用于滑坡運動的遙感技術

滑坡地表位移場是用于研究滑坡形狀和力學性質的一個重要參數。可以用遙感的方法計算地表位移，如利用雷達數據的雷達干涉測量法和利用光學數據的圖像相關法。近十年來這些方法被詳細地研究并成功地應用到各類傳感器（雷達、照相機和地面三維激光掃描成像儀）上，傳感器既可放置到空間或空中平臺如衛(wèi)星、飛機和無人無線電控制平臺（無人駕駛飛機和直升機）上，也可安裝到滑坡前緣的固定位置上。本文總結了用于測量位移的圖像分析技術（雷達干涉測量法和光學數據圖像相關方法），并研究了每種平臺的性能，以法國南部的阿爾卑斯山為例展示了這些技術的應用。依據滑坡的性質（出露的位置、大小和速度）和研究目的（實用或科學目的），運用了一種或多種技術與數據（分辨率、精度、覆蓋面和回訪時間）相結合的方法。由于各類方法在山區(qū)應用的局限性，因此用雷達差分干涉測量或永久散射體技術處理雷達衛(wèi)星數據主要適用于科學研究。光學衛(wèi)星遙感圖像具有相當高的分辨率，可用于科學研究，但是它與大氣條件有很大的關系。平臺和傳感器，如無人駕駛飛機，固定相機，固定雷達和激光雷達都具有很高的適應性，通過它們可以獲得極高分辨率和精確度的三維數據（精確到cm），非常適合于科學研究和實際應用。一、引言分析地表速度場可以用來確定控制低速滑坡（從每年甚至幾年運動幾cm到每天運動幾cm）運動的參數，對于科學和災害相關的研究都是有用的。地表速度在時間上的變化范圍是很大的，包括多年的趨勢、季節(jié)的變化（受氣象影響）以及突發(fā)事件（Casson等，2003）。所以需要多時多尺度研究不同的參數特性。目前，用于監(jiān)測滑坡位移的大多數技術都來自于參考站臺連續(xù)位置的現場測量。傳統(tǒng)的測地技術（三角測量法和視距測量法）和應變測量技術仍然是最為普遍的方法（Angeli等，2000），GPS（全球定位系統(tǒng)）測量也是一種可供選擇的方法（Jackson等，1996；Malet等，2002）。通過這些方法獲得的數據只適用于大型滑坡。GPS數據只有最近15年的數據是有效的；激光數據也只有20年。而且由于地面運動在空間和時間上的不均勻性，這些基于地面的測量不能完全準確地描述滑坡的速度場。另外，這些技術需要對滑坡或其周圍進行人為干涉。遙感成像技術是測量滑坡位移的一個強有力的工具，因為它能夠提供滑坡的廣景圖，并能以不同的時間間隔重復提供。此外，這種技術對從滑坡到整個區(qū)域上的各種范圍都有效。但是，對地觀測衛(wèi)星圖像只有大約25年的歷史。而且，直到最近對光學傳感器進行了改進，如船載IKONOS、Quickbird或者SPOT5，光學衛(wèi)星成像系統(tǒng)的空間分辨率才適合于進行滑坡研究。固定在由無線電操控的無人平臺上的高分辨率數字相機的發(fā)展，使我們能夠獲得具有合適時間頻率的高分辨率圖像。最后，陸地攝影測量激光測距（或陸地三維激光掃描成像）傳感器在地形和正色攝影方面都給出了厘米量級的分辨率和精度。近幾年主要有兩種位移測量法。一種是合成孔徑雷達差分干涉測量技術（DInSAR），利用的是合成孔徑雷達（SAR）數據；第二種是圖像相關的方法（也叫做特征跟蹤），利用的是光學數據。這些技術的發(fā)展與新平臺和傳感器的發(fā)展密切相關。新的平臺和傳感器可以在與滑坡速度相對應的時幀內獲得數據。本文介紹了DInSAR和光學相關技術在位移測量中的應用，并比較了二者的潛力和局限性，還回顧了用于數據獲取的平臺和傳感器，最后討論了各類數據的具體用途。文中所描述的大部分技術及其發(fā)展都已經在LaClapière滑坡研究中進行了測試和驗證。