專利名稱：一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及不良地質(zhì)勘察技術，特別是涉及利用三維遙感技術進行滑坡下滑量參數(shù)的快速勘測方法。
背景技術：
隨著人類活動的日益頻繁，鉄路、公路、礦山、水利、廠房等工程建設使滑坡災害發(fā)生幾率日益増加。對于工程建設誘發(fā)的滑坡災害，往往需要快速準確勘察滑坡下滑量參數(shù)，為滑坡危害評估、后處理方案的選擇、支檔結(jié)構(gòu)的設計及治理成本的核算等提供可靠依據(jù)。目前，滑坡下滑量參數(shù)主要通過估算得到，誤差較大，在艱險山區(qū)更是如此。近些年，出現(xiàn)了基于遙感圖像信息處理和目視判別相結(jié)合的ニ維遙感判釋方法，用于對滑坡災害的勘察。但是，這種方法只能對滑坡進行簡單的判釋和定性分析，無法量測滑坡下滑量參數(shù)，很難達到工程建設和成本核算的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有遙感探測技術進行滑坡定量勘察中存在的問題，本發(fā)明推出一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其目的在干，利用滑坡滑動前后兩期高分辨率遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建三維遙感判釋主題，劃定滑坡周界及判別滑坡體是否脫離滑坡周界，分別提取滑動前后滑坡體表面數(shù)字高程模型，將滑動前后滑坡體表面數(shù)字高程模型進行地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析，獲取準確滑坡下滑量參數(shù)，用于滑坡治理方案的比選和成本核算。本發(fā)明涉及的一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，技術步驟包括獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界，判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界，獲取滑坡體后緣及剪出口信息，計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型，獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型，提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型，計算滑坡下滑量參數(shù)。SI、獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)獲取滑坡滑動前后兩期成像時間較近、成像分辨率優(yōu)于Im的遙感影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程數(shù)據(jù)。S2、構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界對獲取的兩期遙感影像進行處理，利用獲取的兩期數(shù)字高程數(shù)據(jù)分別建立數(shù)字高程模型，利用兩期數(shù)字高程模型和處理后的遙感影像分別構(gòu)建三維遙感判釋主題?；诨瑒忧叭S遙感判釋主題，建立滑坡判釋標志，劃定滑坡周界并提取滑坡周界高程。S3、判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界 基于滑動后的三維遙感判釋主題，劃定滑坡體滑動范圍，并與步驟S2提取的滑坡周界進行空間位置關系分析，判別滑坡體是否完全脫離滑坡周界。若未完全脫離則進入步驟S4，若完全脫離則轉(zhuǎn)至步驟S7。
S4、獲取滑坡體后緣及剪出ロ信息對滑動后滑坡體進行工程勘察，獲取滑坡體后緣和剪出口信息，包括滑坡體后緣線位置、滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出ロ位置及高程。S5、計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型根據(jù)步驟S4獲取的滑坡體后緣線位置、剪出ロ位置和步驟S2獲取的滑坡周界，對這三個要素進行空間拓撲關系分析，得到由滑坡體后緣線、剪出口位置與滑坡周界空間位置相交部分組成的閉合空間。以滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出口高程和滑坡周界高程為基礎數(shù)據(jù)，以所述閉合空間為邊界，通過空間插值計算得到未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。S6、獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型 根據(jù)步驟S4獲取的滑坡體后緣線位置，結(jié)合滑動后的三維遙感判釋主題，劃定完全脫離部分滑坡體空間范圍。以所述空間范圍為模板，對滑動后數(shù)字高程模型進行裁剪，獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。S7、提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型對于滑坡體完全脫離滑坡周界情況下，以滑坡周界為模板，分別對滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型進行裁剪，獲取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型。對于滑坡體未完全脫離滑坡周界情況下，以步驟S5所述閉合空間和步驟S6所述完全脫離部分滑坡體空間范圍的合集為模板，對滑動前數(shù)字高程模型進行裁剪，得到滑動前滑坡表面數(shù)字高程模型。對步驟S5得到的未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型和步驟S6得到的完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型進行合并，得到滑動后滑坡表面數(shù)字高程模型。S8、計算滑坡下滑量參數(shù)將滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型發(fā)送到GIS平臺進行空間計算，獲取準確滑坡下滑量參數(shù)。本發(fā)明能夠快速、準確計算出滑坡下滑量參數(shù)，且不受地形、天氣等因素影響，宏觀全面，可靠性高，可為滑坡災害后處理措施的制定和成本核算提供科學依據(jù)，節(jié)約治理成本和防范風險。


