时序地基SAR子影像集监测地震滑坡灾害研究

将星载SAR时间序列技术引入到地基SAR影像处理中,研究时序地基SAR影像监测地震后滑坡灾害。鉴于地基SAR设备与星载SAR传感器多方面均存在较大差异,时序星载SAR技术实际上不能直接用于地基SAR影像序列的分析与处理。考虑地基SAR气象环境等因素的影响,选用子影像集的方法,详细分析了时序地基SAR平均子影像集的生成、相干点目标的选取、沉降模型的建立与解算等处理步骤。以云南鲁甸地震后红石岩滑坡作为研究对象,首先对GB-SAR影像数据依据各影像数据质量提取生成子影像集,然后利用多阈值相结合的方法提取相干点目标,最后对时序建模后的结果进行分析。研究表明时序地基SAR子影像集监测滑坡灾害是有效的。     

联合北斗与地基InSAR多源数据分析四川茂县特大滑坡

本文以四川茂县渭门镇滑坡为典型案例,采用裂缝计、雨量计设备监测识别出该滑坡存在激烈下滑现象。结合北斗区域网获取实时监测数据,利用地基InSAR长达119.5 h的连续监测,获取滑坡体表面完整形变信息,识别出滑坡明显形变区域。北斗和地基InSAR监测结果表明,两种设备监测形变量和形变速度基本一致。联合北斗和地基InSAR进行监测,能充分发挥两者的优势,在滑坡形变的不同阶段,从不同位置分析滑坡表面形变信息,对于滑坡的早期防范和局部实时监测有重大意义。     

地基SAR数据优化及灾变体面积预警预报分析

针对地基SAR异常数据难以识别、潜在滑坡体发展特征及规律不明显、临滑面积估算难度大的问题,本文以甘肃某矿山滑坡数据为基础,介绍了地基SAR形变数据的处理方法,通过Matlab软件有效地识别、筛选、剔除了异常形变数据,并以色彩差异进行区分,进一步突显了不同阶段潜在灾变体面积的演化规律。基于地基雷达监测原理,提出一种多边形面域估算方法,实现潜在危险区域面积的估算。研究不等周期处理的速度倒数曲线组,发现速度倒数平方法能够进一步放大特征趋势,预测结果准确、预报效果好,为实现矿山滑坡超前预警预报提供了新的思路。     

GB-SAR变形监测技术研究现状与展望

地基合成孔径雷达（GB-SAR）技术是近十多年发展起来的地面主动微波遥感技术，可进行非接触、高精度、大范围、远距离的变形监测，在变形监测领域具有重要意义。本文首先介绍了GB-SAR干涉测量基础理论和研究现状，归纳了目前主要的GB-SAR系统，详细列举了现有系统的关键参数；进而分析了GB-SAR技术在基础设施、滑坡、矿山、冰川运动及文物保护等变形监测领域应用的优势和不足，总结了地基雷达系统在实际应用中面临的挑战；最后从多维形变、大气改正等方面对其应用前景进行了展望。     

地基合成孔径雷达对目标三维形变的监测

形变监测是在各类大型建筑物倒塌、桥梁垮塌、滑坡等灾害事故发生前进行预警的重要手段。地基合成孔径雷达干涉测量技术在形变监测的各类方法中，优势明显并已经得到广泛应用。针对现在GB-SAR只能测量目标一维形变的问题，本文提出了一种平行合成孔径雷达的概念，通过在多孔径干涉技术得到的二维位移基础上，融合平行雷达监测的目标位移数据，准确演算得到目标的三维位移信息，从而反映出目标的真实位移，对于建筑物结构性能的监测和诊断具有重要意义。     

尼泊尔地震触发滑坡识别和雪崩形变分析

2015-04-25尼泊尔Gorkha附近发生了Mw 7.8级强震,引发尼泊尔及中国西藏地区大量的山体滑坡和雪崩灾害,造成了严重的人员伤亡与经济损失。基于Landsat 8影像和亚像素相关性匹配技术识别形变失相关区域,并结合目视解译提取震害滑坡与雪崩沉积区域,统计分析了所提取的滑坡数目、面积等与地形因子的关系,同时对珠峰雪崩高发区的冰川形变进行了定量分析。实验结果表明,提取形变场中的形变失相关区域并结合目视解译验证是一种识别震害滑坡与雪崩沉积区域的有效方法;统计结果显示滑坡体随坡度分布呈现高斯特性,多发生在坡度大于30°的地形,易发于河谷两侧,且高坡度更容易触发单体面积大的滑坡体。该研究为利用Landsat 8影像数据进行震害滑坡与雪崩沉积区域提取、雪崩高发区的冰川流速监测预警工作提供了新视角。     