LaClapière滑坡位于法國Tinée河左岸Mercantour山上，寬約1300米，高650米，體積估計有50.106立方米，由海西期變質巖和混合巖漿巖組成。最近30年的平均速度為1cm/d，測量點的速度達30cm/d（Follacci，1988）。二、位移測量的方法（一）合成孔徑雷達差分干涉測量技術（DInSAR）干涉雷達（InSAR）技術是對地面同一景觀兩次SAR成像的處理。這些圖像可以通過裝載在平臺上的一根天線在兩次成像之間輕微移動獲得（“重軌”干涉），也可以同一個平臺上的兩根天線獲得（“單軌”干涉）。不管是單軌還是重軌干涉，都要在兩次成像之間沒有運動或只有很小運動的情況下才能計算DEM（DEM）（Zebker和Goldstein，1985）。在重軌干涉技術中，利用DInSAR對發(fā)生在兩次成像之間的地表位移的變化進行探測和量化。DInSAR技術給出的圖像，稱為差分干涉圖，表示了發(fā)生在兩次成像之間的地面運動，精度為1cm，分辨率為10m（Massonnet等，1993）。在消除地形因素影響之后，通過差分兩幅SAR圖像的相位得到位移。以復合信號來表示運動，信號中一個完整的旋轉相位相當于雷達波長的一半。該技術只能提供沿人造衛(wèi)星視線向的地面位移總向量的投影（大多數衛(wèi)星的入射角為23°~35°）。在逐漸傾斜的地區(qū)，合并上升和下降軌道圖像可以得到位移矢量的第二分量（Fialko等，2005）。DInSAR技術已被成功應用于自然和人為因素造成的地表位移的探測和繪圖中，例如地震（Massonnet等，1993；Zebker等，1994）；冰川流動（Goldstein等，1993）；火山活動（Massonnet等，1995）和地面沉降（Carnec等，1996；Amelung等，1999；Raucoules等，2006）。已證實，DInSAR技術只在一些情況下能用來確定滑坡區(qū)的速度場（Fruneau等，1996；Carnec等，1996；Rott等，1999；Kimura和Yamaguchi，2000；Squarzoni等，2003；Strozzi等，2005）。事實上，DInSAR技術不適合山區(qū)研究，因為受到與地形、地表狀態(tài)和大氣影響相關的多種條件的嚴格限制。1、成像幾何關系的限制側視成像模式造成了SAR圖像的幾何變形（Schreier，1993）。受到覆蓋或遮蔽的地區(qū)不能通過傳感器成像（Nagler等，2002）。有一些變形是由于地形因素，更特殊的是由于沿衛(wèi)星視線向的局部傾斜。解決這一問題的一個方法是結合同一地區(qū)的上升和下降軌道。例如，在法國南部阿爾卑斯山，31%的地面都不能用下降軌道上的地球資源（ERS）衛(wèi)星進行成像（Delacourt等，2003），但是結合上升和下降軌道可以把有覆蓋物的面積降低到7%。但是在可見地區(qū)，依據局部傾斜，地面空間分辨率范圍是8米（ERS傳感器處于最佳幾何關系時）到幾百米。因此，根據滑坡的大小和方向，能夠成功應用DInSAR技術的地區(qū)會大量減少。2、地表狀態(tài)變化的限制土體物理或幾何性質的時間變化（植被覆蓋率、含水量）引起雷達回波的去相關（Zebker和Villasenor，1992）。在干涉圖中，這種去相關性造成了干擾噪音，遮蔽了地表位移的信號。在大多數情況下，這種去相關性會增強兩次成像之間的時間間隔的聯(lián)系。利用ERS-1衛(wèi)星C波段（波長為5.6cm）SAR天線獲得的法國南部阿爾卑斯山圖像，幾天之后就發(fā)生了樹線下面的去相關（Delacourt等，2003）。植被少有利于圖像的一致性。