摘要：由于精密传感器的不断发展和数字图像处理技术的改进，地球表面遥感在地质学中的应用日益增加。在这里，我们着重于能够为地质灾害调查提供高分辨率数据的新遥感工具和技术。这些包括机载成像系统，如无人机(无人驾驶飞行器)和激光雷达(光探测和测距)，以及地球轨道卫星上的新雷达传感器。我们强调先进合成孔径雷达干涉术(InSAR)技术的应用，即多时间干涉术(MTI)。有了目前(自2014年以来)欧洲航天局(ESA)Sentinel-1任务提供的免费图像，MTI现在可以更经济地长期(多年)、定期(每周—每月)、精确(毫米)测量大面积(数千平方公里)的地面位移。反过来，这意味着提高了对滑坡/边坡失稳、地震和火山灾害的探测和监测能力。
关键词：遥感；地质灾害无人机；激光雷达；卫星InSAR
1介绍
遥感通常被定义为通过分析地面或空气或空间传感器获得的数据(通常是图像)来获取关于某一物体、区域或过程的信息的过程。关于遥感原理和数字图像处理与解译的背景信息，读者可以参考教科书和手册(如文献[1-3])。由于航空照片的日益普及，遥感在地质学上的系统应用始于20世纪。最初，黑白摄影被用于侦察地质制图[4]。另一个重要步骤是1972年发射地球资源技术卫星1号(ERTS-1)，这标志着利用星载传感器绘制地球资源地图。在这里，我们讨论了一些创新的遥感技术及其在滑坡/边坡不稳定、地震和火山灾害调查中的应用。这些危险可能影响广泛的地区，并需要天气(可能低成本)的信息来进行评估。同时也为新的遥感技术在特定地质灾害研究中的应用提供了有代表性的参考。
2创新的遥感技术和应用
2.1无人飞行器
无人机，也被称为无人驾驶航空系统(UAS)，远程驾驶飞机系统(RPAS)或简单的无人机，通常需要一个人在地面[5]操作。无人机可以搭载各种类型的简单或复杂的成像传感器。然而，它们通常包括用于收集非常高分辨率(cm-dcm)图像的轻型数码相机。鉴于调查调度的灵活性，无人机特别适合在应急响应阶段(如文献[6])快速评估地质灾害。此外，由于飞行时间延长(数小时)，有了一天的监测能力，监测活跃的地质灾害(例如火山、滑坡)。重要的是，作为通常低空飞行的平台，无人机也可以在低空云层条件下获取图像。然而，在强风的情况下，它们的应用可能会受到限制(甚至是不可行的)。航空法规还可以显著限制无人机的使用。机载激光雷达和卫星分别提供区域和从区域到全球尺度的覆盖，无人机最适合在较小的区域和局部尺度的应用(例如，3D地图[7]；工程地质调查[8])。
2.2激光雷达
Tratt[9]对激光雷达技术进行了较好的概述。激光雷达依靠激光束扫描，生成地面及相关自然和人工特征的空间“连续”高分辨率图像(点云)。地面激光扫描仪(TerrestrialLaserScanner,TLS)和机载激光扫描仪(AirborneLaserScanner,ALS)的区别，即机载激光扫描(AirborneLaserSwathMapping,ALSM)，前者更适合局部尺度的应用，后者更适合区域尺度的应用。TLS和ALS可以分别实现dcm和cm的空间分辨率以及sub-cm和dcm的测量精度。ALS被用来制作高分辨率地形图和数字高程模型(DEM)，用于局部到广域的地质灾害研究。数字相机通常用于机载激光雷达测量，以获取高分辨率的光学图像。此外，通过重复的TLS或ALS测量提供地表变化检测。该方法已被用于滑坡运动和土壤侵蚀体积估计[10]和火山活动评估和监测。重要的是，在植被茂密的情况下也可以得到很好的结果。例如，Cunningham等人报道了一个有趣的案例，即在森林覆盖的山区绘制地震断层图。然而，多时间激光雷达有重大的成本，特别是在航空调查的情况下。使用TLS进行常规重复测量更可行，尽管如此，在扫描过程中需要人工操作人员的在场。一个重要的缺点是TLS和ALS仪器很昂贵。
2.3卫星多时相干涉术
常规差分干涉测量(DInSAR)和先进的MTI技术，如持久性散射体干涉测量-psinsar™/PSI和相关方法，以及小基线子集sbas和类似方法，都依赖于定期重新访问相同感兴趣区域的卫星获取的雷达图像。利用这些技术，我们可以测量星载雷达传感器与雷达发射的后向散射电磁辐射的地面特征(如建筑物、道路等人造结构，也包括裸露的岩石和裸露的地面)之间的距离变化。在植被稀少的地方，MTI可以提供精确(毫米厘米分辨率)的高密度测量(从几十点/几百点/平方公里到数千点/平方公里)，对缓慢(毫米—厘米/年)的地表或人造建筑变形进行测量。雷达卫星提供区域到全球的覆盖以及几乎全天候(透过云层“看”)的测量能力。在过去10年里，MTI用户受益于新一代雷达传感器(cos⁃mos-skymedconstellation和TerraSAR-X)的空间分辨率(从3~1m)和时间分辨率(从11~4d)的改进。自2014年起，MTI在地质灾害调查中的应用可以利用欧洲航天局的Sentinel-1雷达卫星任务。Sentinel-1提供常规的全球尺度覆盖，高时间分辨率(从12~6d)，更重要的是，免费图像。自20世纪90年代以来，雷达干涉术已被用于研究与地震和火山灾害有关的地面变形（如欧洲航天局的一份综合报告概述了MTI和其他空间运载技术在具体地质灾害调查中的应用以及相关文献）。在以研究为导向的滑坡和不稳定边坡工程地质调查中，常规In⁃SAR和MTI的使用已经在科学文献中得到了充分的讨论。
3结论
新一代航空和空间传感器以及创新的遥感技术能够提供制作详细地形图和数字高程模型所需的高分辨率图像。背景地形资料可以经常更新，是地质灾害制图和评估的必要输入。此外，通过重复的激光雷达测量和MTI可以实现地面位移的高精度测量。卫星雷达非常适合于多尺度(从区域到局部尺度)的地面变形监测，因为其覆盖范围广泛/全球范围，并且定期更新(例如Sentinel-1任务)。
作者：唐宁 单位：广东省地质灾害应急抢险技术中心
