摄影测量翻译

摄影测量学在高山灾害早期识别方面的新技术与应用。

a. kiiib 瑞士苏黎世地理系。

2023年8月2日收到：2023年12月18日被认可。

摘要：稳定的大规模转移以及灾难性的大运动事件是高山大运输系统的动态自然表现，会引起各种自然灾害。计算机辅助航空摄影测量，特别是一个新开发的技术用3d来确定表面速度场，提供了广泛的可能性来映射灾害和风险的潜力，监控中长期发展的危险情况和提供区域性边界条件为2 d和3 d造型的运动学和动力学过程。

三个在瑞士阿尔卑斯山脉试点研究说明潜在的高精度和时段遥测图像可用于冰川和冰缘危害的早期识别分析。这三个研究是：(1)25年监测一系列冰川几何、冰流、永冻层蠕变和变化的冰川湖泊发现湖爆发和有关的碎片流(达到几个105立方米)的风险不断增加；(2)分析一个潜在开始冻土蠕变以上泥石流区允许用于评估大规模运输和积累利率在这一区域；(3)动态过程和山体滑坡的程度(10^6-10^7立方米),诱导明显退却的冰川舌和相关的释放压力，在山谷两翼可能会决定。

1 引言。稳定的大规模转移以及灾难性的大运动事件是高山大运输系统的动态平衡的自然表现。这种平衡受冰川变化的显著影响，而冰川变化使得高山对气候变化特别敏感。

各种各样的冰川和冰缘自然灾害影响许多在高山地区的人类活动(haeberli等，1989; haeberli，1992)：(1)冰川洪水代表最高和最深远的冰川风险发生在世界上大多数冰川覆盖的地区。相关的水爆发来自内部，前面和冰下水库以及从冰边际湖泊。

典型地，这种水库往往发展缓慢，可以远程监控(haeberli, 1983; huggel, 1998)。(2)冰雪崩发生在冰川覆盖区和陡峭的山区，但由于其较小的运行距离，只威胁人口稠密的山区，如阿尔卑斯山(haeberli等，1989)。(3)冰川长度变化能直接影响人类的基础设施，但当造成其他冰川、冰缘危害时代表着更重要的风险(参见议题6)。

(4)慢慢移动和解冻冷冻碎片，经常发现作为永久冻土，是处置冰缘泥石流和相关的不稳定斜坡的一个重要因素(zimmermann and haeberli, 1992)(5)不仅不稳定斜坡上的碎片，不稳定山坡上的岩石也可以连接到冰川和冻土流程。例如，冰川退却，影响山谷侧面的稳定，或不同的冰内容影响岩石水文(haeberli等， 1997)。(6)然而，非常重要的冰川和冰川周围的风险包括在上述及其他风险类型的组合：

冰川湖泊的发展通常是连接到冰川的波动。冰川控制着冰川湖泊。湖出破裂反过来也能引发冰雪崩。

冰川在地形山脊上撤退或前进，经常提高冰破裂的风险。冰崩是能够引发非凡的大量的雪崩。冰川的后退使得陡峭的山谷侧面不稳定，裸露出大的散落湖泊增加了泥石流和岩石的不稳定性。

这种系统相互作用明显表明急切需要完整的灾害评估解释高山地区各种相关的活动。

由于是非接触的和大范围的覆盖，遥感技术非常适于对那些难以到达的高山地区进行整体的灾害制图和监测。当前的贡献主要集中在摄影测量技术及其在高山地区灾害早期识别方面的应用。接下来简单描述常见的摄影测量技术，通过三个案例研究说明这些灾害识别技术的可能性及限制性，结论和观点结束这种贡献。

2技术。摄影测量标准技术可用于测量2d对象(例如湖泊)和它们的变化，这里不讨论这个问题(三维点的确定、正射投影)。一种常见的几何描述地面(通常称为2.

