1、长江三峡工程蓄水对链子崖危岩体稳定性影响分析
金枭豪 王刚
（中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051）
【摘要】长江三峡工程于2003年6月蓄水至135m，危岩体前缘被水淹没，防治工程受到严峻的考验。本文通过对链子崖危岩体在三峡工程蓄水前后监测资料分析、对比，评价三峡工程对危岩体的影响程度，评价危岩体的稳定性。
【关键词】链子崖危岩体 三峡工程 蓄水 稳定性 影响
1 概述
长江三峡链子崖危岩体位于湖北省秭归县屈原镇（原新滩镇）境内，与黄崖老崩塌体，新滩滑坡区及其他隐患区共同组成长江西陵峡崩滑隐患区。链子崖危岩体北端危岩高耸百米以上，俯视长江。总体呈近南北向分布，与长江呈60°～70°角斜交，南高北低，北宽南窄，崖顶向北西倾斜，坡角20°～30°，分布高程由南500m降至北临江180m。危岩体由下二叠统栖霞组灰岩夹数层薄层灰岩、页岩组成，其下为厚1.6～4.2m的马鞍山组煤层。危岩体内发育有30多条宽、大裂缝。山体被切割成3个大小不等的危岩区，Ⅰ区为T0—T6缝段；Ⅱ区为T7缝段；Ⅲ区为T8—T12缝段。
T8—T12缝危岩体，西部以T12缝（F3断裂）为界，南部以 T8-1-1缝为界，东、北两侧为临空陡崖，底部为马鞍山组煤系地层（R001），边界条件清晰。
按照边界条件、裂缝的控制性、变形特征及传统分解方案，将区内岩体划分为“五万方”危岩体、“七千方”滑体、T9—T11缝区岩体、T8—T9缝区岩体及雷劈石滑体等5个相对独立的工程地质块体。
长江三峡链子崖危岩体防治工程已于1999年竣工，通过危岩体多年监测资料分析，危岩体各缝段岩体变形已经趋于相对稳定；各缝间岩体变形已趋于相对稳定；岩体应力已经处于相对平衡状态（图1）。2003年6月长江三峡工程蓄水至135m，危岩体前缘被江水淹没，防治工程受到了严峻的考验。
2 三峡工程蓄水对危岩体稳定性的影响
2.1 “五万方”危岩体
2.1.1 岩体相对位移分析
“五万方”危岩体相对位移监测显示，各裂缝张合变形和位错变形都在监测仪器精度范围之内（0.1mm），表明岩体相对位移变形不明显。T13缝东端和T12缝崖下三角区是岩体比较破碎的部位，相对变形较大，但其变形极不规律，不能代表整个岩块的变形。从图2可以看出，块体间裂缝的张合、位错及垂向相对位移变形已经趋于稳定。变形趋势上，各月变形量一般都在仪器测量精度范围之内，变形是基本稳定的，三峡库区蓄水前后的变形量差别不大（图3）。
图1 链子崖危岩体裂缝分布及承重阻滑工程布置图
1.承重阻滑键；2.地表裂缝；3.平硐入口；4.深部位移监测钻孔
图2“五万方”三峡工程蓄水前后有关裂缝位移历时曲线
图3“五万方”三峡工程蓄水前后有关裂缝位移月变化量历时曲线
2.1.2 水平孔多点位移分析
“五万方”危岩体陡壁水平孔多点位移计监测资料（表1）分析三峡工程蓄水前后位移量基本上都在监测精度范围内，只是随季节变化而波动，这表明裂缝深部位移变形不明显，三峡工程蓄水对岩体变形影响不大。
表1 水平孔多点位移计监测数据月变化量统计表
2003年6月份三峡工程蓄水以来，水平孔各测点的变形规律及变形趋势未发生明显的改变，块体间的变形基本上趋于稳定（图4），这表明三峡工程蓄水对岩体变形影响不大。
图4“五万方”三峡工程蓄水前后水平孔SK2月变化量历时曲线
2.1.3 锚索测力计应力分析
“五万方”危岩体陡壁锚索监测资料分析得知，危岩体防治工程结束以后经过应力调整已经达到相对平衡状态。三峡工程蓄水前后监测资料显示每月的变化量不大，三峡库区蓄水前后岩体应力变化与趋势差异不大（图5）。
图5“五万方”三峡工程蓄水前后锚索测力计监测月变化量历时曲线
2.2 “七千方”滑体
“七千方”滑体的变形特征类似“五万方”锚固区岩体的“回弹”变形。“七千方”滑体相对位移监测资料（表2）可以看出三峡工程蓄水前后变形量、变形特征、变形趋势没有大的改变。“七千方”滑体已经趋于相对稳定（图6）。
表2 “七千方”滑体相对位移监测数据月变化量统计表
图6 “七千方”滑体三峡工程蓄水前后有关裂缝位移历时曲线
2.3 T9—T11缝区岩体
2.3.1 相对位移分析
T9—T11缝区内发育的主要为北东缘临陡崖的T10缝组。长期观测表明，T10缝组岩体裸露，其相对位移受环境温度影响明显，变形表现出较强的不规律性，再加之岩体比较破碎，裂缝切割深度较浅，所以监测数据不能代表该段岩体的整体变形。
2.3.2 岩体应力分析
T9—T11缝区岩体应力经过长时间调整已经处于相对稳定状态，2003年6月三峡库区蓄水对岩体应力有一定的影响，各监测点的应力变化在2003年6月都是减小（图7），并且又调整到相对稳定状态。这表明三峡工程蓄水对岩体应力平衡影响不大。
图7 T9—T11缝区岩体三峡工程蓄水前后应力变化历时曲线
2.4 T8—T9缝区岩体
2.4.1 相对位移分析
T8—T9缝区“老鹰嘴”岩块近几年来变形一直相对比较稳定（图8）；T8～T9缝区顺层蠕滑及下沉变形在三峡工程蓄水前后相差不明显（表3）。
图8 T8—T9缝区岩体三峡工程蓄水前后有关裂缝位移历时曲线
表3 T8—T9缝区相对位移监测点月变形量统计表
2.4.2 岩体应力分析
T8—T9缝区的岩体应力监测点在三峡工程蓄水以后岩体应力变化与 T9—T11缝区岩体变化特征相似，三峡工程蓄水期间应力减小，但不明显，应力通过特征已经达到相对平衡状态。
3 结语
防治工程结束后，“五万方”危岩体、T9—T11缝区岩体、T8—T9缝区岩体位移变形已经达到相对稳定的状态，三峡工程蓄水对危岩体稳定性影响不大，防治工程对危岩体的稳定性发挥了巨大的效力，岩体处于相对稳定状态。
参考文献
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2、遥感技术在地质灾害调查与监测中的应用
熊盛青 聂洪峰 杨金中
（中国国土资源航空物探遥感中心，北京，100083）
【摘要】遥感技术已成为区域地质灾害及其发育环境宏观调查的不可缺少的先进技术之一，在地震（活动性断裂）、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地质灾害的调查、监测和研究工作中已发挥了重要的作用。本文简要介绍近年来利用遥感技术进行地质灾害调查与监测的成果，并展望其发展趋势。
【关键词】地质灾害 遥感 影像 解译 综述
地质灾害是指在地球的发展演变过程中，由各种自然地质作用和人类活动所形成的灾害性地质事件（潘懋等，2002）。地质灾害包括突发性的，如火山、地震、崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等，也包括渐进性的，如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。现代航天技术和遥感技术的飞速发展不仅为地球资源与环境监测研究开辟了广阔的前景，而且为地质灾害的调查和研究提供了崭新的手段。长期以来，遥感技术已经成为对区域地质灾害及其发育环境宏观调查的不可缺少的先进技术，在地震（活动性断裂）、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地质灾害的调查、监测和研究工作中发挥了重要的作用，为山区大型工程建设的环境灾害调查及防灾减灾工作作出了重要贡献。
1 在斜坡地质灾害调查工作中的应用
1.1 斜坡地质灾害发育环境遥感调查
崩塌、滑坡、泥石流等斜坡地质灾害的分布发育主要受地形、地貌、地层岩性、地质构造、新构造活动、气象以及人为活动等多种因素的制约。要了解崩塌、滑坡、泥石流等斜坡地质灾害的区域分布规律，必须首先了解这些因素的空间分布特征。因此地质灾害发育环境的调查常常是斜坡地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流等）遥感调查的重要内容之一。
