突发性灾害遥感应急调查与监测进展与成果.pdf

突发性灾害遥感应急调查与监测突发性灾害遥感应急调查与监测 进展与成果进展与成果 中国地质调查局中国地质调查局 基础调查部基础调查部 二一年七月二一年七月 2 目 录 目 录 一、项目背景.............................................. 1 二、取得的主要成果 ........................................ 1 一、项目背景.............................................. 1 二、取得的主要成果 ........................................ 1 1 一、项目背景 一、项目背景 我国是灾害发生频繁、损失最为严重的国家之一。由于各类灾害 （地震、崩塌、滑坡、泥石流、溃坝等）往往具有突发性和破坏性强 等特点，给当地的生命财产、交通、通信、电力和环境等造成严重的 破坏，给灾区救援工作带来极大的困难。为了满足突发性灾害调查监 测、灾情评估、灾害预警与防治等地质环境管理工作的需要，科学部 署灾害救援抢险工作，确保灾区人民生命财产损失降到最低程度，并 充分发挥遥感快速、动态、客观的优势，中国地质调查局部署了 2008 年四川汶川地震、2010 年青海玉树地震和 2006 年新疆伽师地震地质 灾害遥感应急监测项目， 部署了西藏易贡、 四川天台乡、 西藏帕里河、 湖北姊归千将坪、重庆武隆和贵州关岭滑坡遥感调查项目及“山西襄 汾新塔尾矿库溃坝事故遥感调查”等突发性地质灾害调查监测项目， 为快速有效地指挥抢险救灾、评估灾情、降低灾害损失和灾后恢复治 理与重建提供了基础资料和决策支撑， 同时发展和完善了数字滑坡技 术，提升了地质灾害应急监测预警能力。 上述项目共投入经费 4000 万元，由中国国土资源航空物探遥感 中心、四川省地调院、安徽省地调院、湖南省遥感中心、河北遥感中 心、中国地质大学（武汉） 、煤炭地质总局航测遥感局、武汉大学、 河南省地调院和中国地质大学（北京）等单位承担。 二、取得的主要成果 1、四川汶川地震次生灾害遥感应急调查为国务院和抗震救灾部 门及时掌握灾情、 部署救灾工作赢得了宝贵时间， 为防范震后灾情险 二、取得的主要成果 1、四川汶川地震次生灾害遥感应急调查为国务院和抗震救灾部 门及时掌握灾情、 部署救灾工作赢得了宝贵时间， 为防范震后灾情险 1 情危害和灾后规划重建提供了客观依据，成为科技抗震救灾的典范 情危害和灾后规划重建提供了客观依据，成为科技抗震救灾的典范 “5.12”四川汶川特大地震灾害发生后，在中共中央、国务院号 召下，在国土资源部统一部署下，中国地质调查局迅速启动了应急调 查组织保障机制，组织全国遥感力量开展了高科技抗震救灾工作，迅 速获取了地震灾区的全覆盖遥感数据、开展了灾情应急调查，为国务 院和抗震应急救灾部门科学决策提供了技术支撑。 （1）快速反应，科学部署，精心组织，协同作业，实现了对汶 川地震灾区遥感数据的全覆盖 （1）快速反应，科学部署，精心组织，协同作业，实现了对汶 川地震灾区遥感数据的全覆盖 在总参、空军等部门的鼎力支持下，在第一时间调集了航空遥感 专业飞机和技术力量，组织实施了航空遥感应急调查工作，快速获取 了重灾区高清晰航空遥感灾情影像信息。