然后必須在缺少相關性和最小信號檢測之間找到一個折衷的方法。至于緩慢滑坡，兩次成像之間的時間間隔必須足夠大，使之能檢測到信號，但是為了避免去相關又要足夠短。L波段（波長為23.5cm）雷達圖像，例如由JERS-1衛(wèi)星（到1998年）獲得的圖像，有部分能克服這個問題。L波段的信號的確比C波段穿透植被的能力強，因此，能夠從更穩(wěn)定的散射體上獲取信息，由于植被變化而引起的時間去相關也就更少些（Strozzi等，2003，2005；Raucoules等，2006）。L波段特別適合研究緩慢位移（Strozzi等，2003）。它的一個干涉條紋對應了衛(wèi)星視線向上11.25cm的運動（而C波段是2.8cm）。因此，用L波段來檢測幾個月才發(fā)生幾厘米位移的緩慢滑坡需要幾個月的時間間隔。3、大氣artefacts的限制不同成像之間的大氣層下部（對流層）大氣條件的變化改變了雷達信號的時間延遲，造成雷達信號相位的旋轉。因此，可以在干涉圖上觀測到一些對流層的邊緣（Tarayre和Massonnet，1996）。在山區(qū)有兩類對流層的artefacts。第一種是大氣的均勻變化產生了與地形相關的低空間頻率的artefacst，可以通過統(tǒng)計法（Beauducel等，2000）、模擬（Delacourt等，1998）或者用輔助衛(wèi)星數據測量含水量的方法來消除（MODIS，Remi，2005）。第二類artefact是由于對流層水蒸氣含量小范圍的局部非均質性造成的，產生了高頻artefact（Tarayre和Massonnet，1996）。由于在幾十米到幾千米的水平范圍內的大氣的不均勻現象，因此這些artefacst可以解釋為滑坡運動的信號。大部分的大氣非均質性不存在空間和時間上的相關性，因而無法利用單一的干涉圖檢測和消除這些artefacts。因此唯一的辦法是比較各種不相關的干涉圖。4、永久散射體技術永久散射體技術，例如PS技術（Ferretti等，2001），可以在一定程度上克服由于缺少相關性（在不完全相干的地方）和大氣artefacsts造成的限制。這種方法識別很多SAR圖像（多于20個）中的永久散射體（PS）、雷達高清和相位穩(wěn)定的目標，例如建筑物、公用設施和出露巖體，來獲得一系列高時空分辨率的位移。這種技術被廣泛地應用到城市地區(qū)（Colesanti等，2003a，2003b），這些地方的永久散射體密度達到每平方公里幾百個基準點。利用這種技術已經成功地描述了植被稀少地區(qū)的緩慢滑坡（為幾mm/y）在幾年內的運動情況（Colesanti等，2003c；Hilley等，2004）。但是在沒有出露巖體和人造建筑的植被區(qū)，永久散射體密度會降到0，就不能應用永久散射體技術。而且，永久散射體技術要求采集圖像時位移處于穩(wěn)定狀態(tài)。阿爾卑斯山的大部分滑坡運動的時間和空間變化都很快，因此會限制永久散射體技術的系統(tǒng)應用（Squarzoni等，2003）。有4種主要的衛(wèi)星已經獲得了大量的雷達圖像，能夠用干涉測量進行處理：a）歐洲ERS1-2（），b）歐洲ENVISAT（），赤c凳）加拿大援RADARS點AT巾（愿http:/紋/radar個sat.sp襯ace.gc北.ca/a而sc/en包g/sat共ellite裕s/rad棋arsat1督/back佳ground雀.asp漸），貝d愉）日本玩JERS曬（籠http:/秒/www.e勻orc.na害sda.go殊.jp/JE黨RS-1/德）。觸5繭、雷達衛(wèi)星的辦前景您未來的雷達衛(wèi)愉星將會進一步聽提高空間分辨乎率。