以滑坡为例。在遥感影像上，滑坡常常沿着地球应力形变的形迹——线性构造分布，并多产在不稳定物质覆盖的地区。期望通过遥感预测每一次滑坡的发生相当困难，但通过对不同时相遥感资料的对比分析，就可以对地表线性构造和不稳定物质覆盖区进行解译和判断，从而预测、圈定滑坡地质灾害易发区，对已发生的滑坡地质灾害进行调查。
在20世纪80年代初期，主要利用TM遥感影像，通过分析滑坡发育的地质环境、自然环境条件和社会经济环境条件等因素的影响、作用，间接研究、推断区域内滑坡发育的可能性；同时利用重点区域的1∶1万～1∶5万航空遥感影像，识别典型滑坡体，检验滑坡发育环境研究的正确性。
以三峡库区为例，原地质矿产部地质遥感中心（现中国国土资源航空物探遥感中心，以下简称航遥中心）先后开展了“长江三峡工程库区被淹城镇选址方案的遥感地质稳定性评价”
地矿部地质遥感中心.“长江三峡工程库区被淹城镇选址方案的遥感地质稳定性评价”研究报告.1986、“长江三峡工程前期论证阶段库岸稳定性研究”
地矿部地质遥感中心.“长江三峡工程前期论证阶段库岸稳定性研究”研究报告.1986、“长江三峡地区遥感信息的断裂构造解译及对坝区稳定性初步评价”
地矿部地质遥感中心.“长江三峡地区遥感信息的断裂构造解译及对坝区稳定性初步评价”研究报告.1986等工作，初步揭示了库区主要地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流）与地质环境发育的关系。荟萃1985年航摄的1:6万彩红外航片解译及地面摄影，结合工程地质勘查和试验资料编辑而成的《长江三峡滑坡崩塌》图集，精选了220余幅长江三峡地区大型滑坡、崩塌及变形体照片，以简要文字阐述了其所处的自然地质环境、形态结构特征和形成机制，并对稳定性做出了评价。研究认为，区域滑坡地质灾害的发生，多是老崩滑体受暴雨诱发或加载诱发两种类型复活的结果。2003年7月13日发生的湖北省秭归县千将坪滑坡，即是老滑坡体上的数个滑体为持续强降雨诱发复活的结果，其运动方式为高速厚层推移式滑动，滑距大于200m（王治华等，2003）。
1.2 斜坡地质灾害的遥感判译
在遥感影像上，通过人机交互解译的方式，进行斜坡地质灾害影像光谱、纹理、地形、地貌、覆盖植被等的分析，确定灾害体的分布位置、面积、产出的地质背景等属性，是斜坡地质灾害遥感调查的重要内容。长期以来，我国遥感工作者在崩塌、滑坡、泥石流的遥感解译方面积累了丰富的经验。航空立体像对（黑白、标准彩色、彩红外）已经广泛用于识别滑坡、崩塌、泥石流等灾害体和易发灾害的地带；卫星、雷达和侧向扫描测距系统更扩展了这些方面的能力。在目前的调查研究工作中，多采用航片、卫片相结合使用的方法，即采用不同时相的航片资料对滑坡、崩塌、泥石流个体进行室内解译和野外验证，采用卫片对其发生的地质背景进行解译。
以滑坡灾害的遥感解译为例。我国的滑坡解译技术是在近20年为山区大型工程服务中逐渐发展起来的，已经探索出一套较为合理的工作方法，即在充分收集和分析前人资料的基础上，采用以彩红外航片为主的遥感资料，通过室内解译与野外实地验证相结合的技术路线，进行滑坡灾害的调查与综合分析。以目视解译为主、计算机图像处理为辅，根据滑坡的形态特征（滑坡体、后壁、侧壁、滑坡台坎、滑舌等）在航空和卫星图像上判译、识别滑坡，制作滑坡等地质灾害分布图；根据滑坡发育的微地貌类型，判别滑坡的活动性。
1986年开展的“新滩滑坡遥感地质调查”
地矿部地质遥感中心.“新滩滑坡遥感地质调查”研究报告.1986工作通过对新滩地区不同时相、不同方法遥感图像（包括彩色航空影像、热红外扫描影像和机载侧视雷达图像）的判译，确定了滑坡发生前的影像先兆，详细划分了滑坡体的内部结构和岩性分区，并对滑坡发生时不同地段的位移矢量、运动方式等进行了详细研究、预测，从而为利用遥感技术进行滑坡研究提供了范例。利用2003年3月三峡库区135m高程水位临蓄水前的航摄图像，对秭归千将坪地区进行的滑坡遥感解译工作表明，千将坪滑坡为一覆盖投影面积约0.46km2、总体呈簸箕形的老滑坡。由于滑坡活动释放能量比较充分，目前整体趋于稳定，但千将坪滑坡东面斜坡上的老滑坡体，如果条件合适有可能复活（王治华等，2003），从而为区域滑坡预测指明了方向。
由于中国大型滑坡主要分布在强烈切割的中、高山区，例如岷江、大渡河、金沙江等高陡的深切河谷地带，地形高差变化较大，利用一般的卫星遥感影像进行遥感解译，必然存在因卫星投影性质形成的投影差。正射遥感影像地图是对遥感数字图像进行几何校正和投影差改正，并与数字化的简化地形图复合的一种新型遥感影像资料。近年来，航遥中心先后在金沙江、进藏公路和铁路沿线及长江三峡库区，利用具有地形要素的正射遥感影像地图，开展中等比例尺(1:5万～1∶20万）的地质灾害（以滑坡、泥石流为主）遥感调查工作，不仅基本查明了上述区域的滑坡、泥石流分布现状，而且提高了图像的解译精度和解译结果的正确性。滑坡、泥石流的遥感解译识别准确率在90%以上。
2003年3月，航遥中心在三峡库区成功获取了135m高程水位临蓄水前的航摄资料，制作了三峡库区（宜昌—江津）1∶5万航空遥感图像，目前正制作三峡库区1:5万及重点城镇1:1万正射遥感影像地图。这项工作的开展，不仅为库区灾害遥感调查提供有准确地理坐标、反映库区135m水位临蓄水前状况的图像，而且通过对比以前获得的和即将获得的航空遥感影像，进行蓄水前后的库区地质灾害状况遥感动态调查，将为三峡库区灾害评价与灾害防治提供灾害与地质环境基础数据。
2 在土地荒漠化调查与监测中的应用
土地是人类赖以生存的基础。但由于人类对土地资源的过度开发利用，天然植被减少以及某些自然因素的作用，土地荒漠化现象不断加剧。目前，我国荒漠化土地面积为262.2万km2，每年因荒漠化而造成的经济损失达541亿元；与此同时，我国沙质荒漠化土地仍以2460km2/a的速度扩展（潘懋等，2002）。进行土地荒漠化的动态监测，及时采取防治措施，已经成为当前一项紧迫的任务。
遥感技术具有信息量大、观测范围广、精度高和速度快的特点，其强实时性和动态性更是传统的资源环境监测和预报方法难以比拟的。近20年来，在中国北方荒漠化的形成机制、发展过程、分布规律和演变趋势和西南岩溶石山地区的石漠化调查与监测等研究工作中，遥感技术发挥了重要作用（潘懋等，2002）；利用反映植被覆盖度和生长状况差异的比值植被指数（RVI）方法，通过石漠化面积占研究区总面积百分比、石漠化年均变化面积占研究区总面积百分比、地表植被覆盖度等的调查，航遥中心在广西、贵州的一些石漠化监测区进行了卓有成效的工作。以贵州普定县蒙铺河监测区为例
中国国土资源航空物探遥感中心.“西南岩溶石山重点地区遥感动态监测”研究报告.2004，在蒙铺河监测区45.62km2的土地上，石漠化面积达26.19km2，占总面积的58%。其中，重度石漠化面积12.87km2，中度石漠化面积7.14km2，轻度石漠化面积6.18km2，而无石漠化面积仅为2.22km2。随着地形坡度的增大，石漠化面积有增大的趋势；而且当坡度大于15°时，这一趋势尤为显著（表1）。
表1 不同坡度类型石漠化分布面积一览表单位：km2
地质灾害调查与监测技术方法论文集
3 在地震研究（活动性断裂）中的应用
20世纪70年代以来，遥感技术在地震地质、区域构造稳定性及工程地震、现代构造应力场及地震形成机制和震害调查等方面得到了广泛的应用。国家地震局先后主编的《中国卫星影像地震构造判读图》（1∶400万）、《中国活动构造典型卫星影像集》、《遥感地震地质文集》、《中国主要活动断裂带卫星图像集》等一系列资料即是明证。
以活动性断裂的调查为例。地震是地壳内部应力积累和突然释放，地壳破裂活动的一种表现形式。地质灾害通常是地壳内部应力聚散时影响地壳表层的反映。而地表活动性构造则是地球应力形变的形迹，是深部的、隐伏的活动构造在浅表部位的显示。查明区域活动性构造的分布，常常是区域地质灾害调查工作中的首要内容。
一般而言，在遥感影像上，活动性线性构造常常具有如下解译标志（王瑞雪，1997；杨金中等，2003）：
