遙感探測技術在土木水利工程中的運用范文

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[摘要]不同尺度的遙測影像在土木水利工程災害中扮演著重要角色。對遙測技術進行簡介，并介紹其在土木水利工程災害潛在威脅分析中的應用，即依據遙測圖像處理得到的數據，針對不同的分析單元與災害類型，結合不同的方法來建立各類型土木水利工程災害潛在威脅的分析模式。

[關鍵詞]遙感探測技術；土木水利工程；應用

遙感探測是指利用各種遠程載具裝設傳感器來接收地球上各種物體的信息[1]。隨著各式遙測信息種類增加、取得的成本降低、遙測影像分辨率與相關技術提升，因而擴增遙測技術于土木水利相關工程領域的應用層面。我國地表侵蝕速率高，造成河流地形與集水區變化劇烈，已嚴重影響水利設施與水力發電計劃的正常運作。[2]有鑒于此，遙測技術可提供大暴雨、強震等災變之廣域范圍且快速的災害監測與評估，透過地理信息系統整合空間信息，提供后續工程復建可行性評估或防救災整備規劃。[3]

1遙測影像處理技術

圖像處理技術的良窳會攸關影像質量，并影響后續土砂災害空間位置與面積的加值識別工作。分別針對遙測影像快速正射處理、擬真色衛星圖像處理及崩塌地自動識別進行簡要說明。

1.1影像快速正射處理

原始衛星影像或航照影像并無地圖坐標信息，當發生大規模的土砂災害時，為了快速獲得廣域的土砂災害空間分布及量化信息，需將影像正射化進行評估，故建立快速影像正射技術，獲得GIS可套迭的正射地圖。

1.2擬真色衛星圖像處理

由于藍光波段容易散射且對于識別的物體功用并不顯著，因此衛星并未掛載該波段的鏡頭，但在呈現數據或交付數據時常會需要使用擬真色影像，故必須透過擬真色衛星圖像處理，提供視覺效果以利呈現，因此一般利用紅光、綠光及近紅外光等波段之間的關系轉換出藍光波段。

1.3崩塌地自動識別

某些地區因本身的地形地質條件導致山坡地災害頻繁，且山崩多有其再發性。因此，有系統的透過遙測影像識別崩塌地，建立事件型山崩目錄，以期能供后續坡地災害預測模式建立及防災規劃之需求使用。采用衛星影像以人工識別集水區范圍相當耗時，但識別數據正確性不容忽視，故可制定計算機自動化且快速的識別原則與準則，可建立標準化之識別數化步驟，減少人為誤差。

2土木水利災害潛在威脅分析模式

某些區域歷經過大地震及數次暴雨肆虐，造成崩塌地與土石流等土石災害頻發。因此，結合上述遙測技術所產制的各項數據為基礎，以類神經網絡、判別分析及羅吉斯回歸分析等方法，針對土木水利工程中的土石災害區域建立不同的災害潛在威脅分析模式，以下針對不同方法說明。

2.1以集水區單元建立土石流潛在威脅分析模式

利用某水利局提供的土石流潛在威脅溪流信息，以集水區為分析單元進行潛在威脅分析模式建立。由集水區范圍萃取的土石流潛在威脅因子包括集水區面積、形狀系數、環性比、平均坡向_X方向向量、平均坡向_Y方向向量、面積高度積分（殘土率）、高度變異系數、平均坡度、平均坡向、前百分之五平均坡度、坡向標準偏差及兩側50m范圍崩塌面積等十二項，結合土石流潛在威脅溪流內的敏感溪流與非敏感溪流數據進行羅吉斯回歸分析，得到一組回歸方程式，將該地區境內各土石流因子資料代入回歸方程式，因羅吉斯回歸值介于0至1之間，將0至1之間分為四等分，由小至大定義為低、中、中高及高四個潛在威脅分級，形成土石流發生潛在威脅分級圖。

2.2利用統計方法以斜坡單元建立山崩潛在威脅分析模式

可依據某地區環境地質數據及數值地形，探討強風、洪水、暴雨事件與崩塌地之間的關系。將山崩類型分為巖屑崩滑、巖體滑動與落石型三類，以斜坡單元萃取山崩潛在威脅因子，因子包括高程、坡度、坡向、舊崩塌地情況、道路開發、順向坡、巖性及雨量等八類。將各因子歸一化后，以統計法中的判別分析方法，結合三個事件的崩塌地數據及斜坡單元所萃取的因子進行判別分析，各類型山崩得到一組判別分數與因子及其權重的關系方程式，將判別分數定義為山崩潛在威脅分析的潛在威脅值并劃分為高、中高、中及低等四個等級，以分析得到的各斜坡單元潛在威脅分級繪制山崩潛在威脅分級圖。

2.3利用類神經網絡以網格單元建立山崩潛勢分析模式

針對某山區進行山崩潛在威脅分析，研究其集水區范圍，使用歷史災害事件的遙測影像數據，對各事件崩塌地進行數值化處理。利用衛星影像所制作的數值地形網格為基礎，結合崩塌地判釋數化的成果，利用類神經網絡分析方法進行網格單元的山崩潛在威脅分析，可分析得到的成果達到近八成的總體正確率。

3結語

本文闡述了災后土砂災害量化評估的各項技術，介紹了快速災害后衛星圖像處理與土砂災害判釋效率與數據呈現，包括快速影像正射處理、擬真色衛星圖像處理及崩塌地自動識別等技術。依據遙測圖像處理后的數據，針對不同的分析單元與災害類型，結合不同的方法來建立各類型土木水利工程災害潛在威脅的分析模式，可為政府單位提供災害防范與災后整治及重建的參考。

【參考文獻】

[1]朱澤鋒，張偉.遙測技術發展現狀與關鍵技術展望[J].自動化技術與應用，2016，35(12)：57-60.

[2]王佃明，賈逸，劉一民，等.地質災害智能化遙測技術在金陽典型滑坡點的應用示范[J].陜西建筑，2015(12)：49-52.

[3]王玄君，周冬橋.山洪災害防治預警系統的設計與應用[J].水利科技與經濟，2014(6)：63-67.

作者:何澤宇 單位:益陽市會龍山街道水利管理站