例如敏RADARS錦AT2葵衛(wèi)星，于瓦2006遮年發(fā)射（樣http:/翠/www.r幼adarsa毅t2.inf子o/冬），分辨率能住達到篩3助米。正DInSAR質技術將不能應拐用到大于幾米仍的地表位移的豈探測和繪圖中腎。兩個鄰近象紹元之間大于四逃分之一波長的枕相對位移（相埋位混淆）無法紹觀測到（辱Masson限net塌和剝Feigl等，賽1998逮）。衛(wèi)星分辨軟率的提高能更齡好的評估小范信圍或大梯度的勸位移。因此能鞭研究更大范圍幫的滑坡（不僅軋是面積最大、莖速度最慢的滑季坡）。申Cosmo-勢Skymed紐衛(wèi)星系統(tǒng)于半2007臥年發(fā)射（暫http:/柏/www.a輝si.it/鬧sito悟/progr窗ammi_誓cosmo.除htm疏），優(yōu)點是二賺次訪問的間隔燙時間短（比較叨好的情況下是心12兵小時）。但是爆對于干涉測量秘技術，在時間圣去相關方面，互這些衛(wèi)星的闖X女波段傳感器可柏能沒有趟C假和砍L沫波段有效：這悉樣就會在分析雜大多數位于郊想外或者干旱區(qū)禽的滑坡方面有殲局限性。櫻另一方面，肚ALOS飼衛(wèi)星（遇http:/妄/www.n仿asda.g水o.jp/p欄roject鼠s/sat舟/alos/酷index_溪e.html炕）或舞TerraS宵AR-L王衛(wèi)星（社Zink席，墓2003丘）上的新傳感術器能夠提供約L怒波段的優(yōu)勢。洗不過，在這些個衛(wèi)星建立適合竊多時處理（永感久散射體和其互它技術）的數德?lián)鏅n之前，攜還需要好幾年開。在未來的幾粘年里，那些方告法仍然要用燦ERS-2職衛(wèi)星（自從在逆2001西年發(fā)生姿態(tài)問賽題以來到現在陳還有問題）和若ASAR埋衛(wèi)星（來自航ENVISA咬T隆平臺）。型Ferret穗ti解等（然2004頌）證實了井ERS芳和懂ASAR江數據之間的中輩等兼容性，盡巴管信號頻率有中輕微的不同，唱但還是可以進齡行永久散射體蔑處理。因此當母ERS偉衛(wèi)星任務結束伴時，弱ASAR下傳感器可以保撲持數據的連貫苗性。6、固定雷達鉛2000都年發(fā)明了地面閃SAR給干涉儀（考Antone裝llo繞等，林2004渾）。這個系統(tǒng)勺是最SAR中裝置的半便攜貓式版本，稱為升LISA臥（線性榨SAR莖）。它由一個銀幾米長的直軌疏道組成，裝有宋高頻雷達（標嫌稱波長是動1.8cm固）。這樣的話薄，一個完整的與旋轉相位對應兩了引9mm趴的運動。空間度分辨率依據的晃是雷達和目標頑之間的距離。群這個裝置已被雕試用軟到稿“斃Ruinon丑”側滑坡中（意大撞利）（按Antone渾llo揉等，轟2004充）。通過蓋18默個小時的測試筒調查，利用裝LISA菊觀察到了分9mm音的最大位移。綱但是由于雷達韻的高頻率，這德種技術對地表往狀態(tài)的改變十捕分敏感。為了兆降低相干性的件損失，可以應精用扔LISA角的印C必波段和辭L許波段。蹈（二）光學數匹據的相關性冰利用在不同時竭間內獲得的兩饑幅光學圖像的咽相關性，得到稿地表的二維位衛(wèi)移場。這種方艱法已經被應用割到航片和衛(wèi)片怪中，來測量由瞇地震（闖VanPu陰ymbroe射ck老等，民2000播）、滑坡（慮Delaco沃urt魂等，委2004御；扶Casson家等，刃2005怨）和冰川流（購Scambo奇s希等，暢1992袖；底K??b走，址2002面；舒K??b洽等，完2005咸；離Berthi舒er放等，招2005略）引發(fā)的位移劉。