基于天-空-地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警

中国地质灾害点多面广，且大多地处高位并被植被覆盖，传统的人工调查排查在一些地区进行地质灾害隐患识别已显得无能为力，这也是近年来绝大多数灾难性地质灾害事件都不在预案点范围内的主要原因。提出通过构建天-空-地一体化的“三查”体系进行重大地质灾害隐患的早期识别，再通过专业监测，在掌握地质灾害动态发展规律和特征的基础上，进行地质灾害的实时预警预报，以此破解“隐患点在哪里”“什么时候可能发生”这一地质灾害防治领域的难题和国家急切需求。“三查”体系首先通过光学遥感和合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）实现区域扫面性地质灾害隐患的普查，随后利用机载激光雷达测量技术（light laser detection and ranging，LiDAR）和无人机摄影测量实现高地质灾害风险区段和重大地质灾害隐患的详查，最后采用现场调查、地面与坡体内部监（探）测等手段，实现重大地质灾害隐患的复核确认和排除，即核查。监测预警则是通过InSAR和地面观测手段（如全球导航卫星系统、裂缝计等），在掌握滑坡崩塌的变形规律和阶段以及时间-空间变形特征的基础上，建立分级综合预警体系，并利用地质灾害实时监测预警系统，逐步实现地质灾害监测预警的实用化和业务化运行。     

基于时间序列InSAR分析的西部山区滑坡灾害隐患早期识别——以四川丹巴为例

滑坡是仅次于地震、发生最频繁、造成损失最严重的一种地质灾害,中国西部山区则是世界上滑坡灾害分布最密集的地区之一。广域范围内滑坡灾害隐患的早期识别是地质灾害防治工作中的一项关键任务,基于星载合成孔径雷达重复轨道观测的时间序列雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术在此领域具有巨大的应用潜力,但以永久散射体干涉测量为代表的传统时序InSAR方法在西部山区应用中往往受到植被覆盖等不利因素的影响,滑坡探测识别的可靠性较差。针对这一问题,以大渡河上游丹巴县为例,采用自主研发的相干散射体时序InSAR（coherent scatterer InSAR,CSI）方法,从历史存档的ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据集中成功识别出了17处持续变形中的不稳定坡体,通过与外部观测数据比对和实地调查核实等手段验证了CSI方法探测结果的有效性和优势,并探讨了影响时序InSAR方法滑坡监测应用效果的主要因素及未来的优先研究方向。     

InSAR技术在地质灾害隐患早期识别中的应用

InSAR技术是对人不能至、观测条件苛刻地区的重大地质灾害隐患进行早期识别的重要手段之一。本文以天全县为例,通过InSAR技术解译出形变区域,然后结合"InSAR形变量、威胁对象、地形地貌"三要素分析出疑似隐患区域,并通过传统地质灾害野外调查进行验证,结果表明InSAR解译结果具有较高的准确性。     

孕灾机理与综合遥感结合的三峡库首顺层岩质滑坡隐患识别

隐患识别是实现地质灾害从注重灾后救助向注重灾前预防转变的重要技术工作。本文以三峡库首秭归沙镇溪镇周边岸坡段顺层岩质滑坡隐患识别为基础,提出基于孕灾机理与综合遥感相结合的地质灾害隐患识别方法。首先,借助资料整理分析、遥感调查和现场调查等查明孕灾环境,并建立孕灾指标体系;其次,针对典型灾害体开展地质结构与致灾机理分析,以揭示典型孕灾模式,并建立综合遥感判识标志;再次,采用易发性分区评价,结合高分光学卫星遥感与InSAR等天基遥感变化检测技术,圈定隐患识别的易发重点靶区;然后,针对高易发靶区,利用无人机摄影测量、LiDAR等空基遥感技术识别疑似隐患体;最后,通过地面核查与专家判识,确认并圈定地质灾害隐患。利用该套技术方法,在工作区内共识别出8处地质灾害隐患,其中5处为具备孕灾模式但尚未出现明显变形的顺层岩质滑坡隐患体。结果表明,该套技术方法以查明孕灾环境及建立孕灾模式为核心与前提、以综合遥感探测为重要技术支撑,可以弥补目前主要依赖遥感变化探测开展隐患识别易造成精度较低甚至失效的缺陷,尤其适合于山高坡陡、植被覆盖茂密地区的隐蔽性、突发性地质灾害的隐患识别。     

