基于升降轨Sentinel-1A SBAS InSAR的西南山区滑坡隐患早期识别研究

以贵州省水城县为研究区,使用SBAS InSAR分别对2018-07~2019-07鸡场镇滑坡发生前31期升轨和30期降轨Sentinel-1A数据进行处理,提取地表形变场。结果表明：1）鸡场镇滑坡发生前SBAS InSAR形变场并未出现明显形变,已超出12 d重访周期SAR的形变监测能力;2）研究区存在5个明显形变区,推断与斜坡失稳、地下/露天采矿和矿物加工的抽排水有关;3）升降轨数据的SBAS InSAR形变场相互补充、验证,可显著提升卫星雷达对山区滑坡隐患早期识别和形变监测能力。研究方法可为贵州省以及中国西南山区滑坡隐患调查与早期识别提供技术参考。     

基于SBAS/PS-InSAR技术的滑坡遥感监测对比研究

以2015~2019年12景ALOS-2 PALSAR2影像和2018~2019年38景Sentinel-1A影像为主要数据源,利用PS-InSAR和SBAS-InSAR技术提取西藏江达县波罗乡白格滑坡点的形变信息,并对处理结果进行交叉验证。研究得到以下结论：1）PS-InSAR技术条件下,ALOS-2数据和Sentinel-1A数据的平均形变速率范围为-68.9~37.9 mm/a和-64.5~24.2 mm/a;SBAS-InSAR技术条件下,ALOS-2数据和Sentinel-1A数据的平均形变速率范围为-84.2~-40.0 mm/a和-84.0~-13.0 mm/a。2）对2种数据结果中提取的4个特征点进行时序分析和定量分析显示,2种InSAR技术结果变化趋势较为一致,验证了两者在滑坡监测中的可靠性和准确性。     

基于SBAS-InSAR技术的小金川两岸滑坡隐患识别

为全面准确地识别小金川半扇门-达维河段干流两岸滑坡隐患,基于SBAS-InSAR技术,通过Sentinel-1升、降轨数据分析结果结合互补的方式对该区域的滑坡隐患进行早期识别。结果显示：1）升、降轨数据结合有效减小了阴影叠掩区干扰,能够较全面地识别出两岸岸坡长期蠕变的隐患点;2）Sentinel-1降轨处理得到LOS向形变速率为-120~10 mm/a,升轨处理得到的形变速率为-131~10 mm/a;3）基于形变结果识别出35处滑坡隐患点,其中8处为典型滑坡隐患点。重点分析两处滑坡隐患点的形变特征并进行现场复核显示,坡体上道路错断明显,在形变区域发育有裂隙并导致地台发生错动,验证了坡体处于长期蠕变状态。     

InSAR用于高山峡谷区滑坡监测的适用性

针对升降轨Sentinel-1A数据获取的得荣县古学乡2个大型滑坡形变特征不一致的问题,利用R指数、敏感性和相干性等参数,开展InSAR技术用于该地区滑坡监测的适用性研究。结果表明,降轨数据比升轨数据更适合2处大型滑坡的识别与监测,并很好地解释了升降轨滑坡监测结果不一致的原因。对2个滑坡进行时间序列形变分析及多维形变特征分解,结果表明,2个滑坡在2019～2020年累积形变量最大值分别约为300 mm和230 mm,需加强关注。     

2021年漾濞MW6.1地震同震形变提取与断层源模型反演研究

基于D-InSAR技术,收集Sentinel-1卫星升、降轨及精密轨道数据,结合外部DEM,成功提取2021-05-21云南省大理州漾濞县M_W6.1地震的同震形变场。结果显示,升轨卫星视线向最大形变量级约为6.0 cm,降轨卫星视线向最大形变量级约为7.9 cm。以升、降轨InSAR观测结果为约束,对漾濞地震的断层几何参数及滑动分布进行联合反演发现,此次地震的最优发震断层走向为136.6°、倾角为83.1°,断层破裂主要集中在地下2~12 km深度处,最大滑动量约为0.45 m,位于地下7 km深度处,断层在近地表未出现大面积显著滑移现象,表明此次地震未破裂至地表。     