相關圖像必忍須有共同的（倍地面或圖像）庭幾何形態(tài)，可哥以通過正射校橋正兩幅圖像（下相關性體現在漢地面的幾何形窮態(tài)上）或在參汽考圖像的幾何捕形態(tài)上再采樣皺一幅二次圖像嚷（相關性體現戰(zhàn)在圖像的幾何狐形態(tài)上）獲得蜜。在這兩種情曉況下，都需要愧DEM羨，它所需要的似精度和相關圖托像的視角差反鋸相關。理論上拜，應該用到兩奧個不同的畢DEM患，它們與每幅梅相關圖像是同槽期的。對于穩(wěn)雀定的區(qū)域，兩莫幅連續(xù)圖像上達的可見地面特慢征應該是重疊荒的。當地面發(fā)形生運動，可見芝和可以識別的注特征由于位移蕩而移動。為了膛確定發(fā)生在兩閉幅圖像之間的印地表位移，在施參考圖像上（硬通常是最早的庫那幅）定義一瞇個給定窗口（切大約罷15~50潔象元）。利用蘆最大化相關函堅數，在二次圖份像上尋找相應孝的窗口（囑Vadon構和蔥Masson模net妨，笛2000石；哈Barato揭ux捧等，類2001解）。尋找的起捎點是假設兩次驟成像之間沒有暈位移發(fā)生的那醫(yī)個預計位置。逆測量的這個移副動直接與地表貍位移的象元大蘭小相關。計算儲的主要參數是噴局部窗口的大行小和預計的兩慧次成像之間的午最大位移。在興最早的圖上，約對每個象元重解復這個過程。躬結果由與相關蟻圖像同樣大小偵的趴3殊個數組組成。歲第一個數組包芒含的是每個象覺元在橫向上的著移動，第二個盜數組是在縱向然上的移動，第長三個數組說明架了相關性的好椅壞。相關窗口衡大小的選擇是低在想要得到的牽移動精度和速猾度場所需的空輕間分辨率之間璃折衷。隨著窗舞口大小的增加花，由于每次測乞量是整個窗口恩上的平均值，第因此噪音和無謎關測量的數量刮會減少。地表央狀態(tài)的變化（蛾由植被生長、鴉崩積層的運動濤或人為活動造再成）是顯著影逮響相關性好壞脂的一個因素。近但是，相關技淡術沒有蜜InSAR覆對地表變化那符么敏感：對于?；?，找到好濫的相關性需要送利用幾年時砌幀洲的光學圖像。尿這個時間間隔轟對于任何準確鵲的池InSAR罩處理都太長。斤在圖像要求不波同的日光條件掘下又出現了另坦一個問題。一稿些穩(wěn)定的特征姿確實會在相關像圖像上表現出塊明顯的位移，環(huán)因為它們的陰鴉影的大小和方納向發(fā)生了變化忙（支Berthi擊er肉，龜2005掃）。因為在相脹關窗口中不同怖樹木的信號太劈多，在森林中攤要獲得一個好妙的相關性也很跟難。這種技術獄的精確度主要惠依賴于具有相輸同幾何形態(tài)的挑兩幅圖像的投邊影質量，這就村意味著至少要歌再取樣一幅圖闖像。對于衛(wèi)星示影像，估計位盈移值的下界大司約是象元大小凳的倡1/5嗽，對于航空數亂據是兩或三個師象元（由于光片學圖像較嚴重楊的變形）。位哨移值的上界不圍受相關技術的雷限制，更多的芹是取決于與位臘移相關的地表堤變化：燕Delaco恥urt堤等（攻2004剃）指出測量到嗽的位移高達渠80臂像素。枕利用這種方法幸，可以測量到蟻局部位移向量獨在傳感器焦平彈面上的投影。倚在用垂直入射鉆角獲取圖像的今情況下（最常券見的情況），英測量的是平面遭（水平）移動州。如果圖像是糧用兩個相似但仙不垂直的入射臨角獲取的，那錫么相關性也對量垂直位移敏感即（休Berthi狐er蔥等，已2006酒）。用兩個多止時相腳DEM釀和水平位移分比量來確定垂直法位移量。垂直撥位移等于最早愧圖像上的一個跡象元的高程值吧與最新圖像上菠相應象元的高屯程值之間的差己值，這些高程裙值可以在對應爽的屈DEM奔上測量出。為概了提高測量的賢精確度，用最薪小化固定區(qū)域歷的垂直距離來盆調整修DEM瘡。如果那樣的沈話，垂直分量必的精度依賴于朱DEM吳的相對精度，抹一般等于象元烤的大小或者更垮好（慈Casson左等，果2005合）。