圖I為本發(fā)明所述的ー種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法的流程圖。圖中標記說明SI、獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，S2、構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界，S3、判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界，S4、獲取滑坡體后緣及剪出口信息，S5、計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型，S6、獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型，S7、提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型，S8、計算滑坡下滑量參數(shù)。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術方案作進ー步描述。如圖I所示，本發(fā)明所述的ー種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，技術步驟包括獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)SI、構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界S2、判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界S3、獲取滑坡體后緣及剪出ロ信息S4、計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型S5、獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型S6、提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型S7、計算滑坡下滑量參數(shù)S8。S I、獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)獲取滑坡滑動前后兩期成像時間較近、成像分辨率優(yōu)于Im的遙感影像數(shù)據(jù)，如分辨率為Im的IKONOS衛(wèi)星影像、分辨率為O. 47m的WorldView衛(wèi)星影像以及分辨率更高的數(shù)碼航攝影像。高分辨率遙感影像帶有有理函數(shù)傳感器模型(RPC)參數(shù)。獲取滑坡滑動前后兩期數(shù)字高程數(shù)據(jù)，主要有高分辨率衛(wèi)星影像立體像對數(shù)據(jù)、機載激光雷達(LIDAR)獲取的高程數(shù)據(jù)。LIDAR數(shù)據(jù)應帶有全球定位(GPS)、慣性測量単元(MU)等姿態(tài)定位參數(shù)。S2、構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界對獲取的兩期遙感影像進行處理，利用獲取的兩期數(shù)字高程數(shù)據(jù)分別建立數(shù)字高程模型，利用兩期數(shù)字高程模型和處理后的遙感影像分別構(gòu)建三維遙感判釋主題?；诨瑒忧叭S遙感判釋主題，建立滑坡判釋標志，劃定滑坡周界，并提取滑坡周界高程。①遙感影像處理進行遙感影像的輻射校正、波段組合、幾何精校正、分辨率融合和鑲嵌處理。②數(shù)字高程模型的建立數(shù)字高程模型建立途徑主要有以下兩種ー是利用高分辨率衛(wèi)星影像立體像對提取的高程數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型；ニ是利用LIDAR獲取的高程數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型。利用高分辨率衛(wèi)星影像立體像對提取的高程數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型，其數(shù)據(jù)處理包括圖像裁剪、斑點壓縮、圖像配準。利用LIDAR獲取的高程數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型，其數(shù)據(jù)處理包括GPS/MU聯(lián)合平差計算、點云濾波、坐標轉(zhuǎn)換處理。③對兩期數(shù)字高程模型和處理后的遙感影像進行融合處理，構(gòu)建三維遙感判釋主題。④基于滑動前三維遙感判釋主題，建立滑坡判釋標志，劃定滑坡周界。依據(jù)滑坡的色調(diào)、形態(tài)判釋標志，結(jié)合滑坡的地形特征，判釋出滑坡壁邊界、滑坡兩側(cè)邊界及滑坡舌前緣邊界，將這些特征邊界連接形成滑坡周界。⑤提取滑坡周界高程。以滑坡周界為模板，對滑動前滑坡數(shù)字高程模型進行剖面提取，得到滑坡周界高程。
S3、判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界基于滑動后的三維遙感判釋主題，劃定滑坡體滑動范圍，并與步驟S2提取的滑坡周界進行空間位置關系分析，判別滑坡體是否完全脫離滑坡周界。若未完全脫離則進入步驟S4，若完全脫離則轉(zhuǎn)至步驟S7。①基于滑動后的三維遙感判釋主題，劃定滑坡體滑動范圍。依據(jù)滑坡體的色調(diào)和形態(tài)等判釋標志，判釋滑坡體滑動范圍。
②判別滑坡體是否完全脫離滑坡周界。將劃定的滑坡體滑動范圍與步驟S2得到的滑坡周界，發(fā)送到GIS進行拓撲關系分析，判別滑坡體是否完全脫離滑坡周界。S4、獲取滑坡體后緣及剪出口信息對滑動后滑坡體進行工程勘察，獲取滑坡體后緣和剪出口信息，包括滑坡體后緣線位置、滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出ロ位置及高程。以滑坡體后緣線為模板，對滑動后滑坡表面數(shù)字高程模型進行剖面提取，得到滑坡體后緣線下伏滑床高程。以剪出口位置為模板，對滑動前滑坡表面數(shù)字高程模型進行剖面提取，得到剪出ロ高程。S5、計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型根據(jù)步驟S4獲取的滑坡體后緣線位置、剪出ロ位置和步驟S2獲取的滑坡周界，對這三個要素進行空間拓撲關系分析，得到由滑坡體后緣線、剪出口位置與滑坡周界空間位置相交部分組成的閉合空間。以滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出口高程和滑坡周界高程為基礎數(shù)據(jù)，以所述閉合空間為邊界，通過空間插值計算得到未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。