2022年青海门源地震震源机制与同震滑动分布研究

采用Sentinel-1A卫星提供的升降轨雷达影像数据研究门源地震同震形变及震源机制。首先利用合成孔径雷达差分干涉(D-InSAR)技术获得门源地震的同震形变场;然后以升降轨同震形变场为源数据,利用弹性半空间位错模型进行反演,确定地震的断层几何参数和滑动分布;最后基于同震滑动模型对升降轨同震形变场进行正演。结果表明,沿雷达视线方向的升轨和降轨同震形变场最大抬升形变量分别为39 cm和58 cm,最大沉降形变量均为56 cm。此次门源地震为左旋走滑型地震事件,发震断层方向为NWW-SEE、走向为109°、倾角为86°,主要集中在地下2～6 km处,最大滑动量为4.2 m,释放的地震距为8.22×10¹⁸Nm(M_W6.6)。正演结果表明,本文滑动分布模型准确可靠。     

北京大兴国际机场及周边交通干道形变时序InSAR监测

北京大兴国际机场作为国际航空综合交通枢纽,开展其周边地面形变及主要交通干道的稳定性监测,对保障机场的正常运营至关重要。利用2019～2020年覆盖北京大兴国际机场的42景升轨和35景降轨Sentinel-1影像,采用StaMPS技术对机场周边地面沉降及主要交通干道稳定性进行了监测。结果表明：Sentinel-1升、降轨监测结果具有很好的一致性,90%以上的公共像元形变速率差值的绝对值小于8 mm·年^-1;机场西部(西胡林村、十里铺村和辛安庄村附近)、机场北部(西里河村和祁各庄村附近)以及机场东北部(河北头村和西白塔村附近)地面沉降状况相对严重,局部地区年均形变速率超过-30 mm·年^-1;形变时序结果显示在西胡林村、十里铺村和祁各庄村附近,地面累计形变分别达到了58、60和70 mm。通过提取北京大兴国际机场周围主要交通干道形变趋势分析可知,多条主要交通干道均存在不同程度的沉降趋势,存在潜在安全隐患,后续需要重点关注并持续监测。此外,对高架道路高度的反演结果显示,高架道路与周围部分地物在高度上形成鲜明对比,且与实际情况较为相符。     

基于SBAS-InSAR技术的阿海电站滑坡形变监测可靠性分析

利用2017-07～2019-04 Sentinel-1A数据对阿海电站区域滑坡形变速率及位移时间序列进行监测分析,并利用同期GPS数据对SBAS-InSAR监测结果的可靠性进行评价。结果表明,在InSAR观测时间内滑坡形变量从坡体后缘向前缘逐渐递增,最大形变速率可达136.7 mm/a,最大累积形变量达216 mm;在形变量较小区域,SBAS-InSAR与实测GPS值较为接近,精度较高,但在形变梯度较大区域,两者还存在一定差异。     

天津蓟州五名山滑坡隐患早期识别监测

为精确识别五名山滑坡隐患,利用Sentinel-1A/B升降轨数据,基于SBAS-InSAR技术反演2017-03~2021-04该地区垂向和坡向形变,识别滑坡灾害以及隐患点,对形变时间序列及滑坡原因进行分析。结果表明,五名山潜在地质灾害隐患可分为3个区域,其中最大垂向累积形变达-38.28 mm,临空面坡体最大坡向累积形变为22.10 mm;降水量对坡体稳定性具有不同程度的影响,坡体累积形变峰值滞后于降水峰值。研究成果可回溯蓟州五名山滑坡灾害形变特征,为天津北部山区地质灾害监测识别提供新思路,为防灾减灾提供保障和技术支持。     

