专利名称：一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法
技术领域：
本发明涉及不良地质勘察技术，特别是涉及利用三维遥感技术进行滑坡下滑量參数的快速勘测方法。
背景技术：
随着人类活动的日益頻繁，鉄路、公路、矿山、水利、厂房等工程建设使滑坡灾害发生几率日益増加。对于工程建设诱发的滑坡灾害，往往需要快速准确勘察滑坡下滑量參数，为滑坡危害评估、后处理方案的选择、支档结构的设计及治理成本的核算等提供可靠依据。目前，滑坡下滑量參数主要通过估算得到，误差较大，在艰险山区更是如此。近些年，出现了基于遥感图像信息处理和目视判别相结合的ニ维遥感判释方法，用于对滑坡灾害的勘察。但是，这种方法只能对滑坡进行简单的判释和定性分析，无法量测滑坡下滑量參数，很难达到工程建设和成本核算的要求。
发明内容
针对现有遥感探測技术进行滑坡定量勘察中存在的问题，本发明推出一种滑坡下滑量參数遥感快速勘测方法，其目的在干，利用滑坡滑动前后两期高分辨率遥感影像和数字高程数据，分别构建三维遥感判释主题，划定滑坡周界及判别滑坡体是否脱离滑坡周界，分别提取滑动前后滑坡体表面数字高程模型，将滑动前后滑坡体表面数字高程模型进行地理信息系统(GIS)空间分析，获取准确滑坡下滑量參数，用于滑坡治理方案的比选和成本核算。本发明涉及的一种滑坡下滑量參数遥感快速勘测方法，技术步骤包括获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据，构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界，判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界，获取滑坡体后缘及剪出口信息，计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型，获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型，提取滑动前后滑坡表面数字高程模型，计算滑坡下滑量參数。SI、获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据获取滑坡滑动前后两期成像时间较近、成像分辨率优于Im的遥感影像数据和数字高程数据。S2、构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界对获取的两期遥感影像进行处理，利用获取的两期数字高程数据分别建立数字高程模型，利用两期数字高程模型和处理后的遥感影像分别构建三维遥感判释主題。基于滑动前三维遥感判释主题，建立滑坡判释标志，划定滑坡周界并提取滑坡周界高程。S3、判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界 基于滑动后的三维遥感判释主题，划定滑坡体滑动范围，并与步骤S2提取的滑坡周界进行空间位置关系分析，判别滑坡体是否完全脱离滑坡周界。若未完全脱离则进入步骤S4，若完全脱离则转至步骤S7。
S4、获取滑坡体后缘及剪出ロ信息对滑动后滑坡体进行工程勘察，获取滑坡体后缘和剪出口信息，包括滑坡体后缘线位置、滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出ロ位置及高程。S5、计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型根据步骤S4获取的滑坡体后缘线位置、剪出ロ位置和步骤S2获取的滑坡周界，对这三个要素进行空间拓扑关系分析，得到由滑坡体后缘线、剪出口位置与滑坡周界空间位置相交部分组成的闭合空间。以滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出口高程和滑坡周界高程为基础数据，以所述闭合空间为边界，通过空间插值计算得到未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。S6、获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型 根据步骤S4获取的滑坡体后缘线位置，结合滑动后的三维遥感判释主題，划定完全脱离部分滑坡体空间范围。以所述空间范围为模板，对滑动后数字高程模型进行裁剪，获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。S7、提取滑动前后滑坡表面数字高程模型对于滑坡体完全脱离滑坡周界情况下，以滑坡周界为模板，分别对滑动前后滑坡表面数字高程模型进行裁剪，获取滑动前后滑坡表面数字高程模型。对于滑坡体未完全脱离滑坡周界情况下，以步骤S5所述闭合空间和步骤S6所述完全脱离部分滑坡体空间范围的合集为模板，对滑动前数字高程模型进行裁剪，得到滑动前滑坡表面数字高程模型。对步骤S5得到的未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型和步骤S6得到的完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型进行合并，得到滑动后滑坡表面数字高程模型。S8、计算滑坡下滑量參数将滑动前后滑坡表面数字高程模型发送到GIS平台进行空间计算，获取准确滑坡下滑量參数。本发明能够快速、准确计算出滑坡下滑量參数，且不受地形、天气等因素影响，宏观全面，可靠性高，可为滑坡灾害后处理措施的制定和成本核算提供科学依据，节约治理成本和防范风险。
