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报告文档张具琴
关于滑坡监测方法论文简述
报告人：
张具琴
日期：
2014.03.02
102
将UAV运用到Super-Sauze滑坡（法国南部阿尔卑斯山），由于其位于Sauze激流上部的湍急盆地中，故自20世纪70年代以来持续活动的滑坡之一。
该滑坡水平宽度达到850m，平均坡度为25°。
滑坡总量大约为750,000m3且速度在每天0.01m和0.4m之间。
生成了该滑坡的DSMs。
活动滑坡的监测和分析需要时空监测和滑坡条件的持续评估，包括延伸面、位移速率和地表形态的改变。
位移率是最有用且可直接通过不同时期的正射影像和DSMs对比而得。
获取的详细的UAV正射镶嵌影像允许大规模的滑坡物质和裂缝结构分析。
将采集到的影像经过一系列的影像处理从而达到不需要任何的控制点信息进行DSMs（Digitalsurfacemodels）的生成。
UAV能在人难以到达的高山复杂地区进行影像数据的采集。
鉴于卫星遥感及激光雷达等方法进行滑坡监测成本太高而提出一种相对成本较低的滑坡监测方法，即UAV（UnmannedAerialVehicle）。
在UAV上携带数码光学相机从而对监测区域进行高分辨率影像的采集。
其优势在于成本低，能在人难以到达的高山复杂地区进行影像数据的采集。
将采集到的影像经过一系列的影像处理从而达到不需要任何的控制点信息进行DSMs（Digitalsurfacemodels）的生成。
森林滑坡特征的机载激光扫描：
地形模型的质量和可视化
Airbornelaserscanningofforestedlandslidescharacterization:
Terrainmodelqualityandvisualization
在森林地形，单时相或多时相航空照片、高空间分辨率影像或卫星合成孔径雷达等技术对识别滑坡作用很小。
在近距离森林树冠，显著的滑坡地形特征的目视判读解译受到限制。
ALS成为可能且有用于滑坡地形成图和评估滑坡活动在由森林局部或全部覆盖的区域。
合适DTM过滤算法的选择依赖于滑坡的类型和复杂度。
本文测试了两个已知的DTMs过滤器、层次可行内插和逐步TIN加密的性能，来量化DTMs中的误差在崎岖的集中于植被滑坡几何特征的植被地形。
且评估多种从ALS得到的呈现复杂滑坡的DTMs可视化方法（单视场影像（如晕渲地貌、彩色合成与分解）和3维模型（如立体影像和3D点云可视化）方法。
）。
经过分析对比得出从滑坡过滤的DTM垂直精度大约是0.04m比来自PTD过滤的精度低。
此外ALS数据的适用性和一个适合裸露地表的参数化用于森林地形的滑坡识别与特征提取。
提出了一种适合滑坡成图的过滤参数化方法和对比来自HRI的两种误差过滤和来自PTD方法过滤误差。
分析了关于滑坡成图的ALS数据的最小点密度和发现认为每平米多于6个点的点密度是适合形态特征详细分析。
ALS推导的DTM提供了一个有意义的关于滑坡识别和分类在森林地形的运动，滑坡的类型也很容易识别从详细的DTMs中。
四个不同过滤之间的权衡是树是合适地过滤掉在滑坡和PTD过滤中，但是岩石和锯齿状通道边缘是很难过滤的。
HRI误差和森林过滤仍然存在树、岩石和锯齿状边缘多的地方。
这种权衡不显示在精度评估，但仅仅显示当解译格网DTM时。
这表明滑坡过滤参数的HIR方法应该是一个好的方法对森林滑坡DTM的提取，但应该使用一个单独的过滤器当有在岩石和阶梯边缘一个区域。
仅使用DTM滑坡活动的评估是更困难的。
森林地形下的复杂滑坡成图需要一种合适的DTMs质量，光学卫星影像、航空照片和合成孔径雷达图像对有树覆盖的区域创建可靠的DTMs不是很有效。