同时，快速获取了 IRS-P5、 SPOT-5、福卫 2 号、IKONOS、QuickBird、WorldView 等多种光学遥 感数据和 COSMO-SKYMED、TerraSARX 等雷达遥感数据，实现了对汶川 地震灾区遥感数据的全覆盖。 2 图 1 重灾区航空遥感数据覆盖范围图 图 2 震区光学卫星遥感数据覆盖范围图 3 图 3 震区雷达卫星遥感数据覆盖范围图 （2）获取首张震后灾区航空遥感图像，为国务院掌握灾情，部 署救灾工作赢得了宝贵时间， 被抗震救灾前线指挥部的同志称赞为是 对抗震救灾的“伟大贡献” （2）获取首张震后灾区航空遥感图像，为国务院掌握灾情，部 署救灾工作赢得了宝贵时间， 被抗震救灾前线指挥部的同志称赞为是 对抗震救灾的“伟大贡献” 地震灾害发生之后，汶川、北川等重灾区道路受阻，信息中断。 及时掌握震区受灾情况，成为指挥抗震救灾工作最紧迫的需求。5 月 14 日上午，获取了震后灾区首张航空遥感图像。40 余名遥感专家连 夜进行图像处理和解译， 并于 5 月 15 日早向国土资源部提交了北川、 汶川、都江堰等 3 个重灾县的震后遥感影像解译图，标注了灾区的房 屋倒塌、道路桥梁损毁、河流堵塞情况以及滑坡崩塌体分布情况。随 即， 这批影像资料被送往国务院领导和抗震救灾前线总指挥部用于指 挥抢险救灾，对明确受灾重点、调整救灾工作部署、摸清重要地段道 路损毁、河道堵塞等情况提供了第一手资料，有力支援了前线指挥决 4 策。5 月 15 日，利用 DMC 数字航摄仪和 POS 导航系统获取了都江堰- 漩口-映秀-汶川-茂县等重灾区沿线第一批高清晰航空遥感彩色影像 图，专家们迅速对航片进行快速处理和解译成图。影像图显示了都江 堰至汶川的道路损毁以及北川堰塞湖分布情况， 为抗震救灾指挥调整 工作部署和防灾避险提供了重要依据， 被抗震救灾前线指挥部的同 志称赞为是对抗震救灾的“伟大贡献” 。 图 4 震后灾区首张航空遥感图像 5 图 5 震后第一批高清晰航空遥感彩色影像图 （3）采用新技术、新方法，及时准确地开展应急灾情调查，成 果直接服务于国务院及抗震应急救灾有关部门， 为抗震救灾决策指挥 服务，为防范震后灾情险情危害提供依据 （3）采用新技术、新方法，及时准确地开展应急灾情调查，成 果直接服务于国务院及抗震应急救灾有关部门， 为抗震救灾决策指挥 服务，为防范震后灾情险情危害提供依据 为了充分发挥航空遥感数据、 多源光学卫星遥感数据与雷达卫星 遥感数据互补优势及多平台、多时相、多分辨率遥感数据的协同应用 优势，采用计算机网络技术、并行处理技术、高性能计算技术与数字 摄影测量处理技术相结合，震后、震前卫星遥感信息对比解译和重大 地质灾害隐患多时相遥感数据实时监测的技术思路， 联合地方和大学 6 遥感力量联合作业，快速编制了相关图像、图件资料与文字资料，及 时提交给地质灾害综合评估组、地质资料综合组、第一线野外排查和 相关部门决策使用。针对地震灾区应急救灾调查的特点，利用所获航 空遥感图像和卫星遥感图像，建立了统一的房屋倒塌、河流堵塞、道 路损坏、崩塌、滑坡、泥石流等主要次生地质灾害类型的解译标准， 及时准确地解译了各类地质灾害，基本查清了地质灾害的分布特征。 