（1）差异性影像色调、影像结构单元的界线、色带异常。
（2）山脉、河谷、山间平原甚至海沟的错位、扭曲和变形。
（3）现代河流水系直线状、格状展布，地下水的局部异常、泉水成串出现，地表土壤含水异常，河流的急转弯、同步拐点，河流改道、断流，河流陡缓、曲直剧变，湖泊的线状排布延伸及其扭曲。
（4）现代沉积盆地线状排布延伸及其扭曲，近代沉积中心的线状展布、线状边界。
（5）新生代火山口成串展布。
（6）差异性地貌单元、水系类型的急剧变化异常带、线状延伸的陡崖、断层三角面等构造地貌，洪积扇（裙）的线状排布及其复合叠加，现代沉积物（层）的再破裂、位错及褶皱。
（7）现代地震活动带及地震地貌线状展布带。近年来，在公路和铁路的勘测设计、核电站选址、水电工程建设等的前期工作中，利用遥感技术进行活动断裂的解译，已经成为工程近场区烈度复核、地震危险性判定、地震小区划和现代构造应力场研究中必不可少的内容。
4 在突发性地质灾害监测与评估中的应用
地质灾害作用过程属于一种自然地质现象，它不仅给人类生命安全带来威胁，而且对财产、环境、资源等具有破坏性。我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，灾种类型多、发生频率高、分布地域广、灾害损失大。以滑坡为例，在过去的20多年里，我国相继发生了一系列重大滑坡事件，如重庆市云阳县鸡扒子滑坡、湖北盐池河磷矿岩崩、甘肃洒勒山滑坡、湖北新滩滑坡、重庆溪口滑坡、西藏易贡滑坡、湖北秭归千将坪滑坡等。这些滑坡灾害事件均造成了重大的人员伤亡或经济损失，并造成严重的环境影响。就我国地质灾害发生的区域性和多发性特点以及我国国民经济总体水平不高的状况而言，我国不可能有足够的经济力量和技术力量对有潜在危险的地质灾害点进行全面的工程治理。因此，作为地质灾害综合防治的一条有效途径，就是开展地质灾害预测预报和风险区划，为国土规划、减灾救灾、灾害管理与决策提供可靠依据；对危害性严重的地质灾害点加强监测预报，避免重大地质灾害事件的发生。遥感技术无疑会在这一工作中发挥重要作用。
2000年4月9日，西藏自治区林芝地区波密县易贡藏布下游左岸札木弄沟发生特大型山体滑坡，滑坡堆积体截断了易贡藏布，使原先呈网状的易贡湖面积迅速扩大。王治华等（2000, 2001）利用多时相、多平台的卫星遥感数据和数字高程模型，对易贡湖的变化情况进行了监测，快速获取了各时相的湖水面积、水位和水量，并对洪水的溃绝时间进行了预测。研究结果与现场调查结果基本一致，显示了利用遥感数据进行地质灾害定量监测的可行性。
2003年2月24日上午10时03分，新疆维吾尔自治区巴楚、伽师地区发生6.8级强烈地震，人民的生命财产遭受严重损失。为落实国务院关于做好巴楚、伽师地震灾区损失评估工作的要求，航遥中心于2003年2月28日至3月10日完成了巴楚、伽师地区彩色航空遥感摄影工作，制作了地震灾区航空遥感正射影像图，为地震灾区损失评估工作提供了基础资料。
5 地质灾害遥感技术的发展趋势
（1）航空遥感技术的发展将为地质灾害调查与监测提供有力的技术支撑。近年来，航空遥感技术得到了飞速发展，高精度航空定位定向系统（简称 POS系统）、机载激光扫描系统和数字航空摄影等技术将在地质灾害调查与监测工作中发挥重要作用。POS系统集差分 GPS技术和惯导技术于一体，在航空遥感影像获取的同时，同步记录传感器的三维空间信息及三轴姿态信息，即影像数据的外方位元素，从而能够大大地减少，乃至无需地面控制就能直接进行航空影像的空间地理定位，为航空影像的进一步应用提供了十分快速、便捷的技术手段。尤其是在崇山峻岭、戈壁荒漠、沼泽、滩涂、灾害频发区等难以通行区和边境等难以抵达的地区，采用 POS系统进行直接空间地理定位将是惟一行之有效的方法。机载激光扫描系统是一种采用激光测距技术直接从飞机平台上获取地物空间位置信息的精密设备。系统主要由 GPS+IMU、激光扫描仪、电视摄像机组成。系统通过发射激光束，对目标地物进行扫描，并接收地物的回波信息。对扫描回波信息用专门的软件处理后即可获得地表的DEM、DTM及地表面模型。这些模型数据可广泛应用于林业资源调查、矿业、灾害、城市3D重建等领域。综合利用POS系统和机载激光扫描系统，可以迅速获取地质灾害发生区的航空影像资料，制作正射影像图和三维仿真影像，为地质灾害的监测和灾情评估工作提供基础资料。
（2）随着高分辨率遥感技术的商业化，对滑坡体等地质灾害的动态监测将成为国土资源大调查地质灾害预测预警工程中的重要研究内容。在以前的研究中，关于滑坡体大比例尺（1:5000～1:2000）遥感解译工作和不同时相下某一滑坡体的变化情况的研究几乎处于空白状态。高分辨率遥感技术的商业化将地质灾害遥感预测预警工作带入一个新的时代。通过不同时相高分辨率遥感影像资料的对比分析，我们将可以对一些重点地质灾害体进行监测，通过变化信息的提取，及时进行地质灾害的预测预警工作。
（3）随着干涉雷达技术的日益成熟，滑坡体的地表细微变化将得到有效监测。干涉雷达是近几年发展起来的用于探测地表细微变化的遥感新技术。该技术利用电磁波的相干原理，在一定时间间隔内对同一地物进行两次平行观测，获取其复图像对。如果目标物与天线的几何关系发生变化，则会在复图像对产生相位差，形成干涉图像。通过理论计算，可以精确地测出图像上每一点的三维位置，提取变化信息。该技术的测量精度达到厘米级，将在地质灾害监测、地壳形变探测等方面发挥重要作用。
（4）地质灾害的经济危险性评估将成为滑坡发育环境遥感调查的重要内容。在以往的研究工作中，地质灾害发育环境遥感调查多侧重于地质灾害与线性构造、岩性、水文地质条件等关系的研究，对场区人文条件变化与滑坡关系等方面研究偏少。随着可持续发展战略的实施，人与环境的协调发展成为当代中国经济和社会建设的主旋律。对地质灾害发育区进行地质灾害经济危险性评估，将成为地质灾害发育环境遥感调查的重点。
（5）“数字滑坡”等地质灾害研究新技术将得到迅速发展。利用“3S”（RS、GIS、GPS）技术，快速获取基础资料，并结合地质、地形、钻探、物探等地面、地下调查资料，形成滑坡等地质灾害的三维空间表达，并以此为基础进行地质灾害的相关分析，将成为今后一段时间内地质灾害遥感技术的重要研究内容。
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3、滑坡和崩塌监测
一、监测项目
滑坡和崩塌的监测项目包括地表变形、地下变形以及影响滑坡产生和判别滑坡发生的一些相关因素，包括地下水动态、地声、岩土体含水率、岩石压力、人类活动、宏观地质现象和气象等(表7-1)。
表7-1 滑坡崩塌监测要素及技术方法
二、监测频率
滑坡和崩塌自动化监测一般每天1次，必要时(如强降雨期间)可加密。
滑坡和崩塌人工监测一般每月2～3次，必要时(如强降雨期间)可加密。
三、监测成果应用案例
1985年6月12日凌晨3时45分至4时20分发生的新滩滑坡是成功根据监测数据预测滑坡灾害的典型案例。新滩滑坡位于湖北省秭归县，处于长江三峡之西陵峡上段兵书宝剑峡出口处，因多次岩崩而形成险滩。湖北省西陵峡岩崩调查工作处从1970年成立以来，科技人员一直坚持在高山峡谷现场进行多方面的考察调研工作；1977～1982年7月在工作区内布设了4条视(水)准线，计12个变形点；1983年后，在监测结果和现场调查资料中均发现异常，随即向上级报告了险情。至1985年6月11日，当现场调查和位移监测资料十分有力地说明大滑动即将来临，临滑前兆非常明显时，岩崩调查工作处立即向湖北省科委和长江流域规划办公室发出了险情告急。仅隔11h，便发生了震惊中外的大滑坡。由于预报及时，撤离措施果断有效，新滩镇475户居民1371人无一人伤亡，将一场毁灭性的地质灾害带来的经济损失和人员伤亡减小到了最低程度。
4、系统运动的混沌性与滑坡可预报性
一、引言
根据NDS吸引子概念［26］，我们可以把长期的滑坡观测时间序列作为滑坡演化动力学模型的解来重建滑坡系统动力学，从系统运动轨道的发散速率确定可预报时间尺度。用这种方法，能够避开准确描述滑坡演化动力学方程和求解的难题。