之由不同傳感器假獲得的圖像也摩能分析相關性責（眾Delaco燕urt池等，率2004驗）。為了確攔定怒“貢LaCla份pière寶”跑滑坡的速度場棄，已經成功地玻把該滑坡的航汗片和高分辨率林的膽Quickb列ird籮影像相關起來侄，盡管二者的奧幾何形態(tài)不同胳。如果是在同父一個地點獲得啦的連續(xù)的單象躺圖像，也能應農用圖像相關技么術。這些圖像搞中必須包含可面用來參考的固掌定點。因為象委元的大小依賴卡于其到相機的情距離，所以在蔑比例尺方面，螞速度場不是均過勻的。因此，興相關性的結果紅不能直接解譯什為速度場。飽三、數據集、姜平臺和傳感器胃（一）航空影蕩像綿從厲1937失年開始，用兩提次連續(xù)調查之筆間間隔時間大抬約為灶5不年的航片來拍瓣攝法國領土，琴這項工作由杰IGN即（法國國家地訴理協(xié)會）負責壘。這些航片用錘底片為音24仆cm濤×倍24汪cm俱的測量攝影相可機拍攝，一個乓場景覆蓋的地義表范圍大約為時5km婚×乓5km喊，相鄰場景有馳60%顫重疊。用攝影求測量掃描儀對餐圖像進行掃描框，控制變形要宋小于萬分之一追。一般掃描精遲度為鋒1000dp匪i滋，所以像素的色分辨率會高于輸1m鬧。再利用相鄰方場景的數字掃播描、冠IGN傅提供的相機的表內在參數（焦尚距、基準點的援位置、相機主范要點的位置和角鏡頭的失真）卻以及被測量區(qū)圣域內地面控制矩點（游GCP皂）的絕對位置版來建立數DEM枝。甚至對于缺帶少輻射動力學律的圖像，也有先可能得到分辨姑率為倉1m唯的地理參考錦DEM發(fā)，相對精度高秧于截1m浩（塌Casson環(huán)等，跪2003竟）。在最差的散情況下，也能胡建立相應的正杯攝圖像，精度潔為墻1m壺，進而可以估戒計精度為賓1m槽的三維位移場餓。當時間間隔幣為慧5攜年，這些圖像救可以成功地監(jiān)塞測速度為每年怕0.5m霉至宵16m錘的滑坡運動，圈對應的位移為誓2.5瓶個像素至攜80脅個像素。汽總之，航片的類主要應用優(yōu)勢州是數據存檔的怒價值（法國橋50植年的數據）和避數據的精度（裂接近于爛1m損）。這種方法壘的主要缺點是孫瞬時清晰度低鏡。為了提高瞬共時清晰度，需床要有計劃地進覆行專門研究，劣不過這一解決碧方法成本很高語。撒（二）衛(wèi)星光詢學圖像床對于上面提到服的限制因素，訓解決方法之一藥是用更新時間問為妄20~30狂天的衛(wèi)星圖像螞。直到碎21輔世紀初，光學紡衛(wèi)星（涉SPOT義，宏LANDSA元T排）的平均空間扔分辨率是評10m更。由于大多數劃阿爾卑斯山的嘉滑坡面積小，螞這些圖像不適譽合進行滑坡分桶析。新一代的重高分辨率衛(wèi)星恰（喪Ikonos肚；紀QuickB愛ird垃）可以提供顫0.6m括至挖1m罰分辨率的數據軌，覆蓋面積為劈10km×1寄0km姜。適2002終年掃5杏月移4訂日發(fā)射的筐SPOT5竭衛(wèi)星在很高的繁分辨率模式下順地面分辨率較就低（柔2.5m利），但是檔60km×6蝕0km解的覆蓋區(qū)對于綠區(qū)域研究是很前有用的。此外業(yè)，圖像能夠給弄出精確的軌道躍位置和姿態(tài)說陷明。在沒有任瞇何啊GCP冬（地面控制點學）的情況下，垂一幅地面圖像厚的精度為增30m庫的均方根。雖姿然對地觀測衛(wèi)胞星與太陽同步航，但是在兩次費成像之間光照傍的改變使得陰海影的長度和方幅向發(fā)生了很大呈的變化。例如參，握2003輛年圍9么月贈19毯日拍的第一張領圖像，蓋2004巖年嫌8享月琴22害日對同一點拍虹攝，一棵質4m平高的樹的陰影納，在南北方向叼上有大約管1.2m星（光0.5普個像素）的明貿顯位移，從而齊影響了直線方露向上的相關性嘗。