①獲取未脫離部分滑坡體下伏滑床范圍。根據(jù)步驟S4獲取的滑坡體后緣線位置、剪出ロ位置和步驟S2獲得的滑坡周界，將這三個要素發(fā)送到GIS進行空間分析，得出由三者空間位置相交部分組成的閉合空間，即為未脫離部分滑坡體下伏滑床范圍。②計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。將步驟S4獲取的滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出口高程和步驟S2獲取的滑坡周界高程合并到同一矢量圖層，以 獲取的未脫離部分滑坡體下伏滑床范圍為邊界，對同一矢量圖層中的高程數(shù)據(jù)進行空間插值運算，計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。數(shù)據(jù)處理可在GIS軟件空間分析模塊中完成。S6、獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型根據(jù)步驟S4獲取的滑坡體后緣線位置，結(jié)合滑動后的三維遙感判釋主題，劃定完全脫離部分滑坡體空間范圍，以所述空間范圍為模板，對滑動后數(shù)字高程模型進行裁剪，獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。①獲取完全脫離部分滑坡體空間范圍。根據(jù)步驟(4)獲取的滑坡體后緣線位置，將滑坡周界按高程劃分為上、下兩部分，上部分則為完全脫離部分滑坡體空間范圍。②計算完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。以得到的完全脫離部分滑坡體空間范圍為模板，對滑動后滑坡表面數(shù)字高程模型進行裁剪，得到完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型。
S7、提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型對于滑坡體完全脫離滑坡周界情況下，以滑坡周界為模板，分別對滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型進行裁剪，獲取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型。具體為利用遙感圖像處理軟件，將矢量的滑坡周界數(shù)據(jù)柵格化，以柵格化滑坡周界為模板，對滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型進行掩膜處理，得到滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型。對于滑坡體未完全脫離滑坡周界情況下，以步驟S5所述閉合空間和步驟S6所述完全脫離部分滑坡體空間范圍的合集為模板，對滑動前數(shù)字高程模型進行裁剪，得到滑動前滑坡表面數(shù)字高程模型。對步驟S5得到的未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型和步驟S6得到的完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型進行合并，得到滑動后滑坡表面數(shù)字高程模型。S8、計算滑坡下滑量參數(shù)
將滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型發(fā)送到GIS平臺進行空間計算，獲取準確滑坡下滑量參數(shù)。具體為將滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型發(fā)送到GIS平臺空間分析模塊，通過空間填挖方計算，獲取準確滑坡下滑量參數(shù)。
權利要求
1.一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于，技術步驟包括獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)(SI)，構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2)，判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界(S3)，獲取滑坡體后緣及剪出口信息(S4)，計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S5)，獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S6)，提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型(S7)，計算滑坡下滑量參數(shù)(S8)； 獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)(SI):獲取滑坡滑動前后兩期成像時間較近、成像分辨率優(yōu)于Im的遙感影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，數(shù)字高程數(shù)據(jù)包括高分辨率衛(wèi)星影像立體像對數(shù)據(jù)和機載激光雷達獲取的高程數(shù)據(jù)； 構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2):對獲取的兩期遙感影像進行處理，利用獲取的兩期數(shù)字高程數(shù)據(jù)分別建立數(shù)字高程模型，利用兩期數(shù)字高程模型和處理后的遙感影像分別構(gòu)建三維遙感判釋主題；基于滑動前三維遙感判釋主題，建立滑坡判釋標志，劃定滑坡周界并提取滑坡周界高程； 判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界(S3):基于滑動后的三維遙感判釋主題，劃定滑坡體滑動范圍，并與構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2)提取的滑坡周界進行空間位置關系分析，判別滑坡體是否完全脫離滑坡周界； 