图I为本发明所述的ー种滑坡下滑量參数遥感快速勘测方法的流程图。图中标记说明SI、获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据，S2、构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界，S3、判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界，S4、获取滑坡体后缘及剪出口信息，S5、计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型，S6、获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型，S7、提取滑动前后滑坡表面数字高程模型，S8、计算滑坡下滑量參数。
具体实施例方式结合附图对本发明的技术方案作进ー步描述。如图I所示，本发明所述的ー种滑坡下滑量參数遥感快速勘测方法，技术步骤包括获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据SI、构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界S2、判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界S3、获取滑坡体后缘及剪出ロ信息S4、计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型S5、获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型S6、提取滑动前后滑坡表面数字高程模型S7、计算滑坡下滑量參数S8。S I、获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据获取滑坡滑动前后两期成像时间较近、成像分辨率优于Im的遥感影像数据，如分辨率为Im的IKONOS卫星影像、分辨率为O. 47m的WorldView卫星影像以及分辨率更高的数码航摄影像。高分辨率遥感影像带有有理函数传感器模型(RPC)參数。获取滑坡滑动前后两期数字高程数据，主要有高分辨率卫星影像立体像对数据、机载激光雷达(LIDAR)获取的高程数据。LIDAR数据应带有全球定位(GPS)、惯性测量単元(MU)等姿态定位參数。S2、构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界对获取的两期遥感影像进行处理，利用获取的两期数字高程数据分别建立数字高程模型，利用两期数字高程模型和处理后的遥感影像分别构建三维遥感判释主題。基于滑动前三维遥感判释主题，建立滑坡判释标志，划定滑坡周界，并提取滑坡周界高程。①遥感影像处理进行遥感影像的辐射校正、波段组合、几何精校正、分辨率融合和镶嵌处理。②数字高程模型的建立数字高程模型建立途径主要有以下两种ー是利用高分辨率卫星影像立体像对提取的高程数据建立数字高程模型；ニ是利用LIDAR获取的高程数据建立数字高程模型。利用高分辨率卫星影像立体像对提取的高程数据建立数字高程模型，其数据处理包括图像裁剪、斑点压缩、图像配准。利用LIDAR获取的高程数据建立数字高程模型，其数据处理包括GPS/MU联合平差计算、点云滤波、坐标转换处理。③对两期数字高程模型和处理后的遥感影像进行融合处理，构建三维遥感判释主题。④基于滑动前三维遥感判释主題，建立滑坡判释标志，划定滑坡周界。依据滑坡的色调、形态判释标志，结合滑坡的地形特征，判释出滑坡壁边界、滑坡两侧边界及滑坡舌前缘边界，将这些特征边界连接形成滑坡周界。⑤提取滑坡周界高程。以滑坡周界为模板，对滑动前滑坡数字高程模型进行剖面提取，得到滑坡周界高程。
S3、判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界基于滑动后的三维遥感判释主题，划定滑坡体滑动范围，并与步骤S2提取的滑坡周界进行空间位置关系分析，判别滑坡体是否完全脱离滑坡周界。若未完全脱离则进入步骤S4，若完全脱离则转至步骤S7。①基于滑动后的三维遥感判释主题，划定滑坡体滑动范围。依据滑坡体的色调和形态等判释标志，判释滑坡体滑动范围。
②判别滑坡体是否完全脱离滑坡周界。将划定的滑坡体滑动范围与步骤S2得到的滑坡周界，发送到GIS进行拓扑关系分析，判别滑坡体是否完全脱离滑坡周界。S4、获取滑坡体后缘及剪出口信息对滑动后滑坡体进行工程勘察，获取滑坡体后缘和剪出口信息，包括滑坡体后缘线位置、滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出ロ位置及高程。以滑坡体后缘线为模板，对滑动后滑坡表面数字高程模型进行剖面提取，得到滑坡体后缘线下伏滑床高程。以剪出口位置为模板，对滑动前滑坡表面数字高程模型进行剖面提取，得到剪出ロ高程。S5、计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型根据步骤S4获取的滑坡体后缘线位置、剪出ロ位置和步骤S2获取的滑坡周界，对这三个要素进行空间拓扑关系分析，得到由滑坡体后缘线、剪出口位置与滑坡周界空间位置相交部分组成的闭合空间。以滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出口高程和滑坡周界高程为基础数据，以所述闭合空间为边界，通过空间插值计算得到未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。①获取未脱离部分滑坡体下伏滑床范围。根据步骤S4获取的滑坡体后缘线位置、剪出ロ位置和步骤S2获得的滑坡周界，将这三个要素发送到GIS进行空间分析，得出由三者空间位置相交部分组成的闭合空间，即为未脱离部分滑坡体下伏滑床范围。