根据此现象，本文使用了高密度机载激光扫描数据，一个每平米140个点的点密度用于对法国阿尔卑斯山南部Barcelonnette区域的森林地形生成高质量DTM滑坡成图。
ALS的应用到Sechilienne滑坡研究区
ApplicationofaTerrestrialLaserScanner（TLS）totheStudyoftheSéchilienneLandslide
Sechilienne滑坡活动由雷达和应变测定装置全站仪持续监测25年。
在2004到2007年之间获取的7个TLS时间序列点云监测研究区的3D位移，尽管点的分布不均匀。
从这个顺序监控，推导出匮乏的体积和涉及的沿着主要的地质构造滑坡的移动。
从观察TLS数据监测相关的沉降和推翻，这能推导出块重组与结构设置有关和Sechilienne滑坡是复杂的。
最后，TLS点云能精确的监控无法接近Ruines区域的演化，因此，该设备证明了其可靠的运动信息，甚至在仪器不可能的现场区域。
本文将回顾研究的Sechilienne滑坡为决定TLS是否适合这样的监测。
位移监测技术大体上分为两类：
（1）基于点技术（GPS、延时仪、总站仪、激光和雷达测距仪）；和
（2）基于面技术（摄影测量、机载和地面雷达干涉测量、航空雷达扫描和TLS）。
本应在滑坡体上进行数据的采集，但是实际上这是很难实现的，故TLS的优势就从此体现出来了。
多时段遥感影像对描述滑坡滑动表面描述的贡献：
应用到LaClapiere滑坡（法国）
Contributionofmulti-temporalremotesensingimagestocharacterizelandslideslipsurface–ApplicationtotheLaClapi`erelandslide（France）
多时段影像相关方法允许生成位移图，该图能根据速度和移动方位解译。
接着这些数据用来定性地描述LaClapiere滑坡滑动地表的特征（法国阿尔卑斯山南部）。
位移矢量和各种地形分布是依据弯曲的滑动面，描述优先这种滑坡行为的流动。
另一方面，指出滑动面几何时空分辨率。
滑坡的活动受外界很多因素的限制如沉陷、侵蚀或径流和内界参数，在滑动地表几何特征和其时空分辨率中具有很重要的作用。
位移和垂直地形变化可由地表活动推导出。
滑动地表的深度和几何形态常常是直接在钻孔上测量或间接由地球物理调查测量。
然而，需要场运算的这些技术常常很难应用在不稳定区域。
而且，他们的结果仅限于该区域和调查期间。
另一种可能是使用地表数据像位移场合各种地表形态对描述滑动表面的几何特征。
快速滑坡将呈现很重要地表改变，这种改变将不能改变地表位移通过图像相关在这些年分辨率的时段。
关于非常慢得滑坡，我们的方法是没有足够的精度在这个阶段每年的运动量。
然而，非常简单提高在DEMs生成的方法将增强监测临界值。
本文中另一个重要的目的是提出一种简单的方法来帮助现场的地下调查最后，其它站点，快的或慢得位移必须测试
来执行我们的方法，尤其是通过提高测量分辨率。
本文详细论述了地表数据生成的过程及这些多时相遥感数据的定量分析是用来描述滑动LaClapiere滑坡和其时空分辨率。
从DEMs和正射影像中提取地表数据的方法。
滑坡后退不连续控制：
由机载和地面几何形态改变的集成证据
Controloflandslideretrogressionbydiscontinuitiesevidencebytheintegrationofairborne-andground-basedgeophysicalinformation
机载激光雷达数据能在地表分析形态结构。
来自地形激光扫描数据超过2年测量的地表数据允许一个量化滑坡活动在直接不确定不连续的区域。
确定了一个重要的沉降树冠区域每年平均沉降率为3.07m。
位移方位表明先前存在受到不连续的控制。