二、理论基础
1.可预报性的测度
把滑坡演化过程看作一个非线性动力学系统（NDS）。滑坡NDS包括n个相互关联的分量xi，i=1，2，…，n。对一个具体系统，这些分量可能包含描述构造、岩性和水文等条件的不同因素或变量。设滑坡孕育动力系统有如下形式：
非线性岩土力学基础
动力系统的时间演化，由n 个变量（x1，x2，…，xn）构成的n 维相空间轨道x（t）=［x1（t），x2（t），…，xn（t）］描述。如果滑坡动力系统是混沌的，那么它应该满足［27］：①存在非整的吸引子维数；②至少它的最大 Lyapunov 指数大于零。
初始时刻t0的状态用相空间上的一点x0=［x1（t0），x2（t0），…，xn（t0）］表示，而x0+δx表示另一个状态，δx表示小偏差。δx在相空间上的时间演化受下列线性微分方程组控制，即
非线性岩土力学基础
式中，Aij是式（4-5）右端Jacobi 矩阵的元素，它的表达式为：
非线性岩土力学基础
Jacobi 矩阵的特征值在一段长时间内的平均值，可依其大小排列为：
L1≥ L2≥…≥ Ln （4-7）
式中，
非线性岩土力学基础
式（4-7）称为Lyapunov指数谱。如果时间相对长，式（4-8）可重写为如下表达式：
δxi=eLitδxi（0），（i=1，2，…，n） （4-9）
由式（4-9）可知，Lyapunov指数实际上给出了在相空间中，系统状态误差沿特征向量方向的指数增长率。如果状态误差随时间不断增长，那么该系统的长期行为是不可预报的，反之是可预报的，所以通过Lyapunov指数可度量系统的可预报性。
在三维相空间中，定常吸引子、周期吸引子、拟周期吸引子和混沌吸引子的三个Lya-punov指数符号（Wolf et al.，1985［27］）分别为：（-，-，-），（0，-，-），（0，0，-）和（+，0，-）。可见只有混沌吸引子至少有L1＞0，这是它与其他吸引子不同的标志，用它可以判断系统是否处于混沌状态。
所有正的Lyapunov指数之和为：
非线性岩土力学基础
称为Kolmogorov熵［28］，表征一个物理系统的信息平均产生率。1/h表示系统的状态误差增长一倍需要的时间，称为系统的平均可预报时间尺度。显然，这个量对滑坡预报研究很有价值。
2.可预报时间尺度的计算方法
对大多数滑坡系统，其动力学方程的具体表达式至今难以写出，所以直接计算h比较困难。然而，从NDS理论知道，从单一动力学变量的时间序列中，可提取其他动力学变量的信息。应用时序数据重建相空间的方法［29］，可方便地计算h的下限——二阶Renyi熵h2。
在m维空间中的两个点可定义为：
xm（ti）=［x（ti），x（ti+Δt），…，x（ti+（m-1）Δt）］ （4-11）
xm（tj）=［x（tj），x（tj+Δt），…，x（tj+（m-1）Δt）］ （4-12）
式中，Δt为时间间隔，且 ti-tj＞Δt。记这一点对的距离为rij，对给定的阈值r，rij＜r的点对在序列的总时间点数N中共有：
非线性岩土力学基础
式中，θ为 Heaviside函数，即
非线性岩土力学基础
标准化的关联函数为：
非线性岩土力学基础
当N足够大和r很小时，应用如下标度率［29］：
Cm（r）≈rd2e-mh2Δt （4-16）
来计算：
非线性岩土力学基础
非线性岩土力学基础
式中，d2和h2分别为吸引子的关联维数和二阶Renyi熵；k为正整数。若随相空间维数m的升高，d2趋于一个极限值，则由时间序列描述的系统存在一个吸引子，刚达到极限值的d2是该吸引子的维数，相应的m值是描述系统动力学行为所需的最少状态变量个数。若随m增大，d2也增大或呈随机变化，则表明所讨论的系统是一个非确定性的随机系统，具有完全不可预报性。
计算维数d2时，可能出现以下几种情况：
1）d2=m。这种情况对应于噪声序列，具有完全不可预报性。
2）d2=1或d2=2。这种情况表明时间序列是一种周期或准周期振荡序列，具有完全可预报性。
3）d2＞2或d2不为整数。这表明时间序列具有混沌性，必须考虑满足某种精度要求的可预报时间尺度。
因为h2比h容易得到，而且一些实例说明h2是h的很好估计［28］，故可把
T=1/h2 （4-19）
作为可预报时间尺度。由NDS理论知道，d2越大，系统的混沌程度越强。
三、实例分析
1.龙西新滑坡
黄河龙羊峡龙西新滑坡发生于1986年1月25日。这是一个体积为150 × 104m3的平面滑动型滑坡。滑坡体由第四纪黏土和砂土组成，滑前位移时序观测数据如图4-10所示。
图4-10 龙羊峡龙西新滑坡位移观测序列［17］
图4-11 龙西新滑坡logCm（r）-logr关系图
根据上述方法，对图4-10的数据进行处理。具有等时间间隔（15天）的数据个数N=72。当m=2～6且Δt=3时，logCm（r）-logr的关系图如图4-11所示。根据曲线线性段斜率，可计算d2，然后考察d2随m的增加是否趋于极限，就可以确定吸引子属性和其维数。
由图4-12可知，当m=3时，分维值达到极限值d2=2.63。这说明，龙西新滑坡的演化已处于一个混沌吸引子上。这意味着描述该滑坡的动力学行为至少需要3个独立的状态变量，即建模时至少需要3个不同的观测序列。
图4-12 龙西新滑坡关联维数d2与相空间维数m关系
由于龙西新滑坡存在混沌吸引子，因此可确定它的平均可预报时间尺度。当m从3增加到5时，h2的变化范围为0.22～0.32，其平均值为0.27，可确定该滑坡的平均可预报时间尺度为T=15/0.27≈56 days。这说明在1986.1～1986.2.26之间可进行确定性预测，预测误差的增长量将小于一倍；在此时间范围外，预测误差将变得很大，确定性的预测已没有实际意义。
此外，改变Δt值再计算h2，发现h2变化不大，即Δt对h2影响不大，这表明确定的龙西新滑坡可预报时间尺度可信。
2.新滩滑坡
1985年6月12日凌晨，在湖北省秭归县新滩镇一带，发生了总方量达2000万m3的新滩滑坡，该滑坡为沿基岩接触面滑动的松散堆积体滑坡。在坡体中部A3观测点的实测位移-时间曲线如图4-13所示，该曲线随时间呈增长趋势。
同理，应用如上分析方法，可计算得到新滩滑坡的关联维数与可预报时间尺度分别为1.662与5.2月（如图4-14和4-15所示）。这也说明新滩滑坡的演化行为是混沌的，但其混沌程度比龙西新滑坡要弱。
图4-13 新滩滑坡A3测点在1979.4.1～1985.1.1间的位移观测序列［17］
图4-14 新滩滑坡lnCm（r）-lnr关系图
图4-15 新滩滑坡关联维数d2与相空间维数m关系图
四、滑坡长期预报、中期预报与临滑预报的可行性分析
在力学中我们已经讨论了许多确定性系统，例如，根据牛顿力学，利用一组确定性方程和初始条件能够预测天体的运动，这是一种确定性预测。基于这种成功的鼓舞，多数人认为：只要能获得足够多的观测信息，从原理上说任何预测都能做到确定性的。然而当系统稍微复杂时，预测问题不是如此简单。Nussbaum（Turcotte，1997［11］）用两个滑块组成的模型模拟了地震过程，模拟结果表明：尽管模型的控制方程是确定性的，但在给定的某些参数条件下，会出现块体的随机运动。这证实了简单的确定性系统也能产生随机行为——混沌。显然，系统的物理规律不总是确定性的，随机现象也有其物理基础。对复杂的滑坡系统，如果它的动力学行为是完全确定性的，那么任何滑坡都能被准确预测，但事实绝非如此。例如，包括湖北盐池河山崩与甘肃洒勒山滑坡在内的许多滑坡都没有提前预报，即使滑坡后的验证预测也不能达到较高的精度，这都说明了某些滑坡具有内在随机性（混沌）。混沌发生时，应该限制可预报时间尺度，一旦超过了该尺度，混沌对滑坡预测有显著影响。换句话说，确定性预测不能没有任何时间限制地进行，应该具有一定的可预报时间尺度。
1.长期预报