②计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。将步骤S4获取的滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出口高程和步骤S2获取的滑坡周界高程合并到同一矢量图层，以 获取的未脱离部分滑坡体下伏滑床范围为边界，对同一矢量图层中的高程数据进行空间插值运算，计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。数据处理可在GIS软件空间分析模块中完成。S6、获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型根据步骤S4获取的滑坡体后缘线位置，结合滑动后的三维遥感判释主題，划定完全脱离部分滑坡体空间范围，以所述空间范围为模板，对滑动后数字高程模型进行裁剪，获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。①获取完全脱离部分滑坡体空间范围。根据步骤(4)获取的滑坡体后缘线位置，将滑坡周界按高程划分为上、下两部分，上部分则为完全脱离部分滑坡体空间范围。②计算完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。以得到的完全脱离部分滑坡体空间范围为模板，对滑动后滑坡表面数字高程模型进行裁剪，得到完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型。
S7、提取滑动前后滑坡表面数字高程模型对于滑坡体完全脱离滑坡周界情况下，以滑坡周界为模板，分别对滑动前后滑坡表面数字高程模型进行裁剪，获取滑动前后滑坡表面数字高程模型。具体为利用遥感图像处理软件，将矢量的滑坡周界数据栅格化，以栅格化滑坡周界为模板，对滑动前后滑坡表面数字高程模型进行掩膜处理，得到滑动前后滑坡表面数字高程模型。对于滑坡体未完全脱离滑坡周界情况下，以步骤S5所述闭合空间和步骤S6所述完全脱离部分滑坡体空间范围的合集为模板，对滑动前数字高程模型进行裁剪，得到滑动前滑坡表面数字高程模型。对步骤S5得到的未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型和步骤S6得到的完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型进行合并，得到滑动后滑坡表面数字高程模型。S8、计算滑坡下滑量參数
将滑动前后滑坡表面数字高程模型发送到GIS平台进行空间计算，获取准确滑坡下滑量參数。具体为将滑动前后滑坡表面数字高程模型发送到GIS平台空间分析模块，通过空间填挖方计算，获取准确滑坡下滑量參数。
权利要求
1.一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于，技术步骤包括获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据(SI)，构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2)，判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界(S3)，获取滑坡体后缘及剪出口信息(S4)，计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S5)，获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S6)，提取滑动前后滑坡表面数字高程模型(S7)，计算滑坡下滑量参数(S8)； 获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据(SI):获取滑坡滑动前后两期成像时间较近、成像分辨率优于Im的遥感影像数据和数字高程数据，数字高程数据包括高分辨率卫星影像立体像对数据和机载激光雷达获取的高程数据； 构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2):对获取的两期遥感影像进行处理，利用获取的两期数字高程数据分别建立数字高程模型，利用两期数字高程模型和处理后的遥感影像分别构建三维遥感判释主题；基于滑动前三维遥感判释主题，建立滑坡判释标志，划定滑坡周界并提取滑坡周界高程； 判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界(S3):基于滑动后的三维遥感判释主题，划定滑坡体滑动范围，并与构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2)提取的滑坡周界进行空间位置关系分析，判别滑坡体是否完全脱离滑坡周界； 获取滑坡体后缘及剪出口信息(S4):对滑动后滑坡体进行工程勘察，获取滑坡体后缘和剪出口信息，包括滑坡体后缘线位置、滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出口位置及高程；计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S5):根据获取滑坡体后缘及剪出口信息(S4)获取的滑坡体后缘线位置、剪出口位置和构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2)获取的滑坡周界，对这三个要素进行空间拓扑关系分析，得到由滑坡体后缘线、剪出口位置与滑坡周界空间位置相交部分组成的闭合空间；以滑坡体后缘线下伏滑床高程、剪出口高程和滑坡周界高程为基础数据，以所述闭合空间为边界，通过空间插值计算得到未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型； 