联合InSAR和LiDAR的油气管道沿线地质灾害隐患早期识别

川东北地区地质条件复杂、地质灾害多发,对管道的安全运营构成了一定的威胁,因此有必要采用科学有效的方法识别管道沿线地质灾害隐患。本文以达州市某油气管线为例,利用InSAR开展区域形变监测,并结合高精度光学遥感初步识别管道沿线地质灾害隐患;同时运用机载LiDAR技术获取重点区域坡体形变精细化特征及迹象,对地质灾害隐患进一步确认。结合调查资料成功识别出10处地质灾害隐患点,其中管线附近有4处历史滑坡或不稳定斜坡,3处新发现的地质灾害隐患点。研究表明,该方法体系能有效识别油气管道沿线潜在地质灾害隐患,可为管道沿线地质灾害防治提供科学依据。     

联合InSAR与无人机航测的白鹤滩库区蓄水前地灾隐患广域识别

白鹤滩水电站位于我国西南高陡山区,是我国实施“西电东送”的国家重大工程之一。水库两岸是地质灾害高易发区,传统的地质灾害调查手段存在工作效率低、危险性高、无法覆盖高位隐患点等弊端。联合星载合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)与无人机航测技术应用于广域地灾隐患探测对于库区地灾隐患广域识别、掌握其分布规律及辅助后续重点防治具有重要意义。本文基于142景Sentinel-1卫星升降轨影像,采用时间序列InSAR技术对白鹤滩库区重点库岸段蓄水前两岸活动性坡体进行探测,同时利用无人机航测技术对其进行了野外验证与辅助分析,根据航片生成的数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)、三维模型等航摄数字产品,结合形变与地形地貌特征,确定了32处地灾隐患点。并结合隐患点的形变量级、形变面积、是否涉水、是否具有明确威胁对象等因素给出了防治建议,建立了全面而准确的蓄水前地灾隐患灾害库。最后基于此案例对两种技术优势特长、适用范围以及如何高效联合应用进行了总结。本文揭示了两种技术在广域地灾隐患识别时的结合应用,无人机航测不仅能对InSAR技术探测到的形变区进行验证,同时InSAR也可以指导重点航测区域,提高航测飞行效率。通过结合两项技术提供的实时与历史信息、形变与地质信息可实现综合研判,形成基于空天遥感技术的高效库岸地质灾害综合遥感识别方法。     

知识图谱驱动下的多源遥感滑坡隐患识别

遥感技术在地质灾害防治领域发挥着重要作用,随着航天航空技术的发展,更多的遥感数据可被获得并有效地运用于地质灾害体的识别,尤其在滑坡隐患识别中广为应用。综合利用InSAR和光学遥感数据开展地质灾害隐患识别是近期研究的热点。传统识别过程完全依靠解译人员的工作经验,其主观性较强,无固定的识别逻辑遵循。本文基于SBAS-InSAR与光学卫星影像,通过分析滑坡隐患识别过程,构建滑坡识别知识图谱和识别提取矩阵模型。在知识图谱逻辑驱动下对“光学遥感+InSAR”组合识别的滑坡隐患进行区域空间特征分析,为滑坡广域识别提供了具有半定量化提取指标意义的参考执行方案,实现了滑坡隐患识别从完全主观到半定量化的识别过程。试验表明,本文方法可为相关研究和工程实际应用提供借鉴,具有一定的应用价值。     

基于InSAR技术和光学遥感的贵州省滑坡早期识别与监测

贵州省因其复杂的地形地貌和强降水等气候特征,滑坡灾害频繁发生。亟需一种可靠的滑坡早期识别和监测方法。传统的滑坡识别和监测方法存在局限性,而InSAR技术在大规模地质灾害监测中具有独特的优势。但是,基于单一地表形变值的滑坡识别结果存在一定的不确定性。因此,本文联合InSAR技术和光学遥感,利用Sentinel-1A雷达卫星影像数据对贵州省六盘水市、铜仁市、贵阳市等地区进行大规模地表形变监测和危险形变区识别;并采用基于NDVI时间序列分析和基于滑坡发育要素的滑坡识别方法对研究区潜在滑坡灾害进行调查。利用InSAR技术对研究区域内重点滑坡（鸡场镇）进行监测,及时掌握滑坡的运动状态。本文方法对贵州省的灾害防治和管理具有重要意义。     

