西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测研究进展

我国西南山区大型水电工程大量建设于金沙江、澜沧江、雅砻江流域,但是这些流域复杂的地层、岩性、构造、水文等地质条件导致水电工程库岸滑坡灾害分布广泛,多发频发。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术凭借其覆盖范围广、监测精度高、不受云雾遮挡等特点为水电工程库岸滑坡早期识别与监测带来了新的机遇,在近年来得到水电工程建设及库岸地质灾害防治相关领域的极大重视。基于此,对西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测的应用概况进行了梳理,从研究时间、研究内容、研究对象等多角度进行了分析; 对水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测技术的研究现状、研究热点进行了归纳与总结,揭示了以白鹤滩水电站为里程碑,水电工程库岸滑坡早期识别与监测目前已开始进入InSAR技术应用与研究的爆发阶段; 最后,探讨了水电工程全生命周期(蓄水前阶段、蓄水阶段、蓄水后阶段)对InSAR技术的不同应用需求与算法适用性。随着SAR数据质量提升与算法进步,InSAR技术必将常规化地参与到水电工程全生命周期库岸滑坡的识别与监测工作中,为水电工程库岸滑坡的早期识别、监测预警、触发机理研究及灾害防治等提供重要支撑,提升我国水电工程库岸滑坡地质灾害防治能力。     

青藏高原泛三江并流区活动性滑坡InSAR初步识别与发育规律分析

青藏高原的怒江、澜沧江和金沙江泛三江并流区是青藏高原地质环境研究和自然资源开发的关键带。全覆盖的调查活动性滑坡、研究发育分布规律具有重要意义。以泛三江并流区17.9万km2研究区为例,示范了InSAR大数据处理→滑坡解译→变形模式识别→发育规律分析→重点区段剖析的全过程滑坡InSAR调查工作流程和关键技术,获得了研究区中小比例尺的活动性滑坡数据。研究结果表明,（1）现有的SAR数据源、InSAR技术和解译方法可以满足开展大区域中小比例尺活动性滑坡识别的需求,开展全国的滑坡InSAR调查时机已经成熟;（2）设计的“相位共振增强InSAR”技术,针对大冗余SAR观测的快速计算,可以消除大部分不利的干涉条件,突出滑坡的位置、范围和活动强度,有效的完成适合大区域滑坡识别的InSAR数据处理,技术上具有推广的潜力;（3）计算得到滑坡、冰川、冻胀、分散、高差五大类几十种InSAR变形图斑,以此为主要依据,辅助地貌和光学遥感图像解译,同时参考地层岩性、制灾机理、诱发因素,总结出三江并流区活动性滑坡的10类发育地貌位置;（4）共解译活动性滑坡904处,主要分布在金沙江的汪布堆—波罗、松雄、中心绒,怒江的八宿,澜沧江的察雅、囊谦、德钦、黄登水库8个区段;（5）对活动性滑坡影响大的环境要素依次是河流侵蚀、地形坡度、地层岩性、降雨气温,活动构造和地震的影响在空间分布上并不直接显著,地灾与人类活动互馈是本区域滑坡发育的一大特点;（6）InSAR识别结果较全面、客观的反应了滑坡的自然发育规律,加深了对泛三江地区滑坡灾害的认识,但也应该看到,InSAR观测和活动性滑坡的解译具有多解性,制定标准化的InSAR识别工作流程,进行多源数据的融合观测是下一步努力的方向。     

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。     

基于D-InSAR的东川城区周边滑坡灾害识别

东川地处世界深大断裂带,地质构造复杂、侵蚀强烈,区域内滑坡、泥石流与地震等地质灾害频发,主动防范困难.传统地表形变监测方法监测范围小、工作量大、效率低,难以实现大范围宏观连续性监测.InSAR技术在多个地区滑坡灾害监测中得到成功应用,而东川地区高差大、地表植被覆盖显著、人工地物稀少,两期SAR影像相干性低,不利于采用I...     

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。     

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.     

联合InSAR和质量守恒法估计西藏贡觉地区雄巴滑坡厚度

滑坡厚度是灾害风险评估和防控的关键参数。传统的滑坡厚度估计方法只能确定滑坡体局部稀疏点的深度,无法反映整个坡体深度分布情况,且存在探测成本高、效率低等问题。基于此,提出了一种联合合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和质量守恒法估计平移式滑坡厚度分布的方法,并将其应用于西藏贡觉地区雄巴滑坡。使用时序InSAR技术分别计算Sentinel-1A升轨、Sentinel-1A降轨和ALOS-2升轨影像的一维雷达视线向(LOS)形变速度场,联合SAR成像参数与滑坡空间几何关系构建坡面坐标系,解算得到滑坡沿坡面的三维形变场; 在此基础上,联合InSAR三维形变场和质量守恒准则估计滑坡厚度。实验共收集了覆盖雄巴滑坡的140景Sentinel-1A升轨、138景Sentinel-1A降轨和12景ALOS-2升轨数据。结果表明:雄巴滑坡总运动面积约为5.33 km²,当流变参数取值0.5时,滑坡厚度为0～109.57 m,集中分布在9～73 m,滑坡体积约3.12×10⁸ m³,估算结果与现场测量结果一致。本文提出的方法可以获取滑坡连续的厚度分布情况,可为灾害风险评估、分析与预防提供关键性数据支撑。     