长期预报指从滑坡演化的线性阶段（减速蠕变）开始后预测滑坡发生时间。从NDS理论知道，当系统远离失稳态时，滑坡系统大多处于无序状态，混沌对滑坡未来的演化影响很大，即系统的长期行为不能被准确预测。
2.中期预报
中期预报指从滑坡演化的非线性阶段（等速蠕变）开始后预测滑坡发生时间。在此阶段，混沌的影响开始明显增长，在可预报时间尺度范围内，可以进行确定性预测。如果滑坡发生在此时间尺度范围内，预测误差可能较小，否则将会很大。总之，中期预报具有很强的不确定性。
3.临滑预报
临滑预报指当滑坡体处于极不稳定状态（加速蠕变）时，开始预测滑坡发生时间。在此阶段，早期在滑坡演化中存在的随机和难以察觉的内部因素及触发因素等变得更明显了，容易被观测到。我们能够把它们作为初始条件的一部分来推断即将发生的滑坡。NDS理论、岩石破坏试验与地震数据分析［30］都说明，岩体失稳过程是一降维、有序过程，因此可以推断，失稳前滑坡系统的有序度将增加、混沌性将减弱。再者，由于预测时间范围较短，混沌的影响可以忽略，因此，临滑预报能够相对准确地作出。例如，新滩滑坡的成功预报就是根据临滑前的前兆破坏现象作出的。
我们认为，确定性预测与非确定预测的结合将是滑坡预报研究的一个新特点，加强中期预报研究、重点突破临滑预报问题，将是目前和将来的主要研究课题。
5、开展灾害学研究保障人类生存与发展
摘要灾害是人类面临的最严重的威胁。本文简要列述了各类灾害对国民经济建设和人类生存的危害性，论述了灾害的分类和体系特征，探讨了灾害形成的科学机理，强调了开展多学科、大体系研究的重要意义。同时结合国土环境遥感调查，提出了开展灾害学研究、监测防御、减灾抗祸的对策和建议，以期发挥现代地球科学理论与遥感技术的潜力，为促进灾害学的研究、保障人类更好地生存与发展作出贡献。
关键词灾害学;灾害分类与灾害系列;灾害地球动力学;灾害监测与预报;灾害防御体系;减灾措施
一、灾害是人类面临的最严重的威胁和最严峻的挑战
我国疆域辽阔，自然环境条件复杂，自然灾害及其导引出的生态环境和社会灾害类型多样，这些灾害频繁不断地冲击人类社会，给人们的生命财产带来难以估量的损失。近年来的人类社会发展战略研究表明，尽管存在着资源、能源、环境和人口危机等严重问题，但随着科学技术的发展和社会的进步，这些问题都会得到调节和缓解。唯独自然灾害及其引发的社会灾害，鉴于科学技术发展水平的局限，目前多数尚不能预测，更无法避免。在全球范围内，甚至在我国海陆疆域内，自然灾害几乎是年年有、月月有、天天有，给人类留下惨重的教训，且隐伏着毁灭性的潜在威胁。
灾害是天体、地球各种能量-物质运动在生态圈的客观伴生现象，是不以人们的意志为转移的。从地质历史时期起，生物界就曾多次发生全球性、区域性和局部性的灾难和绝灭。仅以近25亿年的地球历史追析，差不多每隔2600万年，就有一次全球性的严重灾变发生。从生物出现后，这种周期性的灾变都留下了古地理、古生物记录，最近一次就是中生代末期恐龙世界的绝灭。人类出现后的200万年、50万年及近万年以来的记录就更详细了。近年来古人类学、考古学的大量研究和发现表明，古人类同样经历了多次局部性的绝灭和灾难，延续至今的群落只是其中极少的几个，绝大多数都断绝了延续。进入人类文化历史时期以来，诸如大西洲的沉没、玛雅文化的绝灭、四五千年前的全球性洪荒与诺亚方舟、大禹治水、意大利庞培城毁于火山喷发、印度死丘遗址、通古斯大爆炸、文化古城的沉入海底及已证实的数百上千个古人类群落的沦亡泯没等，均表明了灾害在人类发展史中的重要作用。
据近年来的统计，每年全球灾害数千起，重大灾害数十起，直接经济损失达数千亿美元。美国每年因火灾、地震、海岸带灾害、滑坡、火山等灾害的损失总值达35亿～40亿美元。中国公元前180年至公元1949年，旱、涝、飓风、地震、寒、疫、饥荒7大自然灾害死亡人数在万人以上的共发生220起，死亡总数约3.17亿人。据联合国统计，20世纪1986年以来全世界死于天灾的人数已高达450万人之多，超过了两次世界大战死亡人数的总和。
旱、涝、风暴、高温、奇寒等自然灾害，全球每年平均损失约400亿美元。1987年，美国中西部33个州、1500个县出现了50年来最严重的干旱灾害。1968～1984年，非洲因干旱死亡200万人，受灾人数达2000万。1972～1973年，非洲撒哈拉沙漠南缘的萨赫勒地区持续两年干旱，夺去了20万～40万人的生命。1982～1984年，非洲干旱加剧，范围扩大，34个国家遭灾，24个国家发生饥荒，1.5亿～1.85亿人受到严重饥饿的威胁，成为非洲近代史上最大的历史事件，损失相当于一次世界大战。公元前2000年时，撒哈拉地区曾经是雨量充沛、水草茂盛、野生动植物繁衍、生机盎然的地方，曾几何时，竟成了一片荒凉的不毛之地。在中国历史上，死亡万人以上的干旱有24次。近200年来，占我国陆地47%的干旱、半干旱地区，旱灾频率加快了20%。华北平原2万年前也是河流纵横、湖泊满布、水草丰盛、树木丛生、动物繁衍的滨海森林草原，现在海水远去，干旱近逼，风沙盐碱危害降临。
与干旱化同时，一些地区则在遭受暴雨、洪涝的冲击，中国河南出现了“天漏如注”的“75·8”特大洪涝，孟加拉国也连年洪涝。1987年夏季，中国公路水毁事故频繁，冲毁桥梁1301座，涵洞14103个，路基8139km，道路13978km，直接经济损失在5亿元以上。
每年约有百余次强风暴发生，其能量之大、破坏之强烈十分惊人。一个中等的台风，其能量是1949年比尼基水下原子弹爆炸当量的250倍，全球年损失约2000亿美元，约等于全世界军费总和的2/5。
近年来世界性气候异常引起了人们的重视，1987年6月上旬，印度北部邦气温高达49.0℃，埃及、意大利、美国、希腊、中国很多地方出现40℃以上的持续高温天气。挪威北极圈附近气温高达35.3℃。6月21日，芬兰北极城罗瓦涅气温高出历年平均气温20多度，成为欧洲最热的城市。
水土流失波及全球陆地面积的35%，年总流失量230亿t，每年约有21万km2的耕地沦为荒地，500万～700万hm2变为沙漠，粮食减产12%～21%，年损失260亿美元。我国黄土高原每年水土流失16亿t，全国每年流失50亿t，破坏耕地3666.3km2，相当于一个上海市的面积。每年流失的氮磷钾总量等于中国化肥的总产量。中国现有沙漠110万km2，平均每天有4.7km2耕地变成沙漠。土壤沙化也很普遍。
日本每年因滑坡、泥石流造成的直接经济损失约15亿美元，意大利约11.4亿美元。秘鲁瓦斯卡兰山和苏联塔吉克的滑坡、泥石流造成的伤亡都在万人以上。1963年维埃特水库因泥石流崩溃，死亡4000人。在中国，由于占陆地总面积约65%的山区、丘陵区的生态环境急剧恶化，尤其是其中9.7%的生态脆弱带，崩塌、滑坡、泥石流频繁危害，损失也很严重。例如宝鸡-天水铁路沿线，成都-昆明铁路沿线，长江三峡的鸡扒子，新滩和川藏公路等都是滑坡的高发区。据四川省的不完全统计，20世纪80年代前8年共发生崩塌、滑坡、泥石流12万处，死2000人，伤近万人，危及120个城镇，直接经济损失31亿元。此外，云南省已知有重大滑坡、崩塌、泥石流1414处。
亚洲-太平洋地区，每年因火山爆发平均死亡2500人，经济损失10亿～15亿美元。全球每年发生海底火山爆发及海啸数百次，火山爆发50座，喷发的岩浆、石块、灰尘、气体上百万吨。1669年，西西里埃特纳火山爆发，毁卡达尼亚城，死2万多人。1783年，冰岛斯卡普塔火山爆发，死去全国人口的1/5。1792年，日本云仙岳火山喷发，死10452人。1815年，印度尼西亚坦博拉火山爆发，引起强烈海啸、风暴潮，死1.2万人。1883年，喀拉喀托火山爆发，在海底炸出了一个直径10km、深335m的大坑。1902年，西印度群岛培奈火山爆发，几分钟内就死亡3万余人。1980年，圣海伦火山爆发，能量达1000万t级。1985年11月13日，哥伦比亚鲁依斯火山爆发，死2万余人。估计全球海洋部分还有1500～1800座活火山和隐火山热点，会引起地震、火山、海啸、风暴潮、热旋涡和台风。最近苏联科学家在大西洋上的诺瓦斯科夏半岛附近，观测记录到海面以下3000m处的大型强烈的水下海洋风暴，以比陆地飓风(速度104km/h)更大的速度，持续旋转了10天以上。海域的风暴潮、深水旋涡和海啸，大气层中的飓风、台风和晴空湍流，经常导致灾害性的海空难事件，其中龙卷风每年就有1000次左右，死亡2万～3万人，损失数亿美元。
