基于卫星InSAR技术的地质灾害隐患点探测与形变分析

地质灾害的频繁发生直接或间接地给自然环境和社会带来了不可逆转的巨大危害,近年来我国也在不断加强地质灾害早期识别和防治的力度.合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术以其全天时、全天候、高精度、大范围监测的优势,成为一种重要的形变监测手段.本文以贵州省黔东南州地质灾害隐患排查为例,采用差分干涉测量(D-InSAR)和小基线集(SBAS)时序InSAR技术分别处理了ALOS-2/PALSAR-2和Sentinel-1雷达数据.选取具有代表性的4个隐患点区域重点讨论,结果展示了D-InSAR在大范围地表形变探测以及SBAS在高精度形变监测中的优势,同时表明两种方法在地质灾害隐患普查中可以互相补充,提升地灾隐患的识别能力.此外,获取的隐患点雷达视线方向累积形变序列和平均形变速率,可为贵州省地质灾害防灾减灾提供有价值的参考.     

融合D-InSAR和Offset-tracking技术的矿区沉降信息提取

矿区开采沉陷具有沉降速度快、量值大的特点,针对使用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术很难正确获取煤炭开采引起的地表下沉全盆地信息的问题,提出融合D-InSAR和Offset-tracking技术提取矿区沉降信息的方法。试验以陕西某矿52304工作面为例,分别采用D-InSAR和Offset_tracking技术提取了下沉盆地微小及大梯度形变信息,分析了D-InSAR中失相干问题和Offset_tracking的监测优势,最后将两者得到的结果进行融合,获取了工作面上方的时序形变图,实例中最大下沉处的相对误差为0.5%~7.3%。结果表明,Offset-tracking可以有效解决D-InSAR无法监测矿区大梯度沉降的问题,该方法可为矿区开采沉陷监测提供新的技术手段。     

基于InSAR技术矿区地表形变的监测

合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic apertture radar,简称InSAR)因具有全天候、连续获取信息和高空间分辨率的特点而被广泛应用于地学、海洋、资源探测及灾害监测等众多领域。在介绍InSAR技术获取地表形变信息基本原理的基础上,重点讨论InSAR技术在矿区地表形变监测中的的几个关键技术问题,包括SAR图像的获取和选择、SAR影像配准算法、水平地形效应的消除、相位解缠和数字高程模型的提取等,并结合国内外应用实例展望了发展前景。     

基于Sentinel-1A雷达影像的DEM提取方法

合成孔径雷达干涉测量是一种提取数字高程模型、探测地表形变的新技术,近年来已成为快速获取精确DEM的重要手段.以Sentinel-1A雷达影像为数据源,基于InSAR技术提取日本四国岛地区的DEM.结果表明,利用InSAR生成的DEM总体上符合该地区实际地形.基于InSAR技术的Sentinel-1A雷达影像反演DEM在日本四国岛地区是行之有效的.     

融合多源数据的稀土矿区滑坡危险性定量识别方法

为了提前对离子吸附型稀土矿区潜在的滑坡危险性进行识别,本研究以岭北矿区为例,提出了融合多源数据的稀土矿区滑坡危险性定量识别方法.首先基于时序哨兵一号(Sentinel-1A)数据,采用小基线集(Small Baseline Subset InSAR,SBAS-InSAR)技术获取研究区地表形变;再以数字高程模型(DEM)、Landsat 8陆地成像仪(OLI)等多源遥感数据为辅,提取潜在滑坡点,构建矿区滑坡危险性信息量模型;最后再结合同时期高空间分辨率遥感影像进行潜在滑坡危险性识别.结果表明：矿区整体地表年平均形变速率在-20.28～20.08 mm/a,共提取183个潜在滑坡点;构建的稀土矿区滑坡灾害危险性信息量模型是可行的,总结了研究区诱发滑坡的最佳信息量组合方式;对甲子背和大坑2个典型矿点进行具体分析,发现稀土开采活动会加速滑坡的产生,开采之后即使进行复垦,也容易诱发滑坡.     

基于InSAR技术的地表形变监测与影响因素分析

地表形变引发的地质灾害屡见不鲜，尤其是在城市区域，其严重阻碍了城市化的可持续发展。为了评估城市地表形变引发地质灾害的风险，高时间空间分辨率的地表形变监测分析变得尤为重要。本文基于2019年1月至2021年1月的Sentinel-1A卫星影像，利用SBAS-InSAR以及PS-InSAR技术获取南昌市地表形变的时间序列，并结合小波周期分析和灰色关联度分析评估形变区域与气候环境的相关性。研究表明，南昌市的中心城区受到城市建设和黏土层厚度的影响，表现出大范围的沉降信号；东南部的农业生态地区由于地下水的补充而表现出抬升的信号。周期分析进一步表明南昌市地表形变皆受降水量变化的影响。本研究结合外部数据，从多个角度考察了地铁线路在变形幅度较大的地区发生沉降灾害的可能性，为防灾减灾提供参考。     