镇巴县地质灾害发育规律与危险性评价

以"汉江中游任河流域镇巴县幅地质灾害调查及专题研究"项目为依托，基于区域地质环境概况、遥感解译与野外实地考察，研究了镇巴县幅地质灾害的发育规律。在此基础上，选择坡高、坡度、坡形、降雨量、工程地质岩组、距断层距离、距河流距离、人类工程活动与灾害点密度9种评价因子，采用层次分析法建立各评价因子的判断矩阵，确定地质灾害危险性评价指数，对镇巴县幅地质灾害危险性进行评价和分区。结果表明：（1）镇巴县幅地质灾害类型主要为滑坡、崩塌、泥石流，其中滑坡93处，崩塌6处，泥石流4处；（2）地质灾害多发育在坡形为凹凸面坡、坡度为0°~10°、起伏度为0~30 m的斜坡中，且集中分布在河谷两侧的高程为500~800 m的低山区；（3）地质灾害危险性可分为高、中、低三类，面积分别为62.05、143.43、224.57 km²。高危险区主要分布在泾洋河流域，占总面积的14.4%。     

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.     

基于图像分类方法滑坡识别与特征提取——以归州老城滑坡为例

目前遥感滑坡地质灾害解译主要是通过目视解译和人机交互式解译,根据遥感图像的影纹、色调、地形、地貌等特征,辅以软件对图像进行增强处理和叠加DEM来识别滑坡灾害,但是这些解译方法并没有充分挖掘遥感图像的光谱信息。论文以三峡库区归州老城滑坡为例,利用遥感专业处理软件ENVI对灾害点遥感影像分类,探索滑坡灾害的光谱识别与特征提取。得出图像分类方法不但可以去除一些与滑坡灾害解译无关的或干扰信息,还可以通过感兴趣区选择进行监督分类将图像划分为滑坡解译所需要的简单几种类型,有助于滑坡特征提取与统计、滑坡识别和圈定滑坡边界。     

川藏高速巴塘-芒康段地质灾害遥感综合早期识别研究

G4218高速公路所处的巴塘-芒康段位于金沙江河谷至高原的过渡带,新构造活动强烈、岩体破碎,地质灾害问题非常严重,其修建和维护面临着巨大的难题。传统地面地质调查手段在选线和地灾评价方面面临诸多困难,从而无法给线性工程的规划建设提供合理的理论依据。利用光学遥感对地质条件形态解译与InSAR变形观测的技术相结合,有望能高效、准确的调查区域内地质灾害及揭示其发育规律,为可能出现的施工难题提供地质依据。本文根据青藏高原高山峡谷区特殊的地质条件总结了该区域常见的地质灾害,并针对这些灾害结合遥感技术制定了公路遥感综合识别技术方法。利用该方法对巴塘-芒康段进行灾害调查,充分掌握了光学遥感目视解译技术与InSAR技术的使用,再辅以野外地质调查、GIS空间分析、工程地质类比等工作,获得了一些知识：(1)研究区内光学目视遥感解译固有地质灾害670处,结合四种SAR数据的InSAR技术解译活动地质灾害数量220处,对线路可能产生直接不利影响的地质灾害共72处;(2)研究区不同类型地质灾害的发育规律随着地形地貌、地质条件和地质灾害等的变化存在较大差异,可将其划分为金沙江宽谷段、垄曲窄谷段、日荣深沟段、灵芝河切割段、芒康平缓段以及拉乌山坡降段六个段,为预设线路的调整设计提供了地质依据;(3)光学遥感解译结果和InSAR解译结果并非完全一致,二者不能直接进行互查工作;(4)综合遥感技术方法的使用在青藏高原高山峡谷区的公路建设中具有普适性,它充分利用了光学遥感解译技术和InSAR变形观测技术的互补性,在节约时间成本的基础上,对区域的地质灾害发展情况有更了全面的了解。     