InSAR技术在滑坡灾害中的应用研究进展

InSAR技术作为重要的对地观测技术之一,已在城市、矿山、地质灾害等地表形变监测领域得到广泛应用与探索,特别是在滑坡灾害形变监测中具有很强的实用性。为全面、准确及深入认识和梳理InSAR技术在滑坡灾害应用中的前沿科学问题、局限性、面临挑战及未来发展趋势,以期更好地服务于滑坡灾害的防治与监测。以InSAR技术滑坡灾害应用研究为主要脉络,系统阐述其研究进展:(1)以滑坡监测中应用的主要InSAR方法概述为切入点,系统梳理了各类主要方法的适用范围、优缺点及内在联系;(2)基于早期识别探测、不同量级形变监测、活动模式与三维信息获取、形变与诱因耦合4个视角,深入探析InSAR技术在滑坡应用中的最新进展、趋势及目前应用中存在的关键问题与挑战;(3)针对InSAR技术系统的局限性、滑坡灾害的特点,剖析了InSAR滑坡监测中存在的几何畸变、密集植被覆盖、大气干扰、三维形变信息获取、精度评定、滑坡形变的复杂性和非线性等问题,并对相应问题的解决提供了可行性的方案与建议措施;(4)基于InSAR滑坡行业体系构建的视角,结合人工智能(AI)、机器学习、无人机遥感及地学领域地震台网等其他观测技术,从数据处理、与其他新型技术融合对未来InSAR在滑坡应用研究进行总结和展望。     

黄土台塬滑坡变形的时序InSAR监测分析

黄土台塬由于经常性的农业灌溉容易造成边缘区域滑坡发育。因此，需要利用有效手段对这些潜在的滑坡隐患进行早期识别与监测。利用时间序列合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）技术对2016-01至2018-08期间获取的升降轨Sentinel-1数据集进行分析，获取了甘肃永靖黑方台典型台塬地区的滑坡隐患分布情况。将InSAR结果与GPS观测资料进行对比，验证了时序InSAR处理方法的有效性。对该地区滑坡的历史变形分析表明，持续的农业灌溉引起的地下水位抬升是台塬边缘坡体失稳的主要诱因。同时，InSAR时序分析发现，研究区域内的跨黄河大桥受季节更替和温度波动的影响，存在周期性变形现象。实验结果证明了时序InSAR方法在地表变形监测中的有效性，可在黄土滑坡识别与监测防治中发挥重要作用。     

On safe ground? Analysis of European urban geohazards using satellite radar interferometry

Urban geological hazards involving ground instability can be costly, dangerous, and affect many people, yet there is little information about the extent or distribution of geohazards within Europe’s urban areas. A reason for this is the impracticality of measuring ground instability associated with the many geohazard processes that are often hidden beneath buildings and are imperceptible to conventional geological survey detection techniques. Satellite radar interferometry, or InSAR, offers a remote sensing technique to map mm-scale ground deformation over wide areas given an archive of suitable multi-temporal data. The EC FP7 Space project named PanGeo (2011–2014), used InSAR to map areas of unstable ground in 52 of Europe’s cities, representing ∼15% of the EU population. In partnership with Europe’s national geological surveys, the PanGeo project developed a standardised geohazard-mapping methodology and recorded 1286 instances of 19 types of geohazard covering 18,000 km². Presented here is an analysis of the results of the PanGeo-project output data, which provides insights into the distribution of European urban geohazards, their frequency and probability of occurrence. Merging PanGeo data with Eurostat’s GeoStat data provides a systematic estimate of population exposures. Satellite radar interferometry is shown to be as a valuable tool for the systematic detection and mapping of urban geohazard phenomena.     

