地质灾害解决方案

北京东方道迩“地质灾害”

解决方案

2011年2月

目 录

1、地质灾害基本介绍 (3)

2、机载激光雷达应用于地质灾害 (5)

3、遥感影像应用于地质灾害 (6)

3.1东方道迩拥有代理权卫星 (6)

3.2I MAGE E ARTH产品 (8)

3.3地质灾害遥感卫星数据的应用 (8)

4.三维GIS平台SKYLINE介绍 (12)

5 基于SKYLINE的地质灾害系统建设 (14)

1、地质灾害基本介绍

地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。

按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分，常见地质灾害共有12类、48种。

?交互式构造分析；

?地壳活动灾害，如地震、火山喷发、断层错动等；

?斜坡岩土体运动灾害，如崩塌、滑坡、泥石流等；

?地面变形灾害，如地面塌陷、地面沉降、地面开裂（地裂缝）等；

?矿山与地下工程灾害，如煤层自燃、洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆、高温、突水、瓦斯爆炸等；

?城市地质灾害，如建筑地基与基坑变形、垃圾堆积等；

?河、湖、水库灾害，如塌岸、淤积、渗漏、浸没、溃决等；

?海岸带灾害，如海平面升降、海水入侵，海崖侵蚀、海港淤积、风暴潮等；

?海洋地质灾害，如水下滑坡、潮流沙坝、浅层气害等；

?特殊岩土灾害，如黄土湿陷、膨胀土胀缩、冻土冻融、沙土液化、淤泥触变化、淤泥触变等；

?土地退化灾害，如水土流失、土地沙漠化、盐碱化、潜育化、沼泽化等；

?水土污染与地球化学异常灾害，如地下水质污染、农田土地污染、地方病等；

?水源枯竭灾害，如河水漏失、泉水干涸、地下含水层疏干（地下水位超常下降）等。

按危害程度和规模大小分为特大型、大型、中型、小型地质灾害险情和地质灾害灾情四级。

2、机载激光雷达应用于地质灾害

机载激光雷达系统（Light Detection And Ranging，简称LiDAR）是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接联测地面物体各个点的三维坐标。系统还集成高分辨率数码相机，用于同时获取目标影像。

基于机载激光雷达系统可以进行如下地质灾害监测：

?快速判断容易发生崩塌滑坡的边坡三维形变，检测边坡位移、形变量；

?快速检测灾害点边坡健康状况，以及潜在滑坡区域受损后的风险性和形变发展趋势 ；

?对已滑坡地段其受损后的形变发展趋势进行预测，指导灾后恢复、重建的规划、滑坡风险评价等；

?通过LiDAR数据分析出重点预防区域；灾后数据，用于灾情监测；灾前、灾后数据相结合用于灾情评估。

?通过LiDAR数据可快速、准确地发现建筑的和地形的变化细节。

3、遥感影像应用于地质灾害

3.1东方道迩拥有代理权卫星

东方道迩公司具有快速有效的海地质灾害监测数据的获取渠道，公司目前拥有代理权的卫星包括：

(1) 真正的半米级美国高分辨率遥感卫星GeoEye‐1数据产品中国地区独家总代理

GeoEye‐1为真正的半米卫星，具有测图能力强、重访周期短的特点，能够向中国地区乃至全球广大用户提供世界上分辨率最高的彩色卫星影像。

GeoEye‐1高分辨率卫星影像应用前景广阔，在实现大面积成图项目、细微地物的解译与判读等方面优势突出。

(2) 美国IKONOS卫星数据产品中国地区独家总代理

独家总代理美国GeoEye公司的全线卫星影像产品，其中包括IKONOS 、GeoEye‐1卫星数据产品。IKONOS卫星是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。IKONOS可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱卫星影像，同时可将全色和多光谱影像融合成1米分辨率的彩色影像。

(3) 德国RapidEye卫星星座数据产品中国地区独家总代理

由5颗相同的对地观测卫星组成的RapidEye卫星星座，空间分辨率5米，为全球首个 能够提供“红边”波段的商业卫星，可通过5个光谱波段获取影像，这种获取方式可以监测植被变化情况，为植被分类以及植被生长状态监测提供有效信息。

