遥感技术与交通应急

遥感技术与交通应急一．遥感技术简介•作为21世纪国家重点发展的高新技术之一，遥感技术是于20世纪六十年代迅速发展起来的一门综合性探测技术。它建立在现代物理学（如光学技术、红外技术、微波技术、雷达技术、激光技术等）、电子计算机技术、数学方法和地学规律等基础之上。•广义理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。•狭义理解，是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。二.遥感技术的特点综合来看，遥感技术的特点主要包括：1.探测范围广：由于遥感平台的高视角，不同平台上的传感器的单向扫描宽度多大几公里到几千公里；不同类型的传感器还能探测到人眼无法观测到的东西（人眼可视物属于可见光范畴，传感器使用电磁波范围更宽）；2.获取信息快：传感器获取的巨量信息人工调查无法比拟；3.动态监测：卫星绕地周期性旋转，可周期性地动态监测地物的变化；4.信息客观、准确：传感器获取的信息，直接来自目标，不会出现人工调查的主观因素干扰的情况；5.几乎不受环境约束：除天气原因外，传感器探测目标的能力基本不受其他因素的约束。三.典型遥感卫星影像及其应用（1）气象卫星及其应用气象卫星顾名思义主要用于气象监测预报的卫星。按轨道不同分为太阳同步气象卫星和地球同步气象卫星两类。太阳同步气象卫星又称极轨卫星，此类卫星的轨道经过地球的两极，每天定时飞经同一地区上空两次，可获取两次观测资料。此类卫星以美国NOAA卫星（双星运行，每天可获四次观测资料）和我国的风云系列卫星为代表。地球同步气象卫星又称静止卫星，此类卫星在地球赤道上空约3600km高度运行，能观测地球1/4的区域，每隔二十分钟可获得一次观测资料，我国的风云二号卫星属于此类。到目前为止，美国，前苏联，日本，欧洲空间局，中国，印度等共发射了数百颗气象卫星。气象卫星分辨率低，一般都在几公里。中国风云系列气象卫星地面空间分辨率为1.25-5km，对地面同一地点的重访周期为30分钟。主要用于气象预报、大气污染、沙尘暴、大雾、冰雪覆盖、大范围火灾等宏观范围的监测，是我国目前气象预报的必要手段。（2）资源卫星及其应用资源卫星是勘测和研究地球自然资源的卫星。它能“看透”地层，发现人们肉眼看不到的地下矿藏、历史古迹、地层结构，能普查农作物、森林、海洋、空气等资源，能预报和鉴别农作物的收成，考察和预报各种严重的自然灾害。资源卫星一般采用太阳同步轨道运行。资源卫星分两类：陆地资源卫星和海洋资源卫星。陆地资源卫星以陆地勘测为主;海洋资源卫星主要是用途是寻找海洋资源,在各种天气里观察海水特征，测绘航线，录找鱼群，测量海浪、海风等，还可以观测海水光学特性，叶绿素浓度、海表温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物、污染物等。资源卫星的地面空间分辨率从0.4米—1000米，对地面同一地点的重访周期从半天—几十天；成像传感器有光学和雷达两大类。当前，民用商业化的资源卫星分辨率已经达到分米级；机载航空遥感影像分辨率已经达到厘米级，对于灾害监测已经可以做到非常精准的识别。地震灾害的监测主要使用高分辨率的资源遥感卫星获取的遥感影像。（3）中国已经拥有的遥感卫星目前，中国已经拥有的遥感卫星包括：•风云系列气象卫星：FY-1,2,3，累计发射7颗，分辨率从1km-5km；•中巴资源卫星：CERBES-02,02B,空间分辨率分别为19.5m，2.36m；•海洋卫星：HY-1B,空间分辨率可见光250m,热红外1.1km•北京一号卫星:空间分辨率光学全色4m，多光谱32m•遥感系列卫星：空间分辨率雷达1.5m-5m，光学1-3m•环境一号卫星(2+1)：空间分辨率光学30m,雷达15m,主要用于生态环境和灾害大范围、全天候动态监测，为紧急救援、灾后救助和重建工作提供科学依据。四.交通基础设施在遥感影像中的表现•公路交通基础设施主要包括路段本身、桥梁、隧道、收费站、服务区等。除隧道属于埋在地下或山体里面，遥感影像无法反映外，其他裸露在地表的都可以在遥感影像中得到不同程度的表现。遥感影像分辨率越高，则对交通基础设施细节体现的越清晰、完整。•公路在遥感影像上表现为线状信息，与河流的区别在于其整齐均匀性；桥梁表现为跨越河谷的较短构筑物形态；收费站变现为覆盖在道路上，具有分车道特征的构筑物；服务区主要表现为宽阔的高速公路侧、有一定空阔地和构筑物设施。图1LandSat5TM（空间分辨率：30米）中高速公路的影像道路图2LandSat7ETM融合影像（空间分辨率：15米）中的二级公路道路图3SPOT5影像(空间分辨率：2.5米)影像中的道路（右图为放大效果）图4QuickBird影像(空间分辨率：0.61米)影像中的道路FW2影像（8米）中的桥梁CBERS02b影像（2.36米）中的桥梁遥感系列影像（1米）中的桥梁Geoeye影像（0.5米）中的桥梁图6高分辨率遥感影像中的收费站五.交通应急领域的信息需求1.气象监测、预测、预警信息2.强地震(烈度5.0以上)监测信息3.突发地质灾害监测、预测信息4.洪水、堤防决口与库区垮坝信息5.海啸灾害预测预警信息6.重大突发公共卫生事件信息7.环境污染事件影响信息8.重大恶性交通事故影响信息9.因市场商品短缺及物价大幅波动引发的紧急物资运输信息10.公路损毁、中断、阻塞信息和重要客运枢纽旅客滞留信息11.其他需要交通运输部门提供应急保障的紧急事件信息。六.遥感在交通应急中能够提供的信息遥感技术在交通应急中可分两阶段提供有用的信息。（1）应急阶段利用震后高分辨率遥感影像，通过分析，监测交通基础设施受损情况：公路被阻断、掩埋、淹没、冲毁、塌陷，桥梁垮塌、落梁等情况，确定灾害体的范围、位置，量算被毁路段的长度等。通过对每条道路的损毁情况的总体分析，可以初步判断损毁程度最小、最易抢通的线路，为应急抢通决策指挥提供辅助信息支持。（2）灾后重建阶段•利用灾后高分辨率遥感影像，通过分析，可以调查重建工程沿线的地形、地貌、地质及次生灾害发育情况，制作设计用的地质图、土地利用图、数字高程模型图（DEM）、坡度图、坡向图等，为公路设计提供基础资料;还可以通过将DEM与遥感影像、公路设计矢量图进行叠加，虚拟出公路施工后的效果图，计算公路施工的挖填方量等信息，大大减少人工地面调查的工作量，减少人员因外业作业而遭遇的危险性。•利用多期高分辨率雷达遥感影像，利用干涉测量的原理，进行计算和分析，可以动态监测工程沿线地表微小形变的演变趋势，有助于地质灾害的风险预测。七.范例对于省道S303映卧段和映汶高速公路的监测计划