国土环境与灾害监测国家测绘地理信息重点实验室

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1、国土环境与灾害监测国家测绘地理信息重点实验室科学研究年度综述一、国内外研究发展现状我国资源退化、灾害发生频繁、生态环境恶化的现状依然严峻，围绕国家及区域重大环境工程与减灾防灾应用需求，结合沉陷工程、大地测量理论方法以及相关交叉学科，开展以3S为代表的空间信息技术为手段或技术支撑研究国土环境与灾害监测、评估、预报及控制的关键理论与技术，构建国土环境演变与灾害的预报、预警、评估、信息服务“天地一体化”的监测体系仍然是本领域主导研究方向。（一）环境与灾害信息处理方法进展GPS、INSAR、三维激光扫描、Lidar、无人机等现代测量技术在环境与灾害信息采集的深入应用，有力地推动了新的信息处理方法的发

2、展。利用GPS技术对各种大型建筑物及构筑物进行变形监测已经获得广泛应用。但是，由于基于GPS的变形监测的精度、可靠性以及完整性都与所跟踪的GPS卫星数目以及几何图形有着密切的关系，而在一些特殊的场合,例如位于山谷中的大坝变形监测、陡峭的露天开采矿区的变形监测以及大型建筑的室内变形监测，由于信号遮挡严重，往往无法定位或者不能得到足够精度的监测数据。随着GLONASS的完善，GALILEO和中国COMPASS的建设，全球卫星将达数十颗导航卫星，这为精密单点定位技术、相对定位技术的国土环境与灾害监测带来了新的理论研究课题，也迎来了导航卫星融合数据处理的契机。InSAR技术中的主要算法已趋于成熟，复

3、影像配准及相位解缠两个关键算法仍有发展空间。在相位解缠方面通过引入寻优、分类、人工智能等算法来改进原有的相位解缠方法，如：遗传算法、蚁群算法、贪婪算法、支持向量基、微粒群等。这类算法计算较为复杂，而且由于开采沉陷形变梯度大，使得InSAR相位解缠方法无法得到正确的结果，限制了该技术在矿区开采沉陷监测中的应用。解决上述问题的一个新的研究思路是融合常规地面观测、GPS和高分辨率SAR影像的融合处理，并有望取得常规INSAR数据处理方法的突破。单站三维激光扫描技术应用已取得了较丰富成果。例如，基于三维激光扫描实测数据的沉陷求参方法。近年来，实现对地理实体、监测对象及其周边环境的全面表达提出了基于多

4、测站三维激光扫面技术的应用需求。自于仪器自身、操作人员、工作环境等因素的影响，多测站三维激光扫描点云配准过程中不可避免地存在误差，且误差随着配准过程的进行而被不断传播，对三维表面建模的质量造成了严重影响。由此，上述问题的存在正推动多测站三维激光扫描数据的拼接、误差处理等一系列方法研究。此外，为完整表达地理实体、监测对象等地空间与属性信息，三维激光扫描、机载LiDAR点云数据与多光谱、高光谱光学影像融合的数据处理方法取得了一定进展。（二）环境与灾害信息的现代监测技术发展RS和GIS一体化技术可用于灾害预报预警、灾害动态监测、灾害成因分析、灾害调查与评估等多个方面，在重大自然灾害监测评估中有广泛

5、应用领域。例如，矿区土地变化和环境灾害监测与评估系统的研究也取得一定成果。该系统是包括遥感手段获取信息的监测系统、图象与数字处理系统和基于GIS分析评估系统三个部分，协同实现对灾害的发生范围、程度和引起的损失等进行预测与评估。传感技术与GIS一体化的重大危险源监测也成为该领域的一个新的集成应用技术体系。某化工区重大危险源安全监测预警系统实现了视频监控、综合参数监控和监控预警及应急响应功能。利用遥感、INSAR、D-INSAR等技术，配合常规的地表移动观测站观测，进行矿山开采损害地空协同监测，可以有效揭示采矿引起的覆岩（土）破坏、地表沉陷及损害时空动态规律,进而开发矿山开采损害监测与评价信息系

6、统，再显、分析矿山开采沉陷及其地质灾害评估。此外，地下环境资源开发等原因导致的城市地面沉降也是一种非常严重的地质灾害。据不完全统计，我国目前已有96个城市和地区发生了不同程度的地面沉降，在经济较为发达的河流三角洲尤为严重。因此，建立体化、完善的地面沉降监测网站预警预报公共服务平台非常迫切。目前，水准监测网、GPS连续运行参考站和INSAR数据同化的地面稳定性监测系统方案正被若干城市采用，并取得了一定成效。无人机系统的航拍影像具有快捷方便、自动化程度高、获取高分辨率影像、成图周期短、成本较低、小面积航拍、现势性强等特点，特别适用于救灾应急测绘服务、土地利用调查与管理、矿产资源开发监测、环境污染

7、与灾害监测、空中监测等多种领域。近几年，我国加大了对无人机灾害监测应用与研究力度，并取得了明显效果。如在国家西部测图工程、国土资源快速监察、低温雨雪冰冻灾害和汶川80级地震灾害监测中的应用。今后，国家将大力发展无人机测绘、监测服务，保证每省匹配两台套。（三）地理国情监测进展地理国情监测包括土地资源监测、环境监测、农情监测、森林和湿地监测、地震监测、水文监测、海洋监测、矿产资源监测、气象监测等业务领域。地理国情