5d)的方式是数字地面模型(dtm)，包括高程信息的地面。通过解析摄影测量dtms,搜集来自立体摄影测量，允许高精度和操作员交互，但是几乎不能实现快速、密集的和(半)自动化数据获得(kaab, 1996)。另一方面，数字摄影测量站制作的自动数字dtm耗时更少以及从多张**可获得更密集的高度信息，从而在一定程度降低依赖，特殊困难在恶劣的地区(阴影，地形畸变等次)(griin和balts**ias 1987 ; balts**ias等人，1996)。

表面高度的变化(1d-变量)通常是计算多时的dtms之间的差异。

而摄影测量标准技术也可以用于上述任务，需要特殊的方法确定表面位移(2 d运动)。两个不同的方法已经使用于下面的案例研究：同时比较两张从不同地点(基于立体)和在不同的时间(基于时间)拍摄**，可以测量表面上的水平位移。

此程序可以使用基于计算机执行的摄影测量编译系统来演示，即所谓的解析立体绘图仪(kaab等， 1997；knizhnikov等1998; kaab和funk, 2000)。对于数字的方法两个(或更多)的高精度的数字正射影像上所观察到的对象的摄影时，为每一个生成。对于在一个手动或自动选择的任何位置正射影像的其他正射影像的对应点的测量通过块匹配技术(基于面积的数字相关性)。

因此，水平地形位移直接结果(考夫曼ladstldter，2023年，2023年，福尔默，2023年)。所有提到的技术可以应用于地面摄影测量，但是航空摄影测量通常有利于数据采集。

这里介绍的案例研究都是基于航拍**，这些**由瑞士联邦办公室所采取的地籍调查和瑞士联邦办公室的地形。而沙夫山岩石冰川(第3.2节)的研究是基于常用的地图修订的航拍**(比例尺1：

23000)，特别深的飞行摄影比例尺1:6000 到1:14000被用于其他的研究。

由于高的光学对比度上的调查的岩石冰川倾斜摄影测量可以进行在规则的网格点，除了少数测量格鲁本冰川冰碎片(sect. 3.1) (kaab, 1996).

因此，几乎没有插值用于获取描绘的结果。来自大地测量学的控制测量和独立的摄影测量(kaab，2023年)的飞行高度的0.02％的精度可达可以预期高出地面高程测量，和精确度可达时30分倍的图像规模位移测量。

这样，两者的厚度变化和位移之间的误差 – f0.2m(比例尺1：6000)和f0.

8m(比例尺1：23,000)。这些值之间的时间间隔要除以**的航班，以便获得所提出的准确性速度。

3案例研究。

3.1冰川湖溃决。

图地区：平面图表示，在一个湖泊的边缘选择年的时间段1967 – 2023年。扩大的湖泊融化了周围的永久冻土和死冰川。

在2023年和2023年的冰川湖溃决的格鲁本区(瓦莱州，瑞士)造成的大洪水和碎片流量到40万立方米体积和15m3sm1运行导致损失惨重的村萨斯balen(lichtenhahn1979)。自那时以来，各种调查和一个摄影测量监测计划，以早期识别进一步的湖的爆发(kaab和haeberli，1996; kaab等人，2023年； haeberli等人，1999)。格鲁本岩冰川(即爬行山一湖(第5号)冻土层)，从而检测到日益扩大温泉水对流过程熔化周围的冰出现(图1)(kaab等人，2023年)。

这样的过程被称为热融湖泊演化。通过摄影测量监测地表位移(图2)和海拔变化的岩石冰川(图3)分型面的程度冰遗体的永久冻土身体内的死可能进行评估允许潜在的未来的估计增长与瓦斯突出的热融湖。高的沉降率(图3)，高的抗蠕变速度和变化在蠕变的方向(图2)，标志着一个在岩石冰川体特别高的含冰量(即死冰)(kaib等人，2023年)。

在2023年有一个热融湖体积约50000立方米，预计到2023年达到100000立方米，由于这种风险，湖泊溢出，随后通过明沟排水(kllb等1996; haeberli等1999)。

第二，湖冰的边缘(第3号),这是源2023年和2023年洪水，是由一个管的扳平2023年代以防止上升的水位和随后的爆发通过隆升(游泳)的冰块大坝。虽然这项措施是成功的，日益降低的冰坝在2023年代“和20世纪90年代，冰川退缩，接近其游泳平衡。这一事实，可以从重复。