获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S6):根据获取滑坡体后缘及剪出口信息(S4)获取的滑坡体后缘线位置，结合滑动后的三维遥感判释主题，划定完全脱离部分滑坡体空间范围；以所述空间范围为模板，对滑动后数字高程模型进行裁剪，获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型； 提取滑动前后滑坡表面数字高程模型(S7):对于滑坡体完全脱离滑坡周界情况下，以滑坡周界为模板，分别对滑动前后滑坡表面数字高程模型进行裁剪，获取滑动前后滑坡表面数字高程模型； 计算滑坡下滑量参数(S8):将滑动前后滑坡表面数字高程模型发送到GIS平台进行空间计算，获取准确滑坡下滑量参数。
2.根据权利要求I所述的一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于，所述的构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2)中遥感影像处理包括进行遥感影像的辐射校正、波段组合、几何精校正、分辨率融合和镶嵌处理。
3.根据权利要求I所述的一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于所述的构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2)中数字高程模型的建立途径包括利用高分辨率卫星影像立体像对提取的高程数据建立数字高程模型，利用LIDAR获取的高程数据建立数字高程模型。
4.根据权利要求I所述的一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于，所述的构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界(S2)步骤中确定的滑坡周界的划分方法包括在三维遥感判释场景中，依据滑坡的色调、形态判释标志，结合滑坡的地形特征，判释出滑坡壁边界、滑坡两侧边界及滑坡舌前缘边界，将这些特征边界连接形成滑坡周界。
5.根据权利要求I所述一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于所述的判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界(S3)中，若未完全脱离进入获取滑坡体后缘及剪出口信息(S4)，若完全脱离则转至提取滑动前后滑坡表面数字高程模型(S7)。
6.根据权利要求I所述一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于所述的提取滑动前后滑坡表面数字高程模型(S7)，对于滑坡体未完全脱离滑坡周界情况下，以计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S5)所述闭合空间和获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S6)所述完全脱离部分滑坡体空间范围的合集为模板，对滑动前数字高程模型进行裁剪，得到滑动前滑坡表面数字高程模型；对计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S5)得到的未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型和获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型(S6)得到的完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型进行合并，得到滑动后滑坡表面数字高程模型。
7.根据权利要求I所述一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于所述计算滑坡下滑量参数(S8)为地理信息系统空间分析的填挖方计算，将滑动前后滑坡表面数字高程模型发送到GIS平台空间分析模块，通过空间填挖方计算，获取准确滑坡下滑量参数。
全文摘要
本发明公开了一种滑坡下滑量参数遥感快速勘测方法，其特征在于技术步骤包括获取滑坡滑动前后两期遥感影像和数字高程数据；构建三维遥感判释主题及划定滑坡周界；根据滑动后三维遥感判释主题，判别滑动后滑坡体是否完全脱离滑坡周界；若完全脱离，提取滑动前后滑坡表面数字高程模型；若未完全脱离，获取滑坡体后缘及剪出口信息，计算未脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型，获取完全脱离部分滑坡体下伏滑床表面数字高程模型，提取滑动前后滑坡表面数字高程模型；将提取的滑动前后滑坡表面数字高程模型进行地理信息系统空间分析，获取准确的滑坡下滑量参数。本发明可有效用于滑坡治理方案的比选和成本核算。
文档编号G01B11/02GK102661710SQ20121012658
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者刘桂卫, 李国和, 韩祖杰 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司