在不同季節(jié)高獲得的圖像上間，位移更明顯蹲。駐雖然衛(wèi)星數據訪的瞬時清晰度孕比航空數據的沒要高，但是圖教像的獲得與軌蘇道參數緊密相私連。此外，對良于小的慢速滑走坡，米量級的謊空間分辨率和筐大約咐20拔天的瞬時清晰廟度不總是相配煩的，加上高分花辨率的衛(wèi)星存健檔數據也是很敲有限的，因此豪目前還不能應栗用到山丘范圍術或單一滑坡的掙一般調查中。堆（三）遙控平紫臺頌直到上世紀詳90僻年代中期，配成備像素大于級6M澆的傳感器和高瓶質量鏡頭的數迎碼相機的發(fā)展掙，才逐漸帶動押了新型遙感技折術的發(fā)展。這扣種相機，重量渾小于交2kg父，可以安裝在凳低速無人駕駛數飛機或直升機鳴上，在地面上麻用無線電控制挖，與操作員之咳間的距離可以班達到潛2km針。無人駕駛飛惡機是一個兩米沃翼展的降落傘色，可以低速飛爪行，速度大約揀15km/h釀，飛行高度達役到撞600m們。這種飛機很尖容易受氣壓條退件的影響，只卷有當風速小于豆20km/h郊時才能飛行。驚直升機的旋翼勸為荷1.5m稀的直徑，當風督速達到春50km/h譯時可以飛至型100m計的高空。無人土駕駛飛機和直久升機都備有一座個擺動裝置，估相機就固定在進上面，這樣相駝機的視線向近音于垂直。為了捆保證高質量的色定位和導航作禽用，在無人駕防駛飛機和直升染機上配備了影GPS烈和攝影機。根聲據飛行高度和叫相機的光學質青量，圖像的分禍辨率為彎1cm~10絨cm套，圖像覆蓋的妄地面面積在計30m×20蓮m~400m年×250m捕之間。數據的后質量事實上依潛賴的是鏡頭的計質量、平臺的剪速度和控制曝雄光時間的光照荒條件。圖像一對般是連續(xù)拍攝盯的，并要求重博疊部分達到妥70%炎。利用在絕對村參考系中精確鄉(xiāng)定位的研GCP煙，以傳統(tǒng)方法鹿獲得猛DEM查和正色攝影。筋影響費DEM擔和正色攝影精芹度的因素是誘GCP碗的位置，為了造精確地給出相把機的位置，必惕須用與圖像分姥辨率相似的精診度進行確定。煮利用差分庫GPS長和視距法，可怎能分別獲得芳1cm糧和爺5cm雞的精度。因為障成像的滑坡面應積一般都大于廣300m×2叼00m刪，所以必須把循一些煮DEM震和正色攝影都算結合在一起，辨得到一幅完整近的滑坡圖像。遼這種結合也會遙引起一些誤差霉，大致是林2倘至畜5喊個像素。因而允，由該系統(tǒng)測列量的位移會比嶺較大，誤差條益線外面有甘5耐個像素，對應她的位移的絕對餅值是栗5~50cm升。這種系統(tǒng)的國主要優(yōu)點是可休以用適合于滑灌坡速度的頻率脖來獲取數據，騎并且空間分辨艦率很高。線（四）固定相線機勞在飛行平臺上域獲得的數據，咳存在一個主要俯的問題：不能智獲得絕對相同坐幾何形態(tài)的圖擋像，瞬時清晰微度要依賴于飛句行條件。建立蘋DEM甩要求相機的位勇置和方向能夠懸從寒GCP也計算得到。數況碼相機安裝在冤滑坡的前緣，撤并且以不變的融時間步長來拍史攝圖像。如果矛這樣的話，圖島像就具有了相制同的幾何形態(tài)顆，并能夠直接禍相關。相關性性的精度受幾個據方面影響：問a匪）相關性的計迎算方法，零b壤）由于熱變化隆造成的相機運咸動，魯c兵）相機和滑坡示之間大氣折射懇指數的改變，席d箏）光照的變化觀。用亞像素的狠精度來實現相撤關性可以忽略貞影響摸a旬）。如果相機近被固定在一個超剛性架上，虜b歸）就可以被避般免。實驗表明怒，如果把一個衫焦距為呀22mm子的相機安裝在方離滑坡演1km誘處，完c拴）造成的表面號位移能達到羞2育個像素。為了斤最小化這些不眨利影響，圖像撞必須包括一個貓能夠作為參考劈的穩(wěn)定區(qū)域。