基于遥感技术的公路网安全监测和动态评估方法研究作者摘要：探索利用多源高分遥感数据结合地质调查资料和相关基础数据开展公路沿线灾害调查的技术方法，分析公路沿线地质环境和已有地质灾害，研究公路沿线地质灾害危险性动态评估与公路灾害动态监测的遥感监测指标、评估方法、数学模型等，为公路防灾减灾、道路规划及公路安全保障提供科学依据。

关键词：遥感技术，路网安全，动态评估一、概述公路是一项“带状”布局的工程，其线路长、工程构造物多，有“逢山开路、遇水架桥”的特点，因而对地形、地貌、工程地质条件具有较高的要求。

长期以来，洪涝、风沙、大雪等气象灾害及崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害对公路网尤其是山区公路的安全运营造成了很大的威胁，因修筑公路造成的地质灾害也屡有发生，给世界各国带来了巨大的灾难和损失。

《国务院办公厅转发国土资源部建设部关于加强地质灾害防治工作意见的通知（国办发[2001]35号）》和《交通部关于加强公路沿线地质灾害防治工作的紧急通知（交公路发[2003]191号）》中强调：要通过采用航测、遥感、地质判释等综合勘察设计手段开展地质灾害调查与评价工作，来制定、完善地质灾害防治规划；地质灾害危险性评估有助于预防公路沿线的地质灾害。

因此，对于山区公路的地质灾害应引起足够重视，并采取相应的防治措施，为山区公路的畅通、安全提供保障。

遥感技术是20世纪70年代迅速发展起来的一门综合性探测技术，依据自身所具有的探测范围大、宏观性强、信息量丰富和资料新颖等特点，已广泛应用于灾害调查、高速公路勘察和城市规划等方面。

遥感技术在各种灾害研究中的应用，主要是从遥感资料中将有关各种灾害发生的自然及人工环境条件信息提取出来，从灾害的成因、发生的时空关系、活动规律、相互作用机理等评价灾害的危险程度；灾害发生后，应用遥感技术可迅速查明大面积的灾害情况、准确的灾害地理位置，同时定量评估受灾程度。

基于遥感技术实现公路网安全检测及灾害防治的技术研究，对寻求一种全新、可靠的公路网安全防范手段，有着重要意义。

二、国内外研究现状遥感技术应用于地质灾害调查，可追溯到20世纪60年代末期。

在国外开展得较好的有日本、美国、欧共体等。

日本利用遥感图像编制了全国1:5万地质灾害分布图；欧共体各国在大量滑坡、泥石流遥感调查基础上，对遥感技术方法进行了系统总结，指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率，应用遥感技术并通过结合地面调查的分类方法，用GPS 测量及雷达数据监测滑坡活动可能达到的程度。

随着现代传感技术的进步，近年来滑坡监测方法取得了长足进步，各种新方法和新型装置已广泛应用于工程实际，滑坡监控的精度、范围显著提高。

自70年代以来，我国许多科学研究院所和地质相关部门便开始利用资源卫星及其他航天、航空遥感方法，在地质灾害监测、地质环境调查、灾害危险性评估等方面进行了大量的应用与研究，为地质灾害调查与监测提供有力的技术支撑，为地质灾害的监测和灾情评估工作提供基础资料，为山区公路工程建设的环境灾害调查及防灾减灾工作做出了重要贡献。

三、基于遥感技术的公路沿线地质环境分析城市公路发展迅速，利用多源高分遥感数据可以全面、动态地掌握不同等级的公路在城市中的布局，及时了解新增公路及改建、扩建公路的地理位置及空间分布，为利用遥感开展公路沿线的灾害调查提供前提。

通过对公路沿线的环境地质因素及地质灾害进行研究，分析地质环境特征和地质灾害性质、规模以及分布特征，论述地质灾害、地质环境之间的相互关系，为地质灾害的危险性动态评估提供参考依据。

主要研究方法如下：（1）基本影像处理：在基于遥感的公路网调查基础上，搜集满足比例尺要求的遥感影像和公路地质环境及已有地质灾害资料，对已有公路沿线区的地形地貌、工程地质条件（岩土体类型及特征）、地层岩性、地质构造（褶皱构造和断裂构造）、地表岩溶等资料进行收集分析，通过基本图像处理完成影像的几何精校正、正射校正、镶嵌和融合。

（2）建立解译标志：针对公路沿线的地质环境和地质灾害的特点进行图像光学处理和数字图像处理以突出地物特征，建立公路沿线地质环境和地质灾害的解译标志。

（3）专题信息提取与验证：利用面向对象、非监督分类或者人机交互解译等专题信息提取方法，提取公路沿线地质环境和地质灾害，并开展野外调查验证。

（4）已有地质灾害及影响分析：在对公路沿线地质环境分析研究的基础上，利用缓冲区分析、网络分析等方法，确定各条断裂带上公路沿线的地质环境对公路的影响状况，分析每条断裂带的主要影响路段，对公路沿线已发生过的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、冲刷与淤积、土石冻融、雪崩、采空区等地质灾害的分布、规模、形态等资料进行收集和空间化，分析地震断裂带的展布特征与已有地质灾害分布规律之间的相关关系。