金沙江下游永善段隐蔽性滑坡隐患综合遥感识别

隐蔽性滑坡隐患是金沙江下游最普遍的地质灾害发育形式,具有隐蔽性强、突发性强、高位远程运动等特点。近年来,特大山区隐蔽性滑坡灾害案件频繁发生,对人民的生命财产造成了极大威胁。如何突破传统地质灾害调查手段的局限性、滞后性,提前有效识别隐蔽性滑坡隐患并探索其发育特征,对指导中国西南地区防灾减灾、工程规划建设具有重大科学意义。本文选择金沙江下游永善段地质灾害高易发区,利用升降轨时序InSAR–光学遥感综合识别方法,精细识别区域性时序地表形变、隐蔽性滑坡隐患光学遥感信息,通过野外考察,深入探索隐蔽性滑坡隐患发育特征。研究显示：1）通过升轨时序InSAR技术识别隐蔽性滑坡隐患26处,降轨时序InSAR技术识别隐蔽性滑坡隐患28处,光学遥感识别隐蔽性滑坡隐患48处（与升降轨时序InSAR识别结果有10处重合）,合计识别滑坡隐患92处;对识别结果进行100%的野外考察,将升降轨InSAR和光学遥感识别结果划分为完全一致、部分一致、仅有光学遥感识别结果、仅有InSAR识别变形结果4种情况,识别准确率分别为82.86%、80.77%、75.00%和63.64%,总体识别准确率达78.26%,略高于目前国内滑坡隐患识别平均水平,验证了滑坡隐患识别的可靠性和有效性。2）通过对比分析综合遥感识别结果可知,InSAR技术和光学遥感的识别结果与二者的识别方式、影像成像条件、滑坡活动性关系密切,二者不能直接进行互检。3）通过分析滑坡发育特征可知,隐蔽性滑坡隐患发育规律随着地形地貌、地质条件的变化而变化,升降轨InSAR技术和光学遥感识别的隐蔽性滑坡隐患在地貌空间分布、地层岩性均存在一定差别。结果表明,综合遥感识别技术充分利用了升降轨InSAR技术和光学遥感识别方法的互补性,解决了隐蔽性滑坡隐患看不见、看不清、看不准的难题,提高了滑坡识别的准确率。     

InSAR技术在地质灾害早期识别中的应用

我国川西地区近年来发生多次7.0级以上地震,诱发大量震裂山体。震裂山体有着高位隐蔽性特点,对灾区人民的生命财产造成了极大威胁。InSAR技术对于识别潜在崩滑地质灾害有着较好的应用效果,本文采用InSAR技术与地表专业位移监测方法对杂谷脑河左岸进行地质灾害识别。研究结果表明:通过InSAR技术识别出该区域存在3处变形体,其中黄泥坝子滑坡在2017年8月10日产生整体滑动,西山村滑坡仍在蠕滑变形,裕丰岩变形体(疑似滑坡体)为蠕滑变形;通过地表专业位移监测结果,显示西山村滑坡变形趋势与InSAR结果一致,验证了InSAR结果的合理性;西山村滑坡体失稳后堆积体运动演化过程具有阶段性特征,即加速滑移阶段、减速滑移阶段、渐进稳定阶段。     

采动覆岩活动规律的“空-地”监测技术

准确有效地掌握采动覆岩活动规律,已成为解决西部煤炭资源开发与生态环境损害矛盾的重要理论基础.本文围绕D-InSAR测量技术和氡气探测技术的工程应用两大方面对其国内外研究现状进行了概述,并指出了现有研究领域存在的不足之处.为此,从"采动地表形变+采动裂隙发育"的整体角度出发,提出了一种将"D-InSAR测量(空)"与"地表氡气监测(地)"二者融合的监测方法,形成了"空-地"一体化动态监测技术体系.在此基础上,论述了开展采动覆岩活动规律的"空-地"监测研究的内涵及预期目标;分析了该研究方向需解决的关键科学问题,主要包括低相干条件下D-InSAR影像高精度配准、覆岩采动裂隙介质中氡气运移数理模型及"采动地表形变-采动裂隙发育-工作面开采参数"三者动态耦合关系.     

冰川密林陡谷区活动性滑坡InSAR精细识别-以澜沧江梅里雪山段为例

西南山区地质灾害频发,近年来,连续多起如茂县滑坡、白格滑坡、水城滑坡等大型滑坡灾害表明,灾难型滑坡事件的发生不仅与该地区易孕育地质灾害的条件相关,无法准确识别与监控滑坡灾害的发育发展情况也是主要因素之一。位于青藏高原东南缘的“三江”地区,地形高陡、地质灾害频发,其中澜沧江流域环境更为恶劣,海拔高、地形陡,夏秋季山高林密、多降雨,春冬季天气寒冷、多降雪,传统的地面式地质灾害调查手段在此效果有限,光学遥感技术也受到天气条件的诸多限制。而基于主动式微波遥感成像的InSAR技术被证明适合进行人类不易到达地区的地质灾害识别工作。本文以澜沧江流域梅里雪山段为研究区,使用PALSAR1、PALSAR2与Sentinel-1多源雷达遥感数据,结合D-InSAR与IPTA-InSAR技术开展冰川密林陡谷区的滑坡灾害精细识别工作。过程中发现长波长的PALSAR1和PALSAR2数据有更好的适应性,短波长的Sentinel-1数据通过数据量多的优势弥补了自身穿透能不足的缺陷；成功解译了研究区内92处活动性滑坡灾害；平面面积超过20万m_²的有26处；时间序列InSAR结果结合地面调查验证表明,澜沧江河谷典型的大型滑坡,梅里水滑坡和亚贡滑坡活动速率快,危险性高；德钦县成周边典型滑坡,丁羊丁滑坡与归巴顶滑坡整体处于蠕变状态,局部变形速率高；同时德钦县城周边泥石流与冰碛物运动较为活跃。