全球每年发生地震5万次，亚洲-太平洋地区近800年来的28次大地震，共死亡264.55万人，经济损失1325亿美元。中国有3次死亡几十万人以上的大地震，死亡约150万人。20世纪以来，全球共发生7级以上地震1272次，其中10%发生在中国，人员伤亡占50%。
森林植被在加速缩减，每年约减少1.67万km2。热带森林已丧失40%，每年约丧失11万～15万km2。
森林火灾全球每年约发生20万起。1987年北美、黑龙江—外贝加尔的森林火灾，1988年美国黄石公园地区的森林火灾，损失是惊人的。1988年5月，仅加拿大就发生森林火灾5000余起，直接经济损失1.6亿美元，投入森林防火的费用每年达2.2亿美元。1988年美国发生森林火灾66895起，毁林2000km2，经济损失约2.5亿美元。其他火灾也相当严重，1987年我国发生各类火灾32053起，死2411人，伤4009人，直接经济损失8.05亿元，平均每天损失221万元。1988年1～6月份，发生火灾16005起，死1259人，伤1661人，直接经济损失1.49亿元。
此外，我国每年因煤炭自燃要损失好煤近2亿t。
生物灾害也很严重，蝗虫、鼠类、松毛虫等灾害经常发生。中国鼠类估计有30亿只，年损失粮食150亿kg。青海草原鼠害面积达5.3万km2，每年损失的草产量可放养牛羊400万只。中世纪鼠疫曾夺去欧洲1/4的人口，中国也有区域性大批人口死亡。前两年河南商丘地区大蛋蛾危害泡桐，损失3亿元。松毛虫每年造成的林木损失价值约1.85亿元。
煤、石油及工业生产每年向大气层排放CO250亿t，大气中CO2的浓度比30年前增加了23%，硫氧化物、氮氧化物大量增加，森林、海洋的自净能力降低，酸雨危害日益扩大，年经济损失约2000亿美元。由于臭氧层遭到破坏，预计在今后50年内，气温将上升2～4℃，全球气候也将发生急剧变化，海平面将上升20～160cm，海岸将普遍内移。
全球每年排放污水4200亿m3，污染淡水55000亿m3，占淡水总量的14%，使18亿人无好水饮用。由于水质恶化，全球每年患病的有300万人，死亡2.5万人。中国因水污染和农作物污染造成的年经济损失约200亿～300亿元。
生产建设废弃物的占地也达到了灾难性的程度，我国煤矸石占地约900km2，金属矿及工业废渣占地6920km2，城市垃圾占地6666km2。
在我国地面塌陷也在不断发生，全国已发现各类塌陷区530处，塌坑十几万处。煤矿塌陷也很广泛，占地约13332km2。
地面沉降及地裂缝已危及200多个城镇。1921年以来，上海地面沉降局部达3.14m，天津的沉降也在2m左右。
本世纪以来，工程技术性灾难也因其自然背景和工程失误接连发生。1907年加拿大魁北克大桥坍塌。1912年泰坦尼克号巨型客轮被冰山撞击沉没。数百起海空罹难、化学及核工厂泄漏事故等，都有特定的地球动力学背景。
灾害性工业事故也在增加。全世界每年因工伤死亡8万人，平均每3分钟死1个人。1980～1985年美国发生严重工业事故6928起，平均每天5起。中国1987年发生工业事故3617起，平均每天10起。1987年，全世界因空难死亡1171人。全世界每年因交通事故死亡35万～42万人。美国1980年死于车祸的人数竟超过了十年侵越战争的死亡总数。中国每年平均发生交通事故23.56万起，死44650人，伤95080人，直接经济损失17.24亿元。
近年来全球性水、旱、地震、火山等灾害又进入了一个新的活动期。以1986年为例，1月低温、奇寒、暴风雪袭击北欧诸国，意大利、西班牙和法国发生大量滑坡、泥石流和洪涝灾害;2月11日大风、暴雪冲击大西洋两岸，2月20日美国加利福尼亚发生大洪水;3月份全球出现多处几十年不遇的低温奇寒，非洲出现大旱和蝗灾，法国出现严重干旱、火灾纷起、农业减产2/3，3月底孟加拉国发生大风暴，冰雹、暴雨成灾;4月20日斯里兰卡大坝决口，孟加拉客轮因大风暴沉没，4月下旬中国江西发生内陆强龙卷风暴，冰雹、暴雨成灾，4月底墨西哥城连续发生大地震;5月10日中国广东30个县遭受风暴、雨涝;7月辽河大洪灾;继1月19日硫磺岛附近海底火山爆发之后，9月14日意大利埃特纳火山爆发。此外，该年海空罹难事故特多，美国航天飞机失事、大力神火箭升空爆毁，苏联发生核电站事故，非洲发生火山毒气，印度发生化学泄漏等。1987年后半年，中国报道的灾害事件390起，估计全球约发生4800起，即每月800宗左右。除了这些自然灾害之外，还导引出一系列的社会灾害。随着地球动力活动的活跃、人口的增加、活动范围的扩展，受灾人口日益扩大，20世纪60年代世界受洪水灾害的人数为每年520万人，70年代增加到每年1540万人;旱灾受害人口60年代每年为1850万人，70年代猛增到年2440万人。据此可以预料，21世纪的灾害仍是人类面临的最大威胁，仍要付出巨大的代价并给予极大的关注。
从某种意义上讲，一部五六千年的人类文明史，同时也是一部人类蒙受自然-社会灾变的灾难史，人类历史实质上是一部人类与灾害搏斗的血泪史。据估计，有史以来人类社会创造的物质财富和生命的一半夭损于各类灾害，损失可谓大矣。当今世界每年直接、间接的灾害损失，约等于全球军费的总和，即5000亿美元。中国每年的灾害损失约500亿～600亿元。这足以说明联合国组织“国际减轻自然灾害十年”计划和积极倡导开展灾害学研究的重大意义。
二、创建灾害学大体系
虽然灾害对人类的生存和发展有如此重大的影响，但长期以来却未能引起足够的重视，更谈不上成型的灾害学概念。为了人类的生存和发展，我们必须利用当今科学技术的所有成就，探讨灾害的成因机制、时空分布规律及监测预报方法等理论，建立灾害学体系，促进灾害学的发展，为防灾、抗灾服务。
灾害可分为突发型和缓变型两类，后者属于生态环境变异性质，一般属环境科学研究的范围，但缓变型环境变迁一旦失控，也会演变成突发型灾害，因而要注意环境灾害的跃变。灾害学主要研究突发型灾变的形成机理、时空分布规律及监测预报方法等理论。
1.灾害分类与灾害系列
根据灾害运动特征和作用空间，可将其分为下列类型。
(1)天文灾害
星体、陨石撞击、星尘冲击、射线-粒子流轰击、热力潮、引力潮、电磁流等属此类。
(2)地内地质灾害
此类灾害包括地内热流冲击、火山和隐火山活动、地内强爆、地压增升-岩爆、地震、海底火山、海底强热流喷射、地内燃烧、地火-地气喷射、毒液-毒气喷发和地热亢进等。
(3)地表地质灾害
此类含岩石圈表层的构造灾变、地块走滑、表土蠕滑、地表陷落、地面升沉、岩崩、错落、滑坡、泥石流、岩土崩解、流失、溶蚀、风蚀和冻解、地球化学污染、矿渣-垃圾污染等。
(4)水圈灾害
海中强涡流、风暴潮、海啸、上涌海流、毒重浊流、洪水、矿井突水、水资源急剧萎缩、水质污染、毒质水涌升、岸区地质灾害、水下滑塌、恶性刨剥堆积、冰雪崩溃、流水冲击等。
(5)大气圈灾害
此类灾害有特高温、特低温、强气旋(飓风、台风、龙卷风)、雷电、暴雨、冰雹、干旱、火灾、毒气、凌空爆炸、气体-浮尘屏蔽、臭氧层穿孔等。
(6)生物-生态圈灾害
生物病虫害、兽害、生态型突然夭亡、植物物种退化、绝灭、土壤贫瘠化(盐、碱、沙、沼泽化)、瘟疫、环境污染、社会灾害和工程技术灾害等。