概念结构模型提出来解释失败机制和主要进化的倒退演化。
地面技术是主要用于2D和3D电阻率和地震层析，机载技术主要用于InSAR，LiDAR和光学影像的纠正。
TLS和ALS对地貌构造和滑坡运动特征很有用，因为他们提供了高密度点在几百米范围内进行现场地形数据快速收集。
接着影响边坡的可能机制受到地表位移速率的限制。
在失效的硬质岩中，地表的地貌确定常常由变形的内部结构反映。
软质岩中滑坡运动受到区域不连续和最近在岩石块下形成的内部失效地表的影响。
在最近几十年中，地震地貌对滑坡观测的应用表明横波和纵波速度对描述如岩层、破碎的程度和岩石的烈度是一种很有用的技术。
影响软质岩滑坡的内部应力常常导致不稳定物质和稳定岩石之间速度差异。
在LaValette滑坡中，地貌构造分析和位移分析表明结构控制滑坡的进化在局部区域。
在LaValette滑坡上部观测到的进化失效是一种案例研究在软质岩和硬质岩之间形成的滑坡。
在硬质岩中，先前存在的断层和失效机理之间的关系广泛地观测到。
在软质岩中，失效机理通过统一的剪切强度的完整物质传播。
联合地面和机载的地面物理信息来描述滑坡结构的特征的优点是提出了一种适合滑坡的解译。
TLS数据提供了高分辨率点云数据关于大规模分析，这补充了ALS数据更适合局部区域的分析。
多源数据的集成与分解允许提出滑坡演化的可能场所。
此外，本研究证明在软质岩中，来自野外观察和DEMs的形态结构信息不能完全反应斜坡的内部结构没有动力学上互补信息和地面调查提供的内部结构。
数据的影像匹配和重新接受是最重要的步骤，该步骤需要检测多源数据之间的不一致性。
提出一种多时相技术方法来定义几何形态、运动和一个大型退化滑坡的失败机制通过空气传播的结合和地形激光雷达扫描数据和地面系列断层扫描数据。
结合不同方法的优势来限制几何形态和破坏机理模型通过集成不同信息源。
运用TLA和ALS数据，主要从地质断层方面详细地叙述了滑坡的动态机理。
将来的一个挑战是进一步提出依赖于3DGIS耦合的方法，3D几何建模软件包，允许快速解释斜坡的概念模型。
使用半自动方法在航天与卫星影像中进行滑坡检测。
应用于Barcelonnette盆地
Detectionoflandslidesfromaerialandsatelliteimageswithasemi-automaticmethod.ApplicationtotheBarcelonnettebasin
到目前为止，可视化影像解译技术联合地面调查仍是定位和描述滑坡最主要的使用方法。
在光学领域中，传统单像素方法的高空间分辨率影像不能用于检测和描述滑坡研究的特征因为空间分辨率的不足。
VHSR的产生提供了新的可能性由于其更好的空间分辨率。
他能提供滑坡详细信息。
但是为了从VHSR影像中受益和空间与光谱信息之间的内在互补，形成了一种新的方法，用面向对象影像分析代替仅仅进行光谱分析。
该新的方法有助于避免滑坡异构光谱的问题。
在面向对象影像分析中，第一步是影响区域进行分割。
包括将相似的像素集成在一起通过考虑光谱属性、纹理、形状和物体的基元。
描述对分割影响的参数是灵活的且可由用户指定通过不同参数的操作基于颜色和形状因素。
不同的岩层数据也能体现其重要性在分割过程中。
第二步是这些区域的分类基于例子或归属函数允许用户使用专家基本知识和分配局部到具体的类。
这种模糊分类的方法允许检测分类，该分类可能包含模糊成员。
本研究提出一种常规的和通用的描述滑坡特征的定量指标格网。
本文的主要目的是将这些指标解译为数量标准和将其几何在面向对象的影像分类中。
接着提出的方法是一种基于专家知识的半自动化方法。
各种参数的分析允许定义最好的指标来从高分辨率航空影像中识别滑坡。
研究也表明空间分辨率和光谱分辨率与检测这种特征对象有着极为密切的关系。
