相关因素

如题所述

一、植被指数

植被指数(Vegetation Index,VI)是利用遥感手段监测地面植物状态的一种方法。通过大量对植物反射光谱的研究发现,植物光谱信息在红光波段有一个明显的吸收带,而在近红外波段有一个较强烈的反射带,因此可以利用植物的这种特性,通过对红光波段和近红外波段的反射率的组合计算来设计植被指数,并在植被生态方面进行基础性研究。植被指数经过多年的发展,按不同的监测及计算方法可分为多种,较常用的有:归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、土壤调节植被指数(SAVI)、垂直植被指数(PVI)等。目前,归一化植被指数(NDVI)是多种植被指数中应用最多最广泛的一种。各指数的意义如下:

NDVI(近红外区与红光区的反射率差值/近红外区与红光区的反射率和值)用公式表示:NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)。

NDVI可用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。取值范围为-1~1,负值表示地面覆盖为云、水、雪等,对可见光高反射;0 表示有岩石或裸土等,NIR和R近似相等;正值,表示有植被覆盖,且随覆盖度增大而增大。NDVI的局限性表现在,用非线性拉伸的方式增强了NIR和R的反射率的对比度。对于同一幅图像,分别求RVI和NDVI时会发现,RVI值增加的速度高于NDVI值的增加速度,即NDVI对高植被区具有较低的灵敏度。NDVI能反映出植物冠层的背景影响,如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗糙度等,且与植被覆盖有关。

NDVI虽然具有以下几点优势:空间覆盖范围广;植物检测灵敏度高;数据具有可比性。但是,这些优势是在经过以下处理后才可以得到:消除大气影响,大气中的多种成分如水汽、臭氧等会影响红光和近红外波段的反射,同时传感器在接收来自目标的信号时,也会接收到来自外界的噪音;消除植物背景土壤的影响,传感器在接收植被信息的同时,也接收到了来自植被背景土壤的信息,这会导致相同植物覆盖在不同背景的影响下得到不同的光谱信息。

植被指数的提取方法很多,目前较为常用的是通过对遥感影像的处理,从而提取出各种植被指数。在用软件提取NDVI之前,需要对影像进行处理,包括图像预处理,对图像进行校正、转换投影、转换格式等;波段分析组合,找到用来研究最合适的波段搭配,使图像效果增强;图像裁剪或拼接,以满足研究区域的需要。然后按照NDVI的计算公式,计算近红外波段与红光波段的差与和,最后将两者相除。

二、损毁植被面积

面积较大时,利用遥感影像、航空摄影照片、地理信息系统(GIS),结合全球定位系统(GPS)进行植被损毁面积测量。面积较小时利用人工实地测量方法确定植被损毁面积。

三、降水量

在导致滑坡产生变形或产生剧滑的所有外界触发因素中,以集中连续暴雨最为常见。降雨诱发滑坡的作用是通过渗水效应,引起滑坡面的抗剪强度降低造成的。降雨对中小型滑坡的影响十分明显,往往具有同发性和地区性特点。研究表明,一个地区当降水量达到某一临界降水量或临界降水强度时,就会发生大量的滑坡。因此,国外近年来将降水监测作为滑坡监测的重要内容并作为预报、警报的有效因素而被重视。

监测降水量要使用雨量计。雨量计的种类很多,常见的有翻斗式雨量计、虹吸式雨量计等,现以应用最广的翻斗式雨量计为例,介绍其工作原理。

翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器,感应器由盛水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、弹簧开关等构成;记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。其工作原理为:雨水由最上端的承水口进入盛水器,落入接水漏斗,经漏斗滴嘴流入翻斗,当积水量达到一定高度(比如0.1mm)时,翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒,都使开关接通电路,向记录器输送一个脉冲信号,并记录下来,如此往复即可将降雨过程测量下来,如图5-4所示。另外,现在使用的雨量计都还具备数采模块及通信模块,能够把监测到的数值直接传输到指定的数据库中。

虹吸式雨量计能连续记录液体降水量和降水时数,从降水记录上还可以了解降水强度。虹吸式雨量计由盛水器、浮子室、自记钟和外壳所组成。雨水由最上端的承水口进入盛水器,经下部的漏斗汇集,导至浮子室。浮子室是由一个圆筒内装浮子组成,浮子随着注入雨水的增加而上升,并带动自记笔上升。自记钟固定在座板上,转筒由钟机推动作用做回转运动,使虹吸式雨量记录笔在围绕在转筒上的记录纸上画出曲线。记录纸上纵坐标记录雨量,横坐标由自记钟驱动,表示时间。当雨量达到一定高度(比如10mm)时,浮子室内水面上升到与浮子室连通的虹吸管处,导致虹吸开始,迅速将浮子室内的雨水排入储水瓶,同时自记笔在记录纸上垂直下跌至零线位置,并再次开始随雨水的流入而上升,如此往返持续记录降雨过程。

图5-4 翻斗式雨量计结构图

四、孔隙水压力

自从太沙基(1883~1963)提出饱水黏土中孔隙水压力理论后,该监测内容在国外的滑坡稳定性评价中得到广泛的应用。国内主要用于地质灾害监测,也可用于地基处理工程中的监测。监测滑坡体内特别是滑带处的孔隙水压力等参数,根据这些参数的变化来预测预报暴雨诱发滑坡的可能性及危险程度,做到超前预报,以减轻或避免暴雨滑坡造成的巨大经济损失和人员伤亡,并为排水疏干法防治暴雨滑坡提供科学的依据。

孔隙水压力监测的一般性原理主要是:当外界温度恒定,渗压计仅受到渗透(孔隙)水压力时,其压力值P与输出的频率模数ΔF具有如下线性关系:

P=kΔF

ΔF=F0-F

式中:k—渗压计测量压力量的最小读数(KPa/F);ΔF—渗压计基准值相对于实时测量值的变化量(F);F—渗压计的实时测量值(F);F0—渗压计的基准值(F)。

当作用在渗压计上的渗透(孔隙)水压力恒定时(即ΔP′=0),而温度增加ΔT,此时渗压计有一个输出量ΔF′,这个输出量仅仅是由温度变化而造成的,因此在计算时应给以扣除。

实验可知,ΔF′与ΔT具有如下线性关系:

ΔP′=kΔF′+ bΔT=0

kΔF′=-bΔT

ΔT=T-T0

式中:b—渗压计的温度修正系数(KPa/℃);ΔT—温度实时测量值相对于基准值的变化量(℃);T—温度的实时测量值(℃);T0—温度的基准值(℃)。

当渗压计受到渗透(孔隙)水压力和温度的双重作用时,渗压计的一般计算公式如下:

Pm=kΔF+bΔT=k(F0-F)+ b(T-T0)+ Q

式中:Pm—被测渗透(孔隙)水压力量(KPa);Q—修正参数,若大气压力有较大变化时,应予以修正。

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