且在遥感信息复合(不同的传感器的遥感数据的复合，不同时相的遥感数据的复合)中也起着关键的作用。 不同的数据来源，它们空间分辨率也不为相同，因需要满足以后工作的要求，需要将它们转变为相同的空间分辨率，且还要转变到同一个影像数据库。一般情况下是把低分辨率的多光谱波段经过插值，加密至和高分辨率的全色波段一样的空间分辨率，比如TM图像和SPOT全色波段的融合。还有就是把低分辨率的数据，经过插值，加密至和高分辨率一样的空间分辨率。详细的配准方法为：运用控制点转换的方法，准确的选取若干个对应点当做控制点，按照控制点和纠正公式，选取适合的重采样方法，把图像做几何位置的变换。控制点的选取应当注意需要分布的均匀，且在相应的图像上识别标志需明显，还要保证有一点的数量。相同来源的遥感数据，因为它们的多光谱波段和全色波段能够完全匹配，所以把多光谱波段插值加密到和全色波段一样的空间分辨率就行了，比如把SPOT多光谱波段的10米的分辨率转变成2.5米的分辨率，把它的行列数增加四倍就可以了。重采样具有三种算法，分别为最近邻法、双线性内插法与三次卷积内插法。最近邻法比较好用且简单，计算量较小，但是它的缺点就是精度不是很高；双线性内插法对与亮度的不连续现象和线状特征的块状化现象有着显著地改进，它的缺点就是会对图像起到平滑作用；三次卷积法能够提高精度，图像质量比较好，细节表达更为详细清楚，它的缺点就是运算量大，假如图像比较大的话，此方法是很难有效的利用的。6 遥感技术在地震研究中的应用地震预报自始至终都是科学家们的科学难题之一。世界上第一台地震仪是在东汉时期中国学者张衡发明的，但是真是意义上的地震仪是意大利科学家在19世纪末发明的，它有完善的科学机械系统，对人们对地震的预防和研究有很大的推动和发展。自此以后，世界各国学者都投身到地震学、地壳运动、地质灾害的科学研究中。但是由于收到技术的局限性，人们无法获得地面上大面积的连续观测点，从而不能完善的结合在一起，制约了地震预报研究的发展。20世纪70年代，随着GPS卫星的产生，测绘技术得到大大提高，卫星遥感技术、红外遥感技术、InSAR等技术也相继被应用到地震研究当中，因其感测范围大具有宏观综合特点，观测周期短、获取信息快、动态检测特点，获取信息量大、观测手段多、技术先进等特点，不受地理条件的限制，遥感技术成为地震研究的重要手段，从而大大促进了地震监测和预报的发展。全国各地的科学工作者已经对此技术在地震监测和预报的应用进行了多年的研究，发现遥感图像可以显示记录地震前后所有时间段的一些重要信息。用热量红外线观测表明，由于地表和地中的运动产生的压力变化，产生的能量积累，地震前地表和地中温度会增加36摄氏度；通过In SAR观测，地表在震前和震后的三维形变会有10至100cm；进一步研究表明，遥感技术还可以观测到地震发生中引起的排气作用，导致了某些气体浓度的变化。6.1 地震热红外温度变化研究1988年，苏联学者就开始对此方式进行研究测定，不同温度的物体会发射不同波长的红外辐射，红外异常的表现就是温度的变化。科学家们在地震预测预报中提出了利用卫星的红外遥感技术来对地震进行预测的方法。一下问题为近些年来相关学者主要研究的内容：1）地震和震中的时间与红外异常的关系；2）怎样解释出现温度异常及其消失的物理机制；3）怎样分辨出地震的热红外的增温这一现象2。通过大量实验研究和实际地震事件对比研究，地震学者们得到很多重大突破和有深远意义研究结果。6.1.1 地震的热红外遥感观测研究 自从前苏联学者发现地震红外异常后，全国各地的地震学者也展开了类似此项目工作的研究。美国地震学家对世界很多地区地震的NOAA和Modis热红外图像以及长波辐射等方法进行分析，发现并证明了震前震中附近2.5度角范围内存在温度变化。我国许多地震研究者针对此技术工作进行了大量的探索研究。强祖基等人通过对卫星遥感热红外图像等资料的研究，对温度异常和震中各个原因的关系来进行分析，得到以下结果：（1） 地震发生前会在远离震中的地方出现一大片独立的增温区域；（2） 震级愈大，增温的面积也会越大；（3）依据增温异常变化而来追寻的将要发生地震的震中位置，一般情况下是在随着时间的变化，增温异常的前缘或这它的前锋、活动的构造带的相重合部位，或者是孤立的增温异常，或是两组应力热带的相重合部位；（4）一般在亮温的增温异常发展到鼎盛时期后，在几天至60天内发震即进入短期和临震时期。6.1.2 对地震的热红外增温机制的研究全国各国的地震学者对地震的热红外增温机制的研究已有20余年的历史，虽然也获得了不错的成绩，可是当前有关热红外异常和地震的孕育过程联系的研究理论成果仍没有获得地震研究者的公认。“气热说”是指在地震发生之前，地表和地中压力的加大导致岩层出现裂缝，导致地球深部的气体（二氧化碳、甲烷、氢气、氮气等）从裂缝中排放出来。这些气体在排放过程中受到突变电场和太阳辐射的影响，发生化学反应会释放出热量，所以在震前和震中地区周围的会出现大面积温度增高，从而引起热红外亮温异常。我国学者强祖基、卢振权等也做出化学实验，密闭容器中不同比例的气体二氧化碳和甲烷，在瞬变电场和太阳辐射的作用下发生反应，周围温度会升高56摄氏度，此结果和与遥感观测值一致。在近年更有地震学者证明提出的岩石大气圈耦合理论。他们认为，震前和震中地区周围的会出现大面积温度增高是因为岩石圈受到的力发生改变，所有热量依靠深部的气体和液体，经过断层等其他的地质构造进入到岩石圈上面。同时，液体会在数千米的地下变为气体，然后气体最终被排放到大气圈中。这就是一个综合作用的过程，热量依靠气体和热水进行传导，地下水位和土壤湿度改变了地表的特性。6.2 地震InSAR方法研究InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达干涉)测量是1801年Thomas Young所做的“杨氏双狭缝光干涉实验”发展而来的对地观测的技术。自从1989年Grabriel第一次证明了InSAR技术能够达到厘米级；1993年Massonnet利用ERS-1SAR数据获取了Landers地震的地形变化的数据，同时还计算出了准确的震后地形的变化，得到了在卫星视方向上的地形的变化量，还有野外断层滑动的结果，GPS位移的测量结果，经过对得到的这些数据结果之间做比较后，发现它们结果竟然完全一样。此次的成果发表在了Nature上，该成果的发表，得到的关注，自此InSAR技术被大家所认识。6.2.1 InSAR原理InSAR技术是利用两颗卫星飞过相同轨道(单轨模式)或者一颗卫星两次飞过相类似的轨道(重复轨道模式)时能够发出波长一样的线性的调频脉冲信号，同时会接收到脉冲信号发出的后向散射回波，从而得到同一观测区域的复图像对。按照对干涉成像的数据处理方法的不同，可以分为两种方法即二轨法与三轨法。（1） 使用两个雷达图像和一个外部数字高程模型，称为“二轨法”。依靠二轨法来对地面形变量进行测量时，我们需要准确的地面DEM数据，常用的方法是用两