本文的主要目的是提供一种半自动化方法来定位滑坡基于很高空间分辨率影像和使用滑坡的专业知识。
该方法经过校准、验证步骤得到一副正式的通用的网格滑坡描述图和相关标准的鉴定法进行滑坡的提取。
基于影像映射的地表裂缝适用于滑坡动力学调查
Image-basedmappingofsurfacefissuresfortheinvestigationoflandslidedynamics
地表裂缝的形成对于理解和预报斜坡的运动是一种很重要的指标。
本文提出了一种半自动化技术从很高分辨率的航空影像中映射滑坡地表裂缝。
该过程主要包括过滤运算的使用和使用面向对象分析的过滤影像的后续处理。
结果的精度依据影响的范围、裂缝密度和裂缝定位而进行几个专家的地图的对比来进行评估的。
在均匀的光照条件下，获取的灵敏度达到65%，普遍的假阳性率为10%。
产生的裂缝的地区提供了足够细节来推断坡度规模的机械过程和把更详细的地表调查或检测划分出来。
特征的观测和地表地貌的结构模式能显示地貌变形过程的起源和机械管理的信息。
对于滑坡分析，构造地质学和地貌学的观测和解释能更好地理解控制物理过程和有助于灾害评估。
在硬质岩斜坡中，结构不连续性（断层、层面、节理和破裂）分析允许我们描述潜在的不稳定区域。
在软质岩斜坡和沉积中，地表裂缝的分析可能表明了未来失败机制的形成，且常考虑用来作为滑坡活动阶段的地理指标。
在沉积物中，地表裂缝的特征也影响了水得渗透和排放，这样反过来也影响了地表水系统和斜坡运动回应到水文事件。
VHR影像的目视判读是一种古老的方法在地貌学里，但是他仍然是主要的且重复监测和大面积的观测相当不实际的。
半自动表面技术需要使用者输入适合不同影像类型和环境的设置的参数。
形成的方法基于联合了高斯定向过滤器、数学形态学和OOA且有一系列Super-Sauze滑坡的多时相VHR影像。
获得的结果对比了人工绘制。
由专家联合影像解译和现场勘查实践了。
获得的裂缝地图和3D稳定基岩的几何模型的解译关键点证明他们的互补使用对更好理解地貌和地址过程，因此检测裂缝形式可能用于第一个近似于机械的过程在最近斜坡的历史性变形中。
进一步研究的方向可能是协调参数的减少和更直接的多尺度信息的使用，正如技术对其他地貌线性特征和地址意义的合适性。
本研究形成了一种影像处理流程来从异构的VHR航空影像集中提取地表裂缝且测试了具有挑战性的多时相影像记录集在5个不同时间段的Super-Sauze滑坡数据。
形成的工作流程前两个阶段是联合高斯匹配过滤器和地表形态过滤器，接着是面向对象分析来减少假阳性监测量使用环境信息和辅助的地形信息。
滑坡库存地图：
对老方法的新工具
LandslideinventorymapsNewtoolsforanoldproblem
滑坡在全球各个地方均有出现，其灾害也不容小觑。
关于滑坡的类型、丰度和分布系统的信息缺少。
预测滑坡对证明局部区域内滑坡范围内很重要，对调查不稳定坡度的分布、类型、重现和统计很重要，对决定滑坡敏感性、灾害易损性和危险性很重要，对研究通过物质坡移过程控制的地貌演变很重要。
新兴的卫星、机载和地面遥感技术有助于滑坡地图的绘制，减少需要的编译和系统更新的时间和资源。
本研究首先列出了滑坡成图的规律，且回顾了对于滑坡成图的编译的常规方法，并检测了最近的新的滑坡绘制技术，讨论了对于地貌、事件、季节和多时相库存地图的产生的新的遥感数据和技术的优缺点。
通过讨论总结出新的工具将有助于提高滑坡地图的质量，对所有的衍生产品和分析具有好的影响，包括侵蚀研究和地貌建模、敏感性和灾害评估和风险评价。
滑坡库存地图为多区域做准备，包括：
（i）记录滑坡环境的程度从小的到大的水系范围内和从局部到国家范围内，（ii）为滑坡敏感性、灾害和风险评估做准备工作。