摄影测量的表示冰大坝收缩的dtm(图4)和摄影的冰流速测量指示减小冰供给(图5)清楚地看到。因此在2023年，水位降低的冰边际湖明沟和湖泊大多填补了出土的废墟(kaab 等，1996; haeberli 等，1999)。

3.2泥石流从缓慢移动的永久冻土开始。

高山冰缘泥石流**于很大程度上一个已知或假设永久冻土区域(zimmermann和haeberli, 1992; zimmermann等1997).边坡失稳和不断变化的水文融化冰量可能发挥了重要作用，查看的短期和中期。碎片匍匐**永久冻土成为潜在的起步区或陡峭的通道，扩大的风险和泥石流的体积，影响泥石流长期的发展。

一个典型的岩冰川泥石流潜在**达到100立方米每年。

在沙夫山/蓬特雷西纳(格劳宾登州，瑞士阿尔卑斯山)岩石的冰川正在通过摄影测量监控成土石流潜势区开始，以估计的顺序级的碎片**(kaab, 1996)。几个考级(图6)的低表面速度表明只有部分分布在一个横截面面积约为1000平方米的碎片供给(hoelzle等人，1998)。因此，冻土蠕变对沙夫山泥石流配置只有长期影响，而主要的问题包括多年冻土温度接近熔点的两个钻孔中观察到的(hoelzle等1998)。

另一方面，suvretta岩石冰川(格劳宾登州，瑞士阿尔卑斯山)的例子清楚地表明蠕变废墟上水库的效果。只要上述两个起始区的碎片流的水平表面速度可达1.50米每年(图7)。

相应的碎片几个每年100立方米**，可以摄影测量观察伸出的岩石冰川(图8)在这部分的整体沉降在地面隆起。然而，在这个时间泥石流从suvretta摇滚冰川似乎不危及定居点或基础设施。

3.3冰缘泥石流。

从小冰期结束以来(约2023年)，阿尔卑斯山最大的高山冰川(瓦莱州，瑞士阿尔卑斯山)，阿莱奇冰川后退了约两千米。与此同时，冰川减少了300米的厚度自20世纪50年代由摄影测量所确定的地面(图9)。

这标志着撤退造成的救济和不稳定的，陡峭的岩石的解理平行的冰川结束时的20世纪60年代，并开始20世纪70年代(图9)(vaw，2023年在一个小的山体滑坡，导致相应的山谷侧面)和正在进行的较大的一个约1000000 – 千万立方米量。摄影测量分析表明水平表面位移到2米之间的2023年和2023年，海拔的发生，因为在同一个数量级的变化表面在上部和表面降低升沉在下部(图10)。的水平速度的组合场的垂直1(即3d载体的表面上)显示一个垂直的纵向旋转为典型的泥石流。

由于低变化率摄影测量监测是不适合于较高的时间分辨率。因此，在2023年开始一个大地测量学测量网络以获得更详细的变形测量。而岩体在2023年和2023年之间，几乎没有什么变化增加可观察到速度的lo厘米每年，但在2023年秋季和2023年春季，突然不稳定大型山体滑坡岩体可能潜在地通过幻灯片区域危害的远足路径，甚至大坝河采购的阿莱奇冰川。

4结论。解析和数字摄影测量技术非常适合高几何变化监测如地形山脉隆起和沉降或地面位移。非接触式获得高精度的区域信息的能力注定这种方法用于高山地区早期灾害的识别。

与地面技术的开支相比，摄影测量显然具有成本效益。然而存在一定的局限性特别对于高山地区：积雪减少了所需要的立体摄影测量的表面处理的对比，陡峭的地形导致高失真和图像信息减少；位移测量需要相应的工作目标，在各个时期的摄影，这是由于受到地形的破坏有时也会出现问题。

摄影测量的电位来确定表面的信息，而没有获得深度信息，有与物理或地球物理方法或组合使用以下方式获得数值模型。摄影监测可以及早识别危险，但只会在极少数情况下是适当的具体**的事件。航空近景摄影测量传感器能够跟踪动作缓慢，唯一能媲美的。

然而，数字成像传感器与摄影测量近距离技术相结合，可以用来监测即使是非常快的过程。即将推出的新的遥感技术，如激光扫描技术，空间和空气传播合成孔径雷达有可能部分地克服摄影测量的限制。

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