(4)意大利COSMO‐SkyMed高分辨率雷达数据产品中国地区独家总代理

COSMO‐SkyMed卫星是全球第一颗分辨率高达1米的雷达卫星，扫描带宽为10公里，为资源环境监测，灾害监测，海事管理及科学应用等相关领域的探索开辟更为广阔的道路。

(5) 印度Cartosat‐1(IRS‐P5)卫星数据产品中国地区独家总代理

Cartosat‐1号卫星，又名 IRS‐P5 ，它搭载有两个分辨率为 2.5 米的全色传感器，连续推扫，形成同轨立体像对，数据主要用于地形图制图、数字高程建模、地籍制图以及资源调查等。

3.2 Image Earth产品

东方道迩Image Earth产品能够满足地质灾害监测系统基础框架地理影像地图的应用。Image Earth ‐ 影像地球（2010中国）产品是 2.5m空间分辨率，全国无缝覆盖的真彩色正射卫星影像，可以满足GIS用户“即插即用”的数据需求。Image Earth 是用最新的IRS‐P5卫星影像与其它彩色数据融合加工而成，并具备每年500万平方公里的影像更新能力。Image Earth适中的空间分辨率、定位精度、数据量以及合理的价格使得它成为各行业理想的大型GIS 系统底图产品。

3.3地质灾害遥感卫星数据的应用

东方道迩代理的遥感卫星数据不仅可以作为“三维地质灾害监测预警”系统建设的基础框架的基础影像地图，而且可以作为重点地质灾害区域周期性监测信息的最有效获取手段和方法。

根据客户对“三维地质灾害监测预警”系统建设的要求，可以采用东方道迩公司代理卫星不同分辨率的存档影像数据或编程数据进行融合镶嵌，形成基础影像地图，例如一般的区域范围可以采用5米或2.5米分辨率影像，而对于重点地质灾害高发区域采用1米甚至0.41米高分辨率影像。另外客户也可以选择Image Earth ‐ 影像地球作为基础影像地图。

卫星遥感系统已从它的角度毫不含糊地证明其有能力为灾害管理提供重要的信息和服务。它可以提供实时性的和有一定频率周期的全面的、多态的大面积覆盖面。采用卫星数据信息，可以建立自动化（半自动化）地质灾害监测系统，为重点区域的滑坡、崩塌、地面沉降提供可靠的检测手段与技术。

（1）COSMO在灾害监测方面的应用

Cosmo‐skymed星座采用聚束成像模式，能够提供合适尺度的小区域高分辨率图像，用来对火灾区域进行界定，并且其多极化、多入射角影像能够对火灾区域进行3D评估，并对植被再生进行监测；可以从多极化图像中提取地表湿度信息，用于洪涝地区监测，并能在多云、雨天气下实现实时灾害监测；利用SAR差分干涉测量能够有效地对微小地表变化进行探测，能够对地震区域进行评估监测。

主要应用于：山体滑坡、土壤侵蚀、火灾、洪水、地震等灾害的监测和评估。

山体滑坡方向预测

汶川地震监测：

（2）IKONOS在灾害监测方面的应用

海啸监测：

地震监测：

IKONOS高分辨率卫星影像在城市基础数据的获取与更新、震害的快速评估与地震应急决策中有广阔的应用前景。在IKONOS卫星影像上，可以轻易分辨出城市防震减灾工作中所需要的基本要素，如建筑物、构筑物、道路和桥梁等。利用遥感图像处理软件可以从IKONOS 数字影像中自动提取地物的形状、位置和属性等信息，从而节省大量的人力和财力。由于IKONOS卫星影像的更新速度远远高于城市地震灾害评价所需要的航空相片或大比例尺地形图的更新速度，因此可以保证数据的时效性。

4.三维GIS平台Skyline介绍

东方道迩公司目代理的Skyline是在国内外最优秀的三维GIS软件，目前该平台广泛应用于国土、地质、公安、通讯、海洋等各个领域，Skyline软件其快速的流媒体传输模式能够满足各个领域TB级海量数据的传输及展现。

Skyline Globe家族通过Terra Builder Family，Terra Explorer Family和Terra Gate Family三个软件家族各司其职，简便而有序的实现了三维场景生成、发布、展示不同的功能。Skyline系列交互应用程序，可以让用户创建自定义的虚拟三维可视化场景，并进行浏览、查询和分析。