共解译出地震引发的崩滑体 6960 个；泥石流 266 条；堰塞湖 147 个； 灾害毁路 1383 段；潜在泥石流 239 条，威胁村镇 264 个；泥石流、 崩塌、滑坡对道路的潜在影响 1732 处；地震对生态环境破坏面积约 为 5777 平方公里；并编写了相关的专题报告，及时为国务院抗震救 灾总指挥部、受灾地方政府指挥抗震救灾、防范次生地质灾害、开展 灾后重建等方面提供了重要的科学决策依据。 特别是提交的唐家山堰 塞湖等专题解译结果引起了国务院领导的高度重视。 图 6 唐家山堰塞湖航空遥感彩色影像图 7 抗震救灾期间， 按照国土资源部的要求积极为抗震救灾相关部门 提供资料和服务。先后向国务院及国家防汛抗旱总指挥部、水利部、 武警总部、交通部、农业部、住房和城乡建设部、中央统战部等部委 和四川、甘肃、陕西等省政府提供各类数据资料 1611 件，总数据量 达 1719GB。其中，8 次向国家防汛抗旱总指挥部提供技术分析资料； 3 次向中国华能电力集团提供资料，帮助该集团受困于映秀镇太平驿 水电站附近的百余名员工成功脱险。 此外， 青海玉树地震灾情遥感解译快速为国务院和国土资源部抗 震救灾工作部署提供了基础资料和决策依据 充分发挥遥感技术优势，第一时间获取了玉树地区震前、震后遥 感卫星影像图， 并于震后第二天通过青海地调院送到玉树地震前线指 挥部。同时，利用玉树地震后中国资源卫星、快鸟、SPOT5 卫星遥感 数据，对震后地质灾害进行了解译。中国地质调查局组织有关专家召 开了青海玉树地震会商会，对灾情的发展和灾害调查进行了评估。为 国务院和国土资源部抗震救灾工作部署提供了基础资料和决策依据。 2、应用数字滑坡技术，快速查明突发性地质灾害的规模、活动 方式、 变形特征及其发育地质环境， 为灾情评估和灾害防治提供了及 时、准确的资料。 2、应用数字滑坡技术，快速查明突发性地质灾害的规模、活动 方式、 变形特征及其发育地质环境， 为灾情评估和灾害防治提供了及 时、准确的资料。 采用多平台多时相遥感数据与精确的地理控制基础， 立足遥感与 GIS 实践，在西藏易贡、帕里河，四川天台乡滑坡调查与研究的基础 上，提出并完善了“数字滑坡”技术，取得了多个典型滑坡详细遥感 调查与监测结果， 针对不同滑坡分别基于滑坡地学原理分析了其发育 8 机理、规模、变形特征、活动方式、影响范围等，为灾情评估、灾害 预警和灾害防治提供了及时准确的资料。 西藏易贡发生滑坡， 由于其在 2-3 分种内所完成的规模巨大的重 力侵蚀地质过程及对生态环境及人类造成大范围的灾难， 引起了国内 外广泛关注。应用数字滑坡技术，监测了易贡滑坡堰塞湖变化，估算 了堰塞湖坝体溃决下泄洪水量，评估了易贡滑坡灾情，进行了“基于 RSGIS的易贡滑坡机理研究”， 建立了高速滑坡碎屑流动力学模型， 对易贡滑坡提出了新认识。 图 7 易贡滑坡遥感影像图 天台乡滑坡遥感调查使用滑坡前后的卫星数据， 采用数字滑坡技 术在滑坡体上获取了 604 个特征点的滑坡前后位置和高程数据， 基于 9 这些特征数据，通过空间分析查明了滑坡的运动特征，即典型的牵 引式滑坡；滑坡规模--长 8001000m，宽 12201550m，体积 2300 万方；分析了滑坡形成条件及触发因素；提出了防治措施。 图 8 天台乡滑坡前后遥感三维影像图 2004 年 6 月 22 日，西藏自治区札达县曲松乡楚鲁松杰村上游帕 里河发生山体崩塌，造成河流堵塞，形成堰塞湖。2005 年 6 月 8 日， 堰塞湖左岸山体再次发生崩塌，堵塞原坝溢流口，湖面水位上升。