錢因為穩(wěn)定區(qū)內和沒有位移，用暢相關方法計算災的最大位移將追會給出不穩(wěn)定魚區(qū)誤差的一個其上邊界。為了百降低光照的影披響，只有對連阻續(xù)兩天同一時背間獲得的圖像反進行相關分析攤，優(yōu)先選擇太喜陽高度最大時痛獲得的圖像。糊也可以對每年揀同一日照時間臥下獲得圖像進凳行相關分析，鐘效果比較好。區(qū)另一個問題來勁自滑坡的大小繩和圖幅寬的比蜓較。一般只對圍滑坡的下部進剪行成像。這些亭方法也有固有罰的技術局限性爆。為了快速處衫理數據，圖像汗傳輸系統(tǒng)必須謎與獲得圖像的激過程連接起來商。另一個問題書更理論化：如塞果沒有用劫DEM飾，圖像的精度鄉(xiāng)就依賴于滑坡掏和相機的距離姓。還有位移要證用相關方法以美像素為單位來滑求取，不能用脂距離進行轉化仗。如果有高空秋間分辨率的灶DEM男可用，那么就宴會繞開這個問參題。通過調節(jié)渣兩次成像的間雜隔時間，對于歲很快和很慢的施滑坡，都可以沒應用這種技術蜓。另一個嚴重曠的約束是地表城的變化，這種救變化必須足夠倒小以保證還存扛在相關性。我承們把這種方法抵運用秋到屈“賀LaCla自pière夾”塌滑坡上。在滑嬸坡前方大約緞1km越處安裝了一個揀600伯萬像素、鏡頭晝焦距為頓22cm絡的數碼相機。介因此，圖像能接夠包括滑坡的掛下部和在其東而北方向的一個圓穩(wěn)定區(qū)域。每該30斷分鐘成一次像捧。得到了亦2004津年滾7她月屠22霜日到步2005廚年工9基月謠2刑日之間的位移店分布。因為相陷機固定在滑坡欺前方，所以位敲移主要發(fā)生在話圖像的線性方填向上。滑坡的葉東部邊界清晰眾可見，還可以狠評價運動的空叔間變化。在植據被區(qū)，成像期居間地表狀態(tài)的卸變化掩蓋了位賀移分量。端（五）陸地三曲維激光掃描儀司成像意三維激光掃描當儀本質上就是陽一個計算三維胖空間內沿著已紫知軌道與目標桃點距離的測距嚼儀。它由一個裙放射二極管組拼成，能夠以特彼殊頻率產生激需光源。當脈沖籃以極快的速度蘇放射出來時，溜掃描儀前面的暗旋鏡將不同軌戀道的光線反射尸到一個垂直面全上。同時，整龜個掃描儀頂端沃在水平面上旋閣轉，進而連續(xù)末收集數據（役Riegl腥，鞏2004映）。這個系統(tǒng)宇與一個經過校詢準并固定方向露的高精度數碼午相機相連。本慢次研究所用的鷹系統(tǒng)是醬RIEGL同LMS-Z4執(zhí)20i藥激光掃描儀和梢Nikon蠶D100蛙數碼相機。這程個完全便攜式迫的系統(tǒng)能提供天地形（激光）奪和照片（照相進機），精度高乏于益1cm基（每百萬州+慰/喝–飽1/20寺），分辨率高柏（根據激光掃流描儀與目標之售間的距離，實也際最大的角分眠辨率為觸0.004平°夏）。為了能覆店蓋較寬的面，側必須把不同的礙圖像組合在一框起。根據目標哥的后向散射條遵件，激光和滑躬坡之間的最大磁距離能夠達到另800m謠。在潮濕的條駝件下，在由黑泊色泥灰土組成溝的滑坡上，這猜個最大距離會嫩小于助400m叮。這種技術被酬成功地應用在棋“收LaCla末pièr桐e晴”礙滑坡坡腳處面俱積為迷100m×1黎00m彎的范圍內。在打2003戒年譯7芝月、蹄2003叨年惱10揀月和役2004折年厲10羨月進行了三次屬成像。植被的窯變化影響了數堤據質量，阻礙綢了我們用相關襪技術對這些相夕片進行分析。益不過由于高采襯樣率（平均每企25cm惠2卻一個點），煤10%習的點沒有植被公覆蓋，可以單桑獨地建立辣DEM菊。再DEM蛙可以清晰地表家現滑坡的各種晶特征，例如弧輕形陡坡。最后劇計算多時差分擺DEM賊，反映滑坡上處部損耗和下部誕堆積的情況。四、結論姜根據暴露條件槽、滑坡的大小傘和速度，以及考研究目的