四、公路沿线地质灾害危险性动态评估研究在获取了公路沿线地质环境与已有地质灾害分布规律之间的关系后，通过对地质环境条件基本特征进行分类，研究危险性评估模型，并在此基础上开展地质灾害现状分析、预测评估、综合评估研究等，贯彻“以防为主，防治结合”的原则，确定不同灾害类型的重点防范期，并提出合理的防治对策，以完善地质灾害群测群防体系。

地质灾害受地形地貌、地层岩性、地质构造的控制，同时其发生和发展跟降雨、人类工程活动（修建公路、其他开发性活动）关系密切，因而在进行地质灾害分区时，主要考虑地形地貌、地层岩性构造、水文地质工程地质条件、降雨及人类工程活动等，同时也需要考虑地质灾害的发育现状、发展趋势、危害程度、稳定性和易发程度。

公路地质灾害危险性动态评估的计算方法包括两个方面：（1）单元格网划分：运用栅格处理方法，结合使用遥感影像的分辨率进行网格剖分。

（2）单元格信息提取及数字化：对单元格按其所处的地形地貌、地质构造、地层岩性、地质灾害类型、规模、危害程度、危险性以及人类工程活动程度等评判因子，对单元格进行综合评价。

确定各种地质灾害的易发程度，将灾害划分为不同的危险等级：A级：地质灾害高易发区，取值为4；B级：地质灾害中易发区，取值为3；C级：地质灾害低易发区，取值为2；D级：地质灾害不易发区，取值为1。

（3）指标评估：在单元格评价的基础上，根据其易发程度进行数值转换，将剖分的网格与已数字化地质灾害图进行单要素叠加，实现危险程度的指标评估。

按照公路沿线地质灾害危险性动态评估的结果，可以将公路网划分为不同的危险等级，为公路沿线地质灾害突发事件的预防和应急处突提供基础数据参考。

五、公路沿线地质灾害动态监测研究公路沿线一旦发生地质灾害，除了要了解灾后的地质变化情况，还要结合周边环境信息辅助灾后的救援工作。

在灾害发展过程中利用遥感图像对其长、中期动态监测分析，可以不断监测公路沿线灾害的进程和态势。

（1）定性识别地质灾害：依据滑坡、泥石流等地质灾害发生的基本地质、地貌环境和触发条件，从灾害体特殊的总体形态、色调特征识别着手，定性地确定地质灾害地存在。

（2）微地貌结构解译：滑坡、泥石流等地质灾害体有一系列微地貌特征，例如滑坡灾害的滑坡体、滑坡壁、滑坡洼地、滑坡阶地、滑坡鼓丘以及伴随滑坡产生的各种裂隙等。

进行微地貌解译的目的是为进一步确定灾害类型、规模、范围、性质、活动特点提供依据。

由于微地貌的尺寸大多较小，解译需要采用具有较高空间分辨率的遥感图像，目视解译应充分采用立体观察方法。

（3）灾害体要素量算：地质灾害调查常常需要对某些灾害体要素，如滑坡体的滑动距离、体积、泥石流堆积体的面积和体积进行量测，以了解灾害规模、灾情和活动特点。

（4）灾害特点分析：由于所处地貌、地质环境的不同，滑坡、泥石流灾害的特点常常会因地而异。

需要在对灾害体作细致的定性、定量遥感解译的基础上，对该地区相关地学资料包括灾害发生的历史资料作系统的分析研究，结合必要的实地调查，在地质理论的指导下分析灾害体的具体特点和环境条件。

六、效果和展望通过采用多源遥感数据开展公路网尤其是山区公路的地震断裂带和地质灾害调查、影响分析，形成一套基于多源遥感数据的灾害调查、危险性评估和动态监测的技术流程和方法，为公路的灾害防治与预警提出对策和建议，从而达到提升灾害防治、预警水平和辅助决策能力的目的。

相对于传统监测方法，利用遥感数据开展调查有利于快速、准确地提交调查成果，在不同程度上对传统监测进行补充和验证，较大的提高工作效率。

各级公路管理部门应加快开展“遥感技术与业务管理相结合”的工作模式，使遥感真正从单纯的技术研究走向业务应用。

参考资料：[1]莫健，地质灾害危险性评价研究综述，西部探矿工程2005年第10期[2]谭小湖，公路崩塌滑坡地质灾害监测预报现状综述，山西建筑第34卷第31期，2008年11月[3]杨永毅，滑坡地质灾害监测技术发展综述，国外建材科技2008年第29卷第3期[4]陈桂荣，王经武，中国城市建设与地质灾害综述，地质灾害与环境保护，第13卷第2期2002年6月[5]卢全中，彭建兵，赵法锁，地质灾害风险评估(价)研究综述，灾害学第18卷第4期2003年12月[6]罗元华，张梁，张业成，地质灾害风险评估方法，地质出版社，1998[7]汪敏，刘东燕，滑坡灾害风险分析研究，工程勘察2001年2月[8]Devin,L1 B1and Hobba L1 J1Considerations fo restablishing flood mitigation priorities and appropriate level of adjust2[9]ment(Australia)[A]1Proceedings of the Floodp lainManagement Conference[C],Canberra:Australian Government Publishing Service,1997,261-2661[10]向喜琼，黄润秋，生态地质环境风险评价及管理初探，工程地质学报2002年10月(增刊)。