以上灾害虽各有破坏区间，但多数并非孤立发生，彼此间存在着共同的地球动力学和天文学背景及统一的力源，在地球各圈层构成一个比较连续的垂直灾害链，即灾害系列。例如，在地内强大的热核动力爆发的推动下，形成火山和隐火山爆发、地气外喷、地震、干旱、强热海旋、强气旋、暴雨、洪涝、雷电、特高温、特低温和生态灾变。类似地质成矿过程的系列性，同一灾害链有相关的垂直和水平分带现象。以往一般只注意其中的一种破坏形式，往往忽视了其余表现。又如在一次大地震之前，一般都有较长时间的地热亢进、持续高温、干旱和相应的生态异常，临震又有地火、地光、雷电、地压增升、地气外溢、暴雨、强旋风等现象，震后则有气温突变、暴雨、滑坡、泥石流的发生。一次巨大的岩崩、滑坡、泥石流的发生，必然有强烈的地内热动力冲击，地面则有地光、地气喷溢和暴雨等引导现象。这些伴生现象往往早有显示。据此可以预测预报灾害。虽然灾害发生的背景、地点和时间，目前还理不出明显的规律，但只要从它们的相关性着手研究，终究可以找出灾变的机制并解决预测问题。所以灾害系列和灾害链概念的提出，标志着灾害学研究的重大突破。
2.灾害的成因机制和时空分布规律
关于灾害的成因机制，不同学科有不同的解释。笔者综合分析了各类灾害的成因之后认为，灾害的产生根源，主要在地球本身的结构和动力学间的协调失控而导致灾变性协调的发生。从本质上讲，就是地球的热力-物质运动贯穿于地球各圈层的灾变型运动，这也是地球最主要的演化运动形式。在空间分布上，有地球结构和动力的非均匀性原因，如雷电、火山、地震和气象灾害多发生在地壳热点之上，与岩浆热动力有密切关联，称为灾害的热根源，也可称为地球的敏感点、“经络穴位”。在地质结构上，表现为有现实热能的环形或筒状结构，热根有时成群密集，成为“灾害窝”、“灾害带”。其次是热力潮和动力源，这两点可以从各类灾害统计定位，由地质上找出原因。因此，只要深入研究地质结构、新构造运动、环境变异和地壳-地幔现实热动力状态，终究会探索出灾害的时空分布规律。
从灾害历史统计得知，地球上的各种灾害，除与地球本身有密切关系外，还与太阳系及其他星系的运动有着密切关系，这些天文规律对地球灾害也有控制意义。究竟天地各占多少?有待研究，但灾害是天地大系统中的突发运动则是确定无疑的，遵循这一思路，肯定会探索出天地奥秘，实现人类预知天文地理、兴利避害的理想。
3.灾害学大体系的初步设想
灾害学是一门跨覆面很广的横断科学，现有各相关学科的理论都需要进行专门的适应性拓宽与更新。例如灾害地质学、现实灾变地球动力学、地球热动力学、灾变地球物理学、灾变天体物理学、地球灾害学、灾害气象学、灾害水文学、海洋灾害学、灾害生物学、灾害历史地理学、灾害社会学、灾害经济学和灾害法律学等。待这些学科取得一定深化之后，再进行横向综合、深化提高，才能建立起灾害学的理论基础，进而形成灾害成因机理学、灾害动力学、灾害时空分析论、灾害数理学、灾害预测论等专门理论。因此，目前有大量的理论探索任务和相应的技术建设工作有待完成。如建立灾害学数据库、监测网络、通讯系统、电子计算机模拟和仪器研制等。
灾害学是一个新的科学研究潮流，急需在现有科学理论的基础上，动员有关学科的科学家迎接灾害学对科技的挑战，尽快调整研究方向，作出研究规划，明确主攻目标，开创一个较完整的灾害学理论体系和技术体系，为人类的生存和发展服务。
4.当前灾害学研究的任务
为了加速灾害学的发展，尽快介入减灾防御实践，发挥科学技术的先导作用，除应组建一个灾害学研究中心外，近期内应开展如下工作。①组织地质、地震、气象、农林、水利、交通等部门和各地区的专家、学者，积极参加“国际减轻自然灾害十年”活动，从总结灾害的经验教训出发，制定工程建设、勘测设计中的防灾减害对策性研究计划，对已建和在建工程追补灾害危险性调查和评价，制订防灾减害整治措施。②组织研制灾害监测和预报体系的仪器系列，尽快建成一些急迫的灾害监测防御系统，建立防御体系，形成预测能力。③建立近200年来的灾害数据库，包括世界范围内的重要对比灾害案例。开展全球性灾害数据库的联网交流，加强综合研究，探索灾害的时空分布规律。④组织灾害学及其各分支学科的学术理论研究，制定灾害学研究计划，规划一批专题性和综合性研究项目，培养灾害学研究生，建立专业研究队伍。⑤组织编写我国近5000年的灾害史，编纂灾害学专著和科学普及书籍，编辑出版灾害学杂志，翻译有关书刊，组织国际国内学术交流等。
三、环境遥感的新发展
灾害学是在环境科学的基础上发展起来的一门新学科。环境科学的各分支学科都可比较容易地转入灾害学研究。遥感技术与灾害学研究相结合不仅是必然趋势，而且是环境遥感的新发展。近年来我国遥感技术在洪水、林火、滑坡和泥石流、地震、干旱、污染等调查方面的应用就是例证。“七五”期间研制建成的“航空遥感林火实时监测系统”和“航空遥感洪水监测系统”，不仅可以实时监测灾害发生的地点、受灾面积及灾情，而且可以赢得时间，为抗灾、减灾和灾后重建提供参考依据。总之，遥感技术的特性，特别是航天遥感中的热红外探测和高分辨率的可见光探测、数据通讯传输等技术，在灾害监测中更有广阔的应用前景。今后的航天、航空和地面的多层次立体监测系统，也必将在遥感技术的基础上发展，因此，灾害学研究及监测、防御体系的建设，无疑地要落到环境遥感的肩上。但愿环境遥感工作者能在发展灾害学研究和防御体系建设中起骨干和先锋作用，作出自己应有的贡献。
———录自:环境遥感，1990，5(3)
［俄罗斯］萨哈林火山圆涌构造
［墨西哥北部］埃莫西约Φ形圆涌构造
6、遥感的应用实例在哪里找？？？急用！！！
遥感应用实例
长期以来，地理学主要是依靠实地观测获得地理研究的第一手（信息）资料。传统手段，在数量、质量上，以及信息的实时、及时性等方面，都不能适应或不能满足当前地理学发展，以及迅速发展的新形势的需要，遥感的引入及在地理学中的应用，使地理学增加了一种获取信息的现代化手段。
遥感获取的信息是传统方法无法比拟的。遥感信息的准确客观性表现在客观准确地记录了地表地物的电磁波辐射（反射和发射）特征，客观实时地反映出地表景观的实况。例如，作为展现遥感信息的遥感图像，可真实形象地反映地物分布的现状，地物或现象间的相互关系，以及地物间相互影响变化的情况。因此，遥感手段的引入，为地理学的区域综合分析，区域动态分析的进一步深入研究，以及提高成果的实际应用价值和效益提供了便利和基础。
遥感可提供可见光波段的信息，又可提供红外、紫外、微波波段的信息以及多波段信息；可提供图像形式的信息，又可提供模拟或数字化的数据信息；不但能获得实时的二维平面信息，又能得到三维空间信息等等。从而使所获地理信息形成多层次、多方式、多侧面全方位，大大拓宽了地理研究的广度和深度，为当今地理学的发展开辟了道路。
在应用遥感信息时，一定要根据地理研究工作的目的任务，选择适宜的遥感信息，并注意与其它非遥感信息的相互配合应用，以充分发挥遥感信息在地理研究中的作用，提高地理研究成果的社会经济效益。
遥感应用领域有：一、资源调查；二、环境监测评价及对抗自然灾害；三、区域分析及建设规划；四、全球性宏观研究；五、测绘制图；六、历史遗迹、考古调查；七、军事。
一、遥感在资源调查方面的应用
（一）、在农业、林业方面的应用
主要是在农、林土地资源调查、土地利用现状调查、农林病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测，以及农作物长势的监测与估产、森林资源的清查等方面。
1.土地资源与土壤调查
加快了调查工作的进度，工作精度、质量也有很大提高。我国利用560幅陆地卫星图像，仅用两年时间完成了全国15种土地利用类型的分析和量算统计工作，提供了全国和分省的土地利用基本数据和有关图件。
2.作物估产
美国对世界小麦产量的估产精度已达90%以上，并扩大到对玉米、大豆等八种以上作物的估产。我国于1983—1986年在京津冀进行跨省市的统一网络较大范围冬小麦遥感估产试验，精度也超过90%。
3.林业上
我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查。在包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万平方公里的“三北”造林一期工程的调查中，完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率；草地数量、质量和分布；土地资源类型、分布、数量及利用现状的调查。提供了200余幅各类遥感专题系列图，并建成了全区资源与环境信息系统，为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础。