（iii）为调查滑坡分布、类型和模式关于形态和地质特征，和（iv）为研究通过物质坡移过程控制的地貌演变。
尽管滑坡库存地图清楚的相关性和滑坡地图准备了很多年在大陆上，甚至为其他行星的一部分，滑坡地图生成和评估的标准仍缺乏定义。
对滑坡检测盒绘制的可用的新的遥感技术或许有助于滑坡地图的绘制和评估质量标准的定义。
本文试着评估用来预备滑坡库存图的常见的、最近的和新的方法、技术和工具在不同的空间尺度中且覆盖了小的到很大的区域。
基于3D数据影像相关方法的大变形监测研究
Largedeformationmeasurementschemefor3Ddigitalimagecorrelationmethod
当严重的解相关发生在参考影像和变形影像之间时，由于大量的变形，DIC（digitalimagecorrelation）技术常出现困难。
相关影像计划的更新能用来处理大量变形的情况，然而将产生累积误差。
将两者结合，形成了一种加强的粗糙的搜索方法来计算内相关参数为种子点，这保证了相关算法的顺利实施即使在大量变形情形中。
联合DIC和立体可视化的3DDIC技术能测量3D目标中3D位移场和地表应力场。
由于具有简单设备、高精度和非接触测量的优势，DIC方法在近几年广泛用来变形测量。
在最近几年里，进行了很多关于提高DIC精度、稳健性和计算效率的研究。
最近Pan和Li提出了一种快速的DIC方法，该方法比传统方法快120-200倍，没有任何测量精度的丢失。
DIC方法使用随机斑点模式进行参考影像和变形影像之间的相同点匹配。
重新定义一个确定相关系数来评估参考子集和目标子集之间的相似度。
接着在变形影像中搜寻最大相关系数以获得相一致的点。
DIC方法的直接使用仅能处理约20%的变形，因为大的变形使得相关参数内部评估变得很困难且导致相关计算的失败。
在变形测量过程中，通常获得一系列变形的影像。
一般来说相邻阶段的变形是连续的。
然而这种方法将必然带来累计误差。
为解决该问题，本文提出一种关于3DDIC大的变形测量方案。
为解决大变形测量的问题使用3DDIC方法，提出一种联合改进的搜索方法和更新参考影像方案的大变形的测量方案。
为提高计算速度，采用了种子点方法。
本文提出了联合增强的粗糙的搜索方法和相关影像方案的更新的大量变形测量方案，即联合DIC和立体可视化的3DDIC技术结合，使用随机斑点模式进行参考影像和变形影像之间的相同点匹配，从而得到变形的监测。
光学影像和机载激光LIDAR数据匹配方法的评价
AReviewofOpticalImageryandAirborneLiDARDataRegistrationMethods
机载测量LiDAR技术（激光探测和测距）提供了精确的3D地表信息，这将有助于解译地表特征的3D几何信息。
然而，高程沿着地表的突然改变使得在LiDAR数据不可清晰的可见由于控制点的不足。
光学影像提供了高质量的细节沿着目标物界线随着高度的变化。
对于存在配合方法的评价，已经发现了基于方法的多尺度特点的运用是最适合从两种数据集提取控制点。
感兴趣点的匹配算法将提供准确的和高效的影像匹配，在光学影像上的控制点可能存在潜在的从光学影像和LiDAR数据中提取控制点的扩展匹配。
高分辨率影像的投影偏差是影响光学影像和LiDAR数据之间配合的另一个关键问题。
这也是对合并光学和LiDAR传感器的传感信息以解决投影偏差问题很重要。
为了获得自动和精确的光学影像和LiDAR数据的配合目的，值得从存在的配合方法和形成新的算法中探究合适的算法。
随着计算机技术、遥感技术、数据处理和通信技术的进步引起了大量的新的高分辨率商业地球成像卫星的产生。
高分辨率卫星影像具有用户解释性高、丰富的信息内容、高清晰影像和完整性的优势。