金沙江结合带巴塘段滑坡群InSAR探测识别与形变特征

金沙江结合带结构破碎,软弱岩层发育,流域性特大高位地质灾害频繁发生。针对该区域开展大范围滑坡调查与监测研究,对减灾防灾具有重要意义。以金沙江结合带巴塘段为试验区,采用堆叠InSAR技术分别利用升轨、降轨Sentinel-1A卫星数据对该区域滑坡隐患开展了调查研究。在此基础上,以中心绒乡滑坡群为重点研究区,利用多维小基线子集技术获取了区域二维形变速率(水平东西向和垂直向)及二维时间序列结果。通过对4处典型滑坡体的形变时间序列结果进行分析,发现在两年时间段内安里克米滑坡、仁娘村滑坡、贡伙村滑坡1和贡伙村滑坡2水平方向累积位移量分别达到44.3、-26.6、65.3和-77.1 mm,垂直向累积位移量分别达到-30.2、-88.3、-80.9和-56.9 mm,且这4处滑坡呈现缓慢蠕滑变形趋势。通过对贡伙村滑坡2的形变监测二维时间序列与降雨数据分析发现,强降雨对滑坡变形有一定短暂影响。由于滑坡群处于地质条件脆弱地区,构造活动强烈,在强降雨条件下极易导致滑坡失稳,建议对其进行持续监测,同时该研究成果对流域内其他区域的滑坡调查与监测研究具有参考意义。     

天府新区(成都部分)地质灾害空间分布特征

研究工作以地面综合调查为主,1∶5万地形图为工作底图,采用3S技术,进行遥感解译、野外灾害点定位、空间数据库建设及分析,发现天府新区(成都部分)地质灾害空间上分布不均。天府新区现有各类地质灾害300处,其中:滑坡204处,占68.00%;崩塌(危岩)29处,占9.67%;不稳定斜坡67处,占22.33%。滑坡与不稳定斜坡为主要灾种。从地貌上看,地质灾害主要分布在龙泉山低山区,其次分布于台地丘陵区;从行政区划上的分布看,主要分布于龙泉驿区和双流县;从天府新区(成都部分)各功能区分布现状看,主要分布在两湖一山国际旅游功能区、成眉战略新兴产业功能区和空港高技术产业功能区。地形地貌是地质灾害的主要控制条件,降雨是区内地质灾害的主要诱发因素。     

水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望

随着中国高坝大库水利水电工程的相继运行,水库滑坡灾害已成为影响工程运行稳定和威胁沿岸人民生命财产安全的重大隐患,提升其综合防控能力是国家重大需求。水库滑坡是一个复杂的地质综合体,其变形破坏过程不仅与滑坡所在区域的地质条件特性相关,更取决于诱发因素如降雨、库水位变动等动态作用的影响,从开始孕育变形到最终失稳破坏一般需经历较长的历时,是一个不断累积发展的过程,不仅涉及降雨入渗与库水影响的时空叠加作用,更涉及多因素耦合下的渐进破坏机制,其致灾机理与防控难度极高。本文结合大量现场调查、室内外试验和数值模拟,总结了库区地质、水文等条件对于滑坡易感性及空间分布的影响规律,揭示了强降雨、库水位变动及多因素叠加作用下水库滑坡的累积灾变失稳机理;建立了离散元模型与流体力学模型（DEM-SPH）耦合的滑坡-涌浪模拟技术,能够较好地揭示高速滑坡体入河与水流的强碰撞及涌浪的非线性传播过程,可为滑坡致灾影响范围及应急避险方案制定提供科学依据;构建了无人机-3维激光扫描空地数据融合的大范围水库滑坡3维变形演化监测技术,并归纳总结了水库滑坡的综合治理技术。此外,针对多因素驱动下水库滑坡复杂致灾机理及防控技术方面的研究不足和局限性,展望了水库滑坡在灾变累积失稳与稳定评价、多源融合监测与智能预警、滑坡-涌浪流固耦合模拟与致灾影响评估、生态措施-支护结构联合治理技术方面的未来发展方向,期望为水库滑坡灾害防控减灾研究提供借鉴。     

INSAR技术在滑坡监测中的应用研究

合成孔径雷达干涉（INSAR）测量及差分干涉测量（DINSAR）技术是近年来微波遥感发展的一个重要方向,而将其应用于滑坡监测中则是国内外的研究热点问题。本文首先简要阐述了INSAR和DIN—SAR技术的基本原理及其在滑坡监测中的主要方法,随后较为详细地介绍了这方面国内外研究的进展情况,在国外,法国、意大利、加拿大等国家已经进行了一些应用研究并取得较好的结果,而在国内基本还没有得到应用。与传统监测方法相比较,INSAR技术在滑坡监测方面主要具有全天候、大范围、高分辨率、高精度等优势,但在实际应用中则会产生去相关问题。文章最后阐述了将INSAR技术应用于滑坡监测中的发展方向,认为应该综合利用INSAR及PS技术,以便对滑坡进行更有效地监测。