Skyline软件技术流程如下图所示：

Skyline软件技术流程

TerraBuilder产品可以提供TB级海量地形、影像数据的多分辨率金字塔构建、编辑维护功能，提供多分辨率地形数据、影像数据的融合功能，提供数据压缩功能，提供基于文件和关系型数据库存储方式的数据管理功能，快速构建和管理海量三维地形和影像数据集。

TerraExplorer Pro除实时三维地形可视化功能外，还能够在三维场景上创建和编辑二维文本、图片对象和三维模型对象，从标准GIS文件和空间数据库中读取各种地形叠加所需要的信息，如文本、标注、图素、二维和三维实体，甚至视频、动画，创建交互式应用系统，并且能将整合之后的三维虚拟数字地球场景发布到局域网或互联网上，使用户在任何地方都可以实现轻松快捷的三维交互式体验，以场景的独特视角展现地貌特征、视域、地物间关系等。

TerraGate是一种强大的网络数据服务器技术，对低带宽的情况能够进行最优化，实时传送3D地理数据，能够同时向多客户传送Skyline三维地球数据。通过TerraExplorer Pro 、Terra Developer

与其连接，TerraGate使得数字地球能够实现地理参考数据背景和基于网络的应用程序。TerraGate是基于网络无缝可变带宽的，不受连通性的中断而影响。当初始影像以低分辨率被用户所接收，用户就能够开始进行三维显示，而不用等到所有的数据集都传输完毕。这项技术的突破为平滑和更有用的用户经历展示了无缝的三维图像。

TerraExplorer API提供了一套强大的接口用来集成TerraExplorer、Terra Explorer Pro 和用户自定义应用。它提供了一些访问外部信息扩展的方法，比如：访问数据库或基础地理空间数据。所有这些以COM协议为基础的API接口都可以通过脚本语言操作（例如Java script），也可以通过非脚本语言来控制操作（例如：C++、VB、delphi或者.net）。Terra Explorer也提供了一套ActiveX 控件，可将三维窗口、信息树和导航图以控件对象的方式嵌入到用户自定义的可视化界面中，其中，Runtime模块使得用户自定义的应用程序更易分发。

采用Skyline Globe 家族产品，能够满足“数字海洋”所有空间影像数据的管理、数据的发布以及数据的展现等各个技术环节，同时采用Skyline开发，更易于通过OGC的WFS或WMS等服务引用不同GIS平台的数据源格式。

5 基于Skyline的地质灾害系统建设

在三维GIS平台Skyline环境下开发，能够实现地质灾害、预案、群测群防、监测信息的一体化管理，基于Skyline插件式二次开发接

口，可快速实现防治决策、预警预报、综合管理等定制业务。同时可满足地质灾害监测、预警工作对多源属性、空间信息的业务需求。

在三维GIS平台Skyline环境下开发，可以建立地质灾害预报预警及应急指挥系统，实现地质灾害预报预警分析及成果签批发布的自动化、科学化；实现地质灾害调查评价、规划、监测、预报预警、应急处置、搬迁治理等地质灾害数据的存储和共享利用；对突发性地质灾害作出分析、评估，为各级政府快速组织相关资源，实施抢险救灾，开展地质灾害防灾减灾工作提供决策依据和技术服务。

地质灾害数据库管理系统，提供基础数据的加工处理以及与气象部门、水利部门的气象、雨量、水利数据共享等，同时为其它相关部门业务系统（如水利部门的山洪预报系统）的运行提供数据支撑；

地质灾害自动化预报预警系统用于对地质灾害发生概率等级的

分析计算，实现预报预警成果输出，为地质灾害应急指挥和受害群众的转移避让预案决策提供依据；

地质灾害综合管理系统和外网地质灾害信息发布系统实现对地

质灾害信息应用管理，以及提供灾害预警发布、应急指挥和应急处置等功能，两者面向的用户不同分别部署。地质灾害综合管理信息系统通过政务信息网联接各级国土资源部门及相关政府部门，外网地质灾害信息发布系统从地质灾害综合管理系统中功能提取，运行在外网INTERNET环境中，适用于乡（镇）国土所用户及社会公众。