本文将光学影像的光谱信息和LIDAR的3D地表信息的集成，扬长避短，在遥感应用中，如特征提取、影像分类、影像分析、建筑物提取、3D城市建模、屋顶建模等发挥着重要的作用。
然而，这些数据集的自动化的和高精度的配合仍然是个问题。
目前还没有发现一种技术能使光学影像和LiDAR数据自动配合需要关于实际运用的高精度和高效率。
在摄影测量中影像匹配技术的发展与现状
DevelopmentandStatusofImageMatchinginPhotogrammetry
发展得年代将分为以下时期：
早期；新方法；整合和扩展时期；和最后的验证时期。
本文按年代详细地描述了在摄影测量中影像匹配技术的发展。
LS匹配的优势在于增加了精度。
本质上来说可通过使用多传感器方法增加更多的信息和提高影像理解运算法则来进一步优化过程。
然而前者目前还可实施，后者就很难实施了。
IanDowman专家第一个提出使用全数字系统在摄影测量中，在该情况下从卫星数据中进行地形测绘。
影像匹配技术在摄影测量中是许多任务中一个关键部分，计算机可视化和影
响分析；一个关键的影响匹配技术现状的评估表明一般来说问题仍没有解决。
在大量影像匹配技术文档中，除了一些基本有意义的操作或其他影像分析算法，没有什么特别的发展。
最近，PhotoSynth变得众所周知由于其同时和自动化数以计百网络影像和其结合稀疏点云的派生。
虽然这是一个很有意义的发展，但是该方法的核心不是关于地表建模生成的影像匹配；目前还没有高质量密度和复杂的地表模型出现。
本文描述了影响匹配技术在摄影测量过去50年中的发展，演示了一些实际精度研究的结果，也提出了一些仍存在的关键性问题。
尽管自动化方法有很多优点，但是结果的精度仍不满意且在一些案例中相差甚远。
对更进一步提高和改革的急切需求是通过更强大的多遥感器运用，因此需要扩大信息频率或通过提高影像理解算法。
使用历史性影像和DEM差分进行地貌变形监测：
地理空间分析的时间维度
GeomorphicchangedetectionusinghistoricmapsandDEMdifferencingThetemporaldimensionofgeospatialanalysis
时间域是地貌映射和地理空间建模的重要维度。
传统的观点，时间可能被认为是概念上的第四维。
对于历史上的重建，连续快拍生成的可使用的地图或影像定义了一个空间多维数据集，但是时间分辨率往往是粗略的。
在地貌系统中历史性改变可由来自历史地图、航空或卫星影像或区域调查的实验数据的地理空间过程。
即使在静态模型中，时间离散的DEMs能用来识别地貌稳定性或改变，过去的动态，改变的过程和比率建立沉积物平衡。
GCD方法利用率将增加，由于全球改变的研究需要更深的地貌转变的历史性理解。
DoD将由其重要在地形改变控制或反映很多的关键流程地貌中。
在地貌中DoD方法的使用有可能增加了数据实用性的改善和历史性重建方法将变得越来越简单和精确。
在DoD中，应该考虑什么时候和怎样忽略改变，这些改变比一些不确定性测量更小。
在这个问题中的优化权衡能过滤掉错误的由于错误而不是改变的测量，与在高程中增加一个系统移除小的改变相对，这些改变在增加超过广泛的领域是将累积性的变大。
通过空间分布和累计误差大小的建模和联合来自多时间改变的误差，这有可能是空间的分布的可靠性在明显改变的地方的误差来决定和解释真正的地貌改变。
本文综述了在数字地形地图和DEMs中误差的潜在性资源。
尽管本文主要是方法的综述，但是在最后提出了三个主要例子来证明GCD使用从70到90年代延续的数据时期构建的DoDs。
三色堇服食极为昂贵的珍珠粉外，数十年常服御医的养巢秘方，即是其保持青春常驻的不二法门。
《笔花医镜》
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