獲取滑坡體后緣及剪出口信息(S4):對滑動后滑坡體進行工程勘察，獲取滑坡體后緣和剪出口信息，包括滑坡體后緣線位置、滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出口位置及高程；計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S5):根據(jù)獲取滑坡體后緣及剪出口信息(S4)獲取的滑坡體后緣線位置、剪出口位置和構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2)獲取的滑坡周界，對這三個要素進行空間拓撲關系分析，得到由滑坡體后緣線、剪出口位置與滑坡周界空間位置相交部分組成的閉合空間；以滑坡體后緣線下伏滑床高程、剪出口高程和滑坡周界高程為基礎數(shù)據(jù)，以所述閉合空間為邊界，通過空間插值計算得到未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型； 獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S6):根據(jù)獲取滑坡體后緣及剪出口信息(S4)獲取的滑坡體后緣線位置，結(jié)合滑動后的三維遙感判釋主題，劃定完全脫離部分滑坡體空間范圍；以所述空間范圍為模板，對滑動后數(shù)字高程模型進行裁剪，獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型； 提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型(S7):對于滑坡體完全脫離滑坡周界情況下，以滑坡周界為模板，分別對滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型進行裁剪，獲取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型； 計算滑坡下滑量參數(shù)(S8):將滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型發(fā)送到GIS平臺進行空間計算，獲取準確滑坡下滑量參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于，所述的構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2)中遙感影像處理包括進行遙感影像的輻射校正、波段組合、幾何精校正、分辨率融合和鑲嵌處理。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于所述的構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2)中數(shù)字高程模型的建立途徑包括利用高分辨率衛(wèi)星影像立體像對提取的高程數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型，利用LIDAR獲取的高程數(shù)據(jù)建立數(shù)字高程模型。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于，所述的構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界(S2)步驟中確定的滑坡周界的劃分方法包括在三維遙感判釋場景中，依據(jù)滑坡的色調(diào)、形態(tài)判釋標志，結(jié)合滑坡的地形特征，判釋出滑坡壁邊界、滑坡兩側(cè)邊界及滑坡舌前緣邊界，將這些特征邊界連接形成滑坡周界。
5.根據(jù)權利要求I所述一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于所述的判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界(S3)中，若未完全脫離進入獲取滑坡體后緣及剪出口信息(S4)，若完全脫離則轉(zhuǎn)至提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型(S7)。
6.根據(jù)權利要求I所述一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于所述的提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型(S7)，對于滑坡體未完全脫離滑坡周界情況下，以計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S5)所述閉合空間和獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S6)所述完全脫離部分滑坡體空間范圍的合集為模板，對滑動前數(shù)字高程模型進行裁剪，得到滑動前滑坡表面數(shù)字高程模型；對計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S5)得到的未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型和獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型(S6)得到的完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型進行合并，得到滑動后滑坡表面數(shù)字高程模型。
7.根據(jù)權利要求I所述一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于所述計算滑坡下滑量參數(shù)(S8)為地理信息系統(tǒng)空間分析的填挖方計算，將滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型發(fā)送到GIS平臺空間分析模塊，通過空間填挖方計算，獲取準確滑坡下滑量參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滑坡下滑量參數(shù)遙感快速勘測方法，其特征在于技術步驟包括獲取滑坡滑動前后兩期遙感影像和數(shù)字高程數(shù)據(jù)；構(gòu)建三維遙感判釋主題及劃定滑坡周界；根據(jù)滑動后三維遙感判釋主題，判別滑動后滑坡體是否完全脫離滑坡周界；若完全脫離，提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型；若未完全脫離，獲取滑坡體后緣及剪出口信息，計算未脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型，獲取完全脫離部分滑坡體下伏滑床表面數(shù)字高程模型，提取滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型；將提取的滑動前后滑坡表面數(shù)字高程模型進行地理信息系統(tǒng)空間分析，獲取準確的滑坡下滑量參數(shù)。本發(fā)明可有效用于滑坡治理方案的比選和成本核算。
文檔編號G01B11/02GK102661710SQ20121012658
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權日2012年4月26日
發(fā)明者劉桂衛(wèi), 李國和, 韓祖杰 申請人:鐵道第三勘察設計院集團有限公司