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泥石流灾害是我国西南山区一种较为常见的突发性自然灾害，严重威胁着当地民众生命和财产的安全。在泥石流灾害发生后，快速获取灾情信息，形成救灾决策，部署应急救援对减轻灾害的影响有重要意义。其中，及时、准确、丰富的灾情信息是应急救灾工作的前提和保证。遥感（RemoteSensing，RS）技术的发展为实现这一目标提供了技术手段，尤其是目前高分辨率遥感技术的迅速发展，灾情信息获取越来越快捷和丰富。高分辨率遥感技术应用于泥石流灾害研究，虽然已经取得了许多成功的经验，但是大多停留在应用单时相遥感图像识别或灾害前后图像对比分析等方法解译灾害信息。由于泥石流灾害是一种突发性地质灾害，发生过程时间短，传统方法很难从遥感影像上形象、直观的表达泥石流灾害的运动过程，对泥石流的运动过程了解，有利于准确认知泥石流的流经区域和致灾形式与程度。因此，本文以无人机遥感图像和卫星遥感图像为数据源，提出了基于遥感数据的泥石流灾害的三维虚拟再现的方法，综合遥感技术、泥石流动力过程模拟技术等技术，通过遥感技术提取泥石流灾害灾情信息，虚拟重建泥石流灾区三维环境，并通过简化的泥石流运动模型，虚拟再现了泥石流灾害的发展过程。该方法能够在灾害发生后迅速获取遥感数据，并通过虚拟再现技术弥补了传统泥石流遥感调查的不足。在研究工作中取得了以下成果:
(1)探讨了泥石流三维虚拟再现中所用到的关键遥感技术。灾害发生后，无人机遥感技术能够及时提供灾区现场遥感数据，结合灾前卫星遥感图像，能够对灾区进行较为详细的遥感分析。本文首先对泥石流流域遥感数据特点进行分析，针对泥石流流域遥感图像匹配控制点少的特点，提出了基于线性特征的遥感图像几何精配准算法。然后，根据泥石流的特点，综合利用中、高分辨率遥感数据，利用SPOT5图像结合数字高程模型和坡度、坡度等数据，利用支持向量机分类方法，进行了泥石流分区（物源区、流通区和堆积区）提取试验，并取得满意的结果;利用面向对象的分类方法处理无人机遥感图像，提取重要的灾害评估指标，即建筑物空间分布信息，论证了高分辨率遥感图像在灾区建筑物信息提取中的可靠性。
(2)推导并简化了基于深度平均理论的泥石流动力过程模型。稳定、可靠的泥石流动力过程模型是泥石流三维虚拟再现的核心。本文基于连续流体假设，基于深度平均理论推导了泥石流动力过程模型方程，在模型推到的过程中，为了提高计算性能，合理简化繁琐的力学特征，并对模型的可靠性进行了详细分析。最后，以HLL格式的近似Rimann解为基础，采用有限体积数值离散方法在DEM规则格网上对泥石流动力模型方程进行数值离散，经过算例分析，证明本方法是稳定和有效的。
(3)应用已经建立的模型，设计和实现泥石流三维虚拟再现系统软件，在虚拟环境中对不同条件下泥石流动力过程进行虚拟实验研究。通过试验，讨论了不同条件对泥石流动力过程的影响，研究其规律和特征，同时论证系统的可靠性。在地形条件、底阻条件等对泥石流运动特征的影响的分析过程中，揭示了泥石流边坡冲刷和“龙头”等显现的成因。
(4)在论文的最后，以四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流为例，虚拟再现其动力发展的过程，并将虚拟再现所得的泥石流堆积扇范围及掩埋居民建筑面积等信息，与实际泥石流灾害记录进行对比分析，结果具有较高的精度，论证本文研发的泥石流三维虚拟再现系统在实际应用中的可靠性。