基于地基真实孔径雷达的边坡动态监测研究与应用

滑坡是仅次于地震的发生最频繁、造成损失最严重的地质灾害之一，给人民群众生命和财产安全带来了巨大威胁。为了能够对危险滑坡进行动态监测，采用GPRI-Ⅱ地基雷达系统，研究了滑坡形变时序分析关键技术，制定了地基雷达数据时序处理流程，并应用于浙江绍兴某道路边坡稳定性监测。实验结果表明，该边坡存在1处明显的形变区域，位于施工现场堆积区，最大形变量达到3.5 mm/d。目前在观测条件满足的情况下，地基雷达可以达到亚毫米级的形变监测能力，已经成为灾害预警和治理的重要手段之一。     

结合星载与地基InSAR技术的露天矿地表形变监测

为了保障露天矿区安全生产及运营，针对露天矿区形变区难以及时识别与监测问题，采用星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和地基InSAR联合监测模式，对露天矿区开展不同阶段、多尺度的形变区域识别与监测，分析形变趋势，研究二者InSAR技术在露天矿区形变区调查、重点形变区确定及监测预警的应用效能。研究结果表明：星载InSAR技术实现对露天矿区的广域地表形变监测，且识别出重点形变区，分析形变发展趋势；地基InSAR实现了对露天矿区重点边坡形变区进行近实时、高频率的监测，根据监测数据变化趋势，判别形变发展阶段；两者InSAR技术结合应用，充分发挥各自优势，星载InSAR实现面域形变区识别与监测，地基InSAR实现重点形变区的高频监测及无法形成有效干涉形变区的补充监测，获取了更为详细、全面的形变信息，为露天矿区形变灾害监测预警提供高效、可靠的监测数据，提升露天矿区防灾减灾的能力。     

基于GDCORS的广东省滑坡灾害动态监测系统

以GDCORS技术为核心,集成单频GPS接收机及GMS等低成本专业化GPS形变监测手段,通过对基于CORS的动态解算数学模型和形变参数自动探测和提取关键算法的研究,开展高精度滑坡灾害动态监测技术应用研究。通过系统设计与技术集成,建设基于GDCORS的广东省滑坡灾害动态监测系统,并基于该系统在省内开展位移形变模拟试验和四会中学等地质灾害隐患点滑坡地表形变远程动态监测示范,验证该技术在广东省滑坡灾害动态监测预警中的适用性。     

联合卫星SAR和地基SAR的海螺沟冰川动态变化及次生滑坡灾害监测

受全球气候变化的影响，近年来中国藏东南及横断山脉多数冰川物质持续亏损、运动速度减缓，导致泥石流、滑坡等灾害频发。为突破光学遥感受气候条件制约的瓶颈，联合卫星合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）和地基SAR两种技术手段，选取海螺沟冰川作为典型研究区域，开展时序监测分析。基于对近11 a间获取的38景PALSAR系列影像的像素偏移统计表明，海螺沟1号冰川粒雪盆和冰瀑布上沿区域整体运动最快，最大速度超过2 m/d；在海拔2 900~3 900 m的冰舌区，冰川运动趋缓，速度降至0.1~0.4 m/d；随着季节更替，海螺沟冰川运动速度呈周期性波动，积累区的夏冬两季差异为25%~35%，而冰舌段的差异则高达4倍。在年际变化方面，海螺沟1号冰川的运动速度平均减缓率为每年7.27%，消融区内减缓率高达每年15.57%。同时，使用像素偏移追踪和Stacking-InSAR（interferometric SAR）方法在海螺沟U型谷北坡探明了多处不稳定滑坡体，统计分析表明，此类滑坡运动与冰川消融具有强相关性，滑移速度于每年夏季达到峰值，2018年度最大滑移速度为南北向100 mm/d、东西向50 mm/d。进一步分析地基雷达的高频实时监测数据，确定该滑坡体的滑移速度在2018-07-09达到峰值（150 mm/d），并于随后失稳垮塌，详细展现了整个蠕变致灾过程。相关研究数据及监测结果可为冰冻圈及山地灾害研究提供参考。     

高精度时空信息崩滑坡灾害监测技术

我国部分地区地质灾害爆发频率高,多年来崩滑坡、泥石流等高危险性地质灾害严重威胁我国人民财产与生命安全。因此,地质灾害及时预警一直是我国在应急方面亟待解决的难题。随着北斗、GPS等全球卫星导航系统的建设组网,GNSS技术逐渐成为当前提供时空位置信息的重要手段,具有数据实时性、设备低功耗、搭建便捷化等特性,成为解决地质灾害监测与预警的理想技术手段。本文利用BDS+GPS+GLONASS时空信息数据,构建了面向地质灾害监测的中长基线毫米级精度的崩滑坡监测解算方法,确定了双差观测的载波相位解算模型。最后在重庆新浦区域展开试验应用,实现了基于高精度时空信息的毫米级滑坡灾害的监测与预警。为预计该区域的地质灾害提供了数据支持,为人民的生产生活提供了技术保障。     