6 月 26 日 10 时，堰塞湖坝体发生溃决，下泄洪水量达 2420 余万 m 3， 给楚鲁松杰村带来了巨大的损失且灾害波及印度境内帕里河流域的 安全。印方反映强烈，曾几次为帕里河堰塞湖事件照会中国外交部。 中国政府对帕里河灾害高度重视，国务院总理温家宝、副总理曾培炎 指示采用卫星遥感技术调查西藏帕里河堰塞湖水面变化及滑坡情况。 中国地质调查局部署航遥中心开展西藏帕里河滑坡卫星遥感调监测 工作。项目采用 7 个类型 21 个时相的卫星数据查明了帕里河灾害类 型、规模、数量及滑坡发育地质环境；监测了堵江滑坡及堰塞湖的变 化，表明不会对下游造成大的危害；调查监测了堵江滑坡下游的危岩 及特大滑坡，分析了其未来活动趋势及可能危害；为本地区灾害防治 10 及外交事务工作提供了灾害与环境事实依据。 图 9 西藏帕里河滑坡卫星遥感调查监测 2010 年 6 月 28 日下午，贵州安顺关岭县因连续强降雨发生山体 滑坡。据报道，被困或被埋村民达百余人。灾情发生后，第一时间获 取了灾区 1008 张数字航片，影像分辨率高达 0.1m，面积 80km 2。迅 速开展了灾后航空遥感正射影像图、 数字高程模型及三维仿真模型制 作，及时开展了滑坡地质灾害解译。查明了滑坡体与堆积体特征、破 坏面积与破坏程度。并对滑坡周边地区开展了更大范围的影像图制 作、灾情调查以及潜在隐患分析工作，制作了灾害区解译图、灾害区 地形变化图、灾害地形剖面图和地形剖面位置图等。及时将解译成果 报送部、局及前方应急救援指挥部。 11 图 10 贵州关岭滑坡前后卫星遥感影像图 3、山西新塔尾矿库溃坝遥感调查为溃坝事故分析、灾情评估及 时提供了大量重要信息和有力证据， 充分体现了遥感技术在突发事件 3、山西新塔尾矿库溃坝遥感调查为溃坝事故分析、灾情评估及 时提供了大量重要信息和有力证据， 充分体现了遥感技术在突发事件 12 中及时、准确、直观提供决策依据的特点 中及时、准确、直观提供决策依据的特点 2008年9月8日山西新塔尾矿库溃坝事故发生后， 应国务院 “9.8” 溃坝事故调查组要求和中国地质调查局的部署， 航遥中心领导非常重 视，立即组织矿山监测技术人员对事故区域进行遥感分析，并派技术 人员赶往襄汾县事故现场协助工作。 溃坝后溃坝后 溃坝前溃坝前 图 11 山西新塔尾矿库溃坝前后无人机影像图 项目组使用 2008 年 7 月 30 日溃坝前、2008 年 9 月 15 日溃坝后 获取的航空无人飞机拍照的遥感图像，对矿区内的矿山开采状况、溃 坝状况进行了详细的解译对比分析，获取了溃坝前后的相关数据。溃 坝前尾矿库的面积为 1.38 公顷， 溃坝后尾矿库的巨大泥流迅速下泻， 形成长 2.2km、过泥面积 35.91 公顷、最大宽度 354m 泥流覆盖区， 溃坝后泥流损毁房屋 51 处，损毁面积 6578m 2。运用三维 GIS 技术和 虚拟现实技术，将遥感数据和地形数据结合，制作了溃坝前三维遥感 立体图，实现了溃坝地区尾矿库内外的地形地物、景观的真实再现， 为溃坝分析、决策提供了有效的辅助依据。 此次事故调查中，遥感高科技手段发挥了重要作用，尤其是溃坝 13 14 前和溃坝后的两期遥感图像，为事故分析、灾情评估提供了大量重要 信息和有力证据，充分体现了遥感快速、准确、直观的技术优势，得 到了国务院 9.8 溃坝事故调查组和国土资源部的肯定。