（二）、在地质矿产方面的应用
主要表现在基础地质工作、矿产地质工作，以及工程地质、地震地质、灾害地质的地质综合调查等方面的应用。
遥感图像视域宽阔，地质现象及其相互间的关系，形象地反映出区域地质构造，以及区域构造间的空间关系，为跨区域甚至全球的区域地质研究提供了极有利的条件和基础。解决了一些地质学界长期争论或按常规很难解决的问题。遥感为持不同学术观点的地质学者提供了一个可共同参照的基础，推动和促进了地质学的发展。
我国地矿系统采用遥感地质调查方法，在小秦岭金矿田地区划分出线性构造1030条，环形构造138个，古采峒1000余处；综合化探、物探成果提出13个远景地段。经检查发现含金石英脉带、蚀变构造带22条，已见金矿3处，全部工作仅历时一年时间。又如：煤田总公司在东北大兴安岭西坡，采用遥感地质方法圈定出17个含煤盆地，其中4个属新发现，新增储量540亿吨。类似的实例不胜枚举，遥感地质方法已成为矿产地质工作的重要方法。
工程地质、地震地质、水文地质以及灾害地质等综合地质调查中也广泛地应用了遥感这一现代化手段。地矿部遥感中心在长江三峡的重庆至宜昌间先后进行了彩色及侧视雷达成像飞行。利用获得的资料对三峡库区进行了详细的工程地质判读分析，对新滩坡体的形态、形成机理及发展趋势作了较为详细的分析，为国家提供了有关三峡工程建设的基础资料。
（三）、在水文、水资源方面的应用
水资源的调查、流域规划、水土流失调查、冰雪监测、海口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究。青藏高原湖泊：500+300。
在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文水资源调查的有效手段。
红外遥感图像在识别含水层、判断充水断层、查明富水地段位置方面是很有利的。
美国在夏威夷群岛，利用红外遥感发现了200多处地下淡水出露点，从而解决了该岛对淡水的需求。
我国在大连地区开展航空热红外遥感试验，在该地区沿海共发现22处从未有历史记录的淡水泉点，通过对这些泉点的分析，确定了地下淡水排泄地段，为解决沿海地区人畜饮水水源提供了一个重要途径。
二、遥感在环境监测评价及对抗自然灾害方面的应用
（一）、在环境监测方面的应用
遥感在环境监测中主要是利用遥感提供的瞬间成像的大范围图像，对大气污染、水体污染、土地污染以及海洋污染等进行监测。由于遥感所提供的信息快速及时，现实性好，以及真实客观、形象的特点，可实时地了解和掌握污染源的位置、污染物的性质、污染物的动态变化，以及污染对环境的影响，为及时采取防护或疏导措施，以及环境评价提供了基础。
（二）在对抗自然灾害中的应用
自然灾害是指环境异常或环境的突发性变化，给人类生活和生存带来的灾难。近年来遥感技术在预报灾害方面取得很多重要成就，成为预报自然灾害的有力工具和手段。
气象卫星当前已进入业务性运转，形成多层次的预报网络，在灾害性天气监测、天气分析预报、气象研究等方面，发挥了十分重要的作用。我国“风云一号”“风云二号”气象卫星的研制和相继发射成功，标志着我国的气象预报技术已从单项、短期、小范围的预报发展成综合性、中长期、大范围的准确预报。为我国的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流和病虫害的准确预报提供了可靠资料，为采取减灾措施提供了可靠基础。
森林火灾一直是威胁林业建设的重要灾害之一，早在70年代，我国就进行机载遥感—林火探测实验，在3000米高空通过热红外传感器可发现地面 0.1平方米的火源。1987年5月，黑龙江省大兴安岭森林特大火灾中，遥感在准确确定火源位置、范围，以及火源蔓延趋势，为扑灭大火提供及时准确的火情信息上，以及在监测火势发展，灾后评估火灾损失和恢复重建规划方面，都发挥了重要的作用，获得显著的社会经济效益。
三、遥感在区域分析及建设规划方面的应用
遥感图像是地表面一定区域景观的真实、客观的记录和形象显示。地理学区域分析亦充分利用和发挥了遥感图像的这一特点和优势，成为遥感在地理学应用的重要方面。例如，我国早期开展的滕冲、长春、新疆及长江中下游地区的遥感试验，以及近年来开展的黄土高原遥感综合调查，“三北”防护林遥感综合调查等大型遥感工程中，都是以遥感区域分析为先导，以区域分析为基础，制定出合理的区域要素布局。
城市遥感可提供诸如城市土地利用现状，城市用地分析，城市环境监测及评价，城镇布局结构分析，城市道路交通分析，城市人口分析及城镇的生态分析等城市发展的基础信息，为城市建设规划及决策服务。制定出合理的城市规划方案。
四、遥感在全球性宏观研究中的应用
全球研究的目的主要是宏观地、整体性地对人类赖以生存的岩石圈、大气圈、水圈、生物圈的研究，以此带动区域性研究的深化，促进全球环境的改善（环境恶化）。例如，可利用遥感全球定位系统（GPS）监测和研究板块的运移，深大断裂活动；利用气象卫星资料及其它遥感信息，进行全球性气象研究及世界灾情的预报(ElNino)；海洋动力学研究，地球表面固态水的分布，世界冰川的进退（全球变暖），以及世界大环境的监测和治理等。
厄尔尼诺为西班牙语“EI Nino”的音译。在南美厄瓜多尔和秘鲁沿岸，海水每年都会出现季节性增暖现象，因为这种现象发生在圣诞节前后，则被当地渔民称为厄尔尼诺，是“圣婴”（上帝之子）的意思。现在厄尔尼诺一词已被气象和海洋学家用来专门指那些发生在赤道太平洋东部和中部海水的大范围持续异常增暖现象。80年代以来，厄尔尼诺发生频数明显增加，强度明显加强，导致全球气候异常。
五、在测绘制图方面的应用
航空摄影测量一直是测绘制图的一种主要资料来源和重要的技术方法。遥感的发展使测绘制图的资料来源更为多样化，资料的准确可靠性及其快速及时性和适时动态性等方面都有较大的改观；成图周期大为缩短；例如，我国依据近年来所发射的卫星获得的图像，完成了黄河三角洲1∶5万，1∶10万地图的编制，绘制完成了我国第一幅南沙群岛影像地图。
遥感还能在各种气候气象条件复杂，常规方法难于进行工作的地区获得资料，填补地面工作的空白。例如，巴西亚马孙河流域有近500万平方公里的热带雨林区，那里人烟稀少，云雾终日不散，常规测量工作难于进行。利用遥感侧视雷达技术，在不到一年的时间里就完成了该地区1∶40万雷达扫描成像工作，取得了有价值的资料，为该地区测量制图提供了基础。
六、在历史遗迹、考古调查方面的应用
在进行野外考古调查中，配合应用遥感图像分析，发现了许多重大的历史遗迹，取得显著的成果。
英国遥感专家通过计算机增强的卫星图像，在英国伦敦以北约30公里的地下发现了罗马时代的古城堡遗迹。
我国也曾利用遥感提供的信息，进行北京圆明园遗迹考察，长城遗迹的考察，以及内蒙古金代古城的发现等方面取得很好的效果。
七、军事上的应用
遥感在军事上的应用是不言而喻的。事实上，军事应用是遥感最早最成功的应用，今天遥感的发展是得利于遥感军事上成功的应用而迅速发展起来的。目前，发射的绕地球运行的卫星，绝大部分是与军事有关的。当今战争的胜负，不仅决定于军事实力（人力、武器）的对比上，准确可靠的信息获取，传输和决策对战争的胜负起着关键性的作用。英国、阿根廷的马岛战争、中东战争，以及海湾战争都充分证实了遥感在军事战争中所起到的至关重要的作用。
微波成像与摄影遥感成像的本质区别
微波成像即微波遥感方式，摄影、扫描成像即可见光遥感
可见光遥感属于光学遥感，可见光遥感使用光学技术，微波遥感则是采用无线电技术。
1.探测波段：可见光遥感探测波段范围0.38-0.76um；微波遥感探测波段范围通常大于1mm，但其中的激光雷达波段范围在可见光与红外波段。
2.可见光遥感只能够采集地表信息，而微波却具有穿透性，能够探测地表以下一定深度范围内的信息。
3.可见光遥感对大气状况有要求，天气因素影响大；微波遥感则能够实现全天时、全天候探测，具有穿透云雾的能力。