测绘业务与地质灾害监测预警业务之间的融合途径分析

着眼于突破传统排查隐患点技术手段的局限，为增强地质灾害监测预警能力，提升抵御自然灾害的综合防范能力，促进地质工作与测绘工作的协作共进，推动自然资源管理能力现代化，本文分析了当前测绘地理信息工作基础和技术优势，据此提出测绘业务与地质灾害监测业务融合发展的总体思路，明确了要构建天—空—地一体化的多源立体监测技术体系和建立国家—省—市县相互协作、衔接配套的地质灾害分级监测预警体系的实现途径，并提出相关政策建议。     

地质灾害航空遥感技术应用现状及展望

我国地质灾害发生十分频繁,因灾损失尤为严重,近年来发生的多起重大地质灾害事件表明高植被覆盖山区,以及一些受地形条件限制人迹罕至区域的地质灾害防治工作仍是传统群测群防的难题。航空遥感技术因其独特视场角、机动灵活等优势可快速高效地揭示地质灾害的空间分布特征和时空演化规律,在地质灾害调查评价、应急响应等方面发挥了重要作用。本文在简要概述航空遥感技术、平台及传感器的基础上,系统总结了国内外航空遥感在地质灾害识别解译、调查评价、长期监测、应急响应、VR展示等方面的研究应用,阐述了目前地质灾害航空遥感应用所面临的机遇和挑战,并对航空遥感在地质灾害应用研究的发展趋势做出了展望。     

InSAR技术及其在地质灾害中的应用

InSAR是在太空对地球进行3维成像技术,它标志着空间遥感从2维信息获取进入到3维信息获取的新阶段,也为大地测量带来了一场革命。该技术为地质灾害的研究提供一个全新的工具。运用InSAR和D-In-SAR技术进行地面微位移监测,是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。本文例举了InSAR技术在地震、火山喷发和滑坡等地质灾害应用的实例。表明它在形变监测研究中有广阔的应用前景,具有不可替代的优势。     

InSAR技术及其在地质灾害中的应用

InSAR是在太空对地球进行3维成像技术，它标志着空间遥感从2维信息获取进入到3维信息获取的新阶段，也为大地测量带来了一场革命。该技术为地质灾害的研究提供一个全新的工具。运用InSAR和D～In—SAR技术进行地面微位移监测，是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。本文例举了InSAR技术在地震、火山喷发和滑坡等地质灾害应用的实例。表明它在形变监测研究中有广阔的应用前景，具有不可替代的优势。     

地质灾害监测预警中的精密空间对地观测技术

21世纪以来,随着世界环境恶化和人类活动剧烈,地质灾害呈现频发态势,精密对地观测技术成为其监测预警的重要手段。本文首先介绍了常见地质灾害特点和监测方法,并对InSAR、LiDAR、高分遥感和GNSS 4种技术在地质灾害监测预警中的技术特点及应用进行了阐述,其次对高精度空间监测技术融合进行了综述和展望,最后对未来地质灾害监测预警技术趋势进行了总结。     

“天-空-地”协同滑坡监测技术进展

滑坡灾害是全球范围内发生频率最高、分布范围最广、造成损失最重的自然灾害之一,严重威胁着人类生命财产和重大工程设施的安全。科学监测是实现滑坡预警预报与主动防范的重要技术前提,经过多年的技术攻关,融合高分辨率光学遥感、卫星InSAR、无人机摄影测量、无线传感网络(WSN)等多种新技术方法,滑坡监测已从传统点式人工监测逐步发展到“天-空-地”多维协同监测,在我国地质灾害风险识别与监测预警方面取得显著成效。本文结合多年来对滑坡发生机理与变形破坏过程的研究认识,从天(光学遥感和InSAR)、空(无人机摄影测量)、地(全球导航卫星系统、裂缝计等专业监测)三维立体角度对我国滑坡监测技术的最新研究进展进行了系统总结,分析讨论了不同技术在工程实践中的技术优势和适用性,构建了滑坡变形破坏全过程的“天-空-地”协同监测技术体系,为滑坡地质灾害的科学防范提供一种新的思维范式和经验指导。     

多源遥感地质灾害早期识别技术进展与发展趋势EI北大核心CSCD

随着全球气候变化、矿产资源开采和大型人类工程活动的不断加剧,冰崩、塌陷、滑坡、地面沉降和地裂缝等多类型地质灾害呈现高频性和链生性的趋势,灾害后果更加严重。大范围高效率地质灾害的早期识别是防灾减灾的重要前提,也是工程安全的技术保障。本文首先介绍了多类型地质灾害的特点和常规识别方法;然后,重点介绍了光学遥感、微波遥感、机载LiDAR及多源遥感数据融合技术在不同类型地质灾害识别中的技术特点和典型应用,并对当前地质灾害早期识别存在问题和下一步发展趋势进行了总结与展望。