“轻终端+行业云”的实时北斗滑坡监测技术

对滑坡区域进行地表高精度实时三维变形监测,是实现滑坡灾害精准预警的前提。GNSS技术是目前唯一直接获取滑坡灾害实时地表三维矢量变形的手段,但GNSS应用于大范围滑坡监测存在成本高和计算能力差两大问题。本文采用物联网思维,以"云+端"的设计理念,自主研发了千元级小型化实时北斗/GNSS监测技术装备,并研制了毫米级实时监测预警云平台,成果成功应用于甘肃黑方台滑坡实时监测预警。联合成都理工大学预警系统提前40 min发出了准确预警信号,避免了人员伤亡和财产损失。安装在滑坡体上的远程视频监控首次近距离记录了滑坡灾害发生的全过程。     

“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。     

GNSS滑坡监测预警技术进展

滑坡灾害在全球广泛分布,严重影响人类活动和人居安全。全球卫星导航系统(GNSS)已经被广泛应用于滑坡灾害监测预警工作,但其在复杂场景监测预警中依然存在诸多技术瓶颈。本文首先综述了GNSS硬件数据采集、软件数据处理和多源融合监测等方面的研究进展,重点分析了各类GNSS滑坡监测技术优势、适用范围和存在问题;然后,从滑坡位移预测、临滑时间预报和预警实施等方面介绍了GNSS滑坡预警的技术方法;最后,在梳理复杂场景GNSS实时滑坡监测预警中面临挑战的基础上,对GNSS滑坡监测预警技术的发展趋势和研究方向提出了一些思路。     

无人机摄影测量技术在阿娘寨滑坡应急调查中的应用

无人机摄影测量技术具有数据获取效率高、响应速度快、成果丰富多样等优势,逐步应用于地质灾害应急调查中。2020年6月18日阿娘寨滑坡复活后,采用无人机摄影测量技术进行应急调查。首先,通过检查点验证了无人机免像控摄影测量技术的可行性,总结性研究了无人机影像数据快速拼接和全面处理的软件选取,生成了调查区三维实景模型、数字表面模型(DSM)、正射影像(DOM)及密集点云等基础数据;最后对基础数据处理分析,完成了滑坡地形快速测绘、滑坡特征调查等工作,并对多期次的高精度无人机摄影测量数据进行差分计算,识别了滑坡形变较大的区域,定量表征了滑坡的形变特征,为监测仪器的选位提供了指导。滑坡体上GNSS监测的最大累计形变可达16m,将现场布设的专业监测设备的数据接入地质灾害实时监测预警系统中,有效保证了灾害防治工程的顺利实施。     

顾及运动状态改正的GNSS滑坡监测基准站切换方法

实时相对定位技术已广泛应用于高精度实时滑坡监测,其高精度定位依赖于连续稳定的基准站数据。然而基准站数据由于供电、通信等原因时常发生中断,严重影响滑坡监测结果的连续性和可靠性。本文提出顾及运动状态改正的GNSS滑坡监测基准站切换方法,首先根据待切换新基准站长期监测时间序列确定其运动状态,然后基于滑坡体变形演化规律,结合运动状态建立新基准站位移模型并定期对模型检核,最后根据新基准位移对各监测点位移进行修正。该方法成功应用于甘肃黑方台滑坡监测基准站切换,且改正后各监测站位移与真实变形接近。以改进型切线角作为滑坡预警判据,使用改正前后的监测位移-时间序列进行预警,预警结果表明,不进行改正可能导致预警的误判。本文方法针对基准站数据中断问题,通过切换新基准并对基准误差进行修正以获取连续可靠的滑坡监测序列,保障了滑坡监测的连续性和预警的及时性。     

广域滑坡灾害隐患InSAR显著性形变区深度学习识别技术

全面识别和发现地质灾害隐患,已成为我国地质灾害防治的重大实际需求。目前,基于InSAR技术和深度学习相结合用于广域尺度下地质灾害隐患智能识别应用效果与适用性还需要进一步探索与研究。本文基于Stacking InSAR技术获得地表形变相位数据,利用深度学习检测识别正在变形的滑坡隐患位置与分布,确定显著性形变区边界,探索将上述技术方法推广到一定的广域范围和动态更新数据集。结果显示,测试数据集显著性形变区平均识别精度为0.69,召回率为0.67,F₁ score为0.67,动态更新数据集识别精度为0.85,召回率为0.58,F₁ score为0.68。研究表明,本文方法在广域地灾隐患识别中具有应用可行性,可为地质灾害监测预警提供理论基础与技术支撑。     

地质灾害GPS实时监测预警系统关键技术探讨

利用GPS形变监测、一机多天线（GMS）及CORS等技术,探讨基于GDCORS的GPS监测数据的实时处理、灾害因子分析、灾害趋势分析等关键技术,用于高精度滑坡形变在线监测研究和应用。通过系统设计与集成,开展地质灾害隐患点滑坡地表形变远程动态监测示范站建设,为地质灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据。