使用卫星图像进行边坡地形和稳定性分析
1 引言
首先需要说明的是下面讨论的内容基于免费或半免费的卫星图像而言,主要的目的是研究和教育,对于收费的卫星图像,应该不存在这些问题。使用卫星图像分析边坡稳定性【滑坡规模与滑坡模式的卫星图像解释】涉及到三个问题:很久以前(2020-06-02),写过一篇使用SketchUpP建立地形的文章【建立更真实的数值模型:FLAC3D导入地形图 (1)】,当时使用的版本是2020,最新版本2022的操作方式与2020版本基本相同,主要区别是改变了卫星图形的提供商。2020版本使用的是Google地图,一次只能选择边长1km的区域,用户不可改变其大小,如果想选择大一点儿的范围就需要多操作几次,然后拼接在一起。2022版不再使用Google地图,使用了DigitalGlobe和Bing地图,下表比较了二者的功能。
但即使是使用DigitalGlobe,分别率也还可以,如下图所示。问题在于这些地图不是最新的,也不知道这些图像生成的确切时间,只能分析图像生成时刻的地形。而采矿工程中的地形(边坡)是动态变化的,几个月地貌就会发生显著变化,显然使用这种图像不能满足真实分析的需求。
Google Earth能够直接导出地形模型KML文件,然后导入到Rhino创建计算模型,但存在着同样的问题,那就是图像不是最新的,也不知道图像的生成时间,因而限制了模型的真实使用。
4 实时卫星图像
实时卫星图像基本上每天都会拍摄,通过把一个时间区间内的卫星图像按时间顺序连续播放,可以定性地观察边坡地形的变化,下图所示的某边坡地形从2023年2月3日至2月28日之间的变化过程。通过卫星图像,可以粗略地估计出滑坡的周长和表面积。第一个问题是免费的图像分辨率太低,只能作近似估算,第二个问题是图像只能看,不能像SketchUp那样导出地形模型。
虽然实时卫星图像也具有等高线功能,但这些等高线可能是原始地貌或某一时期生成的,不是实时地形的等高线,因而没有"现实"意义。原计划根据地形图作一个"真实"的剖面,后来发现根本不行,边坡角仅为20°,这显然与实际状况存在着巨大差异。
5 结束语
本文讨论了使用卫星图像进行边坡地形和稳定性分析遇到的问题,免费或半免费的卫星图像只能作为教育使用,而卫星图像的实时性、分辨率和地形高程都不能保证。如果要进行真实案例的分析,则必须使用商业的实时高分辨率和实时高程的卫星图像。