利用GPS位移数据校正2011日本Tohoku地震的InSAR形变场

轨道误差是InSAR数据处理中的一个重要因素,对从最初的图像配准到最后的高程值或形变值图像的生成都有着重要影响。含有误差的轨道参数造成基线误差以残差条纹的形式存在于干涉图中。本文利用4个条带的61景PALSAR升轨数据,通过InSAR干涉测量得到覆盖2011日本Tohoku地震的雷达视线向的地表同震位移场。通过联合GPS同震位移数据,采用二次多项式曲面拟合的方法去除InSAR同震形变数据中的卫星轨道误差,并分析雷达入射角变化对轨道误差去除的影响。对干涉图中拟合残差进行分析,改正后的InSAR同震形变场精度得到较大提高。     

基于升降轨Sentinel-1 SAR影像研究精河MS6.6地震震源机制

采用Sentinel-1A/B卫星升降轨SAR数据获取了2017-08-09新疆精河MS6.6地震的同震形变场，并以InSAR形变场为约束，利用均匀滑动模型和分布式滑动模型反演了发震断层的滑动分布。结果表明，升降轨InSAR形变场均显示为隆升，形变影响范围约30 km × 40 km；发震断层走向约为83.8°，倾角约为40.6°，滑动角约为89.1°，震源深度约为20.7 km，矩震级为MW6.35，同震位错以逆冲运动为主兼有极少量左旋走滑分量。精河地震的发震断层为库松木楔克山前断裂，该次地震是新疆北天山地区逆冲断裂带深部发生错动的结果。     

Sentinel-1 SAR数据约束的2018年谢通门MW5.8地震同震破裂模型

通过Sentinel-1卫星升降轨数据获取谢通门地震的同震形变场,并基于均匀弹性半无限位错模型反演地震的同震滑动分布模型。InSAR同震形变场表明,升降轨视线向最大形变量分别为0.049 m和0.051 m,形变场长轴大致呈南北方向,位于甲岗-定结断裂西侧。通过对倾角和倾向进行格网搜索发现,西倾节面更可能为该地震的发震节面。反演结果表明,滑动分布主要位于2~10 km深度范围内,平均滑动量为0.02 m,最大滑动量为0.10 m,发震断层倾角为47°,平均滑动角为-81.60°,显示该地震以正倾滑动为主。大地测量数据约束的该地震震中为30.27°N、87.75°E,震源深度为6.58 km,释放地震矩为5.056×10¹⁷ Nm,对应矩震级为M_W5.7,与GCMT、USGS公布的震级基本一致。综合分析震中位置和滑动机制认为,甲岗-定结断裂的分支断层为本次谢通门地震的发震断层。     

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。     

2022年门源MW6.6地震震源破裂滑动分布

基于Sentinel-1和ALOS-2近场InSAR形变,利用有限断层方法反演2022-01-08门源M_W6.6地震的震源破裂滑动分布。结果显示,门源M_W6.6地震的最大滑动量约3.65 m,释放的地震矩约1.56×10¹⁹ Nm。破裂传播至地表,分东西两段,破裂滑移自震中沿断层向SEE和NWW向延伸,在震中的东南侧断层滑动量较大。有别于其他研究结果,本文认为门源地震震源破裂主要发生在东段的浅部,深度不超过8.0 km,西段的破裂最深可达15.0 km。同震形变整体上符合左旋走滑破裂特征,显示了青藏高原内部块体间的相对运动特征。     

湖北恩施州铁路选线滑坡隐患识别与成因分析

基于2019-01～2022-05共97景Sentinel-1A卫星影像,使用SBAS-InSAR方法对湖北恩施州进行形变监测。结果表明,研究区内存在多处滑坡群,最大滑动速率达49 mm/a。基于外部DEM生成研究区坡度图,统计形变和坡度关系后发现,滑动区域主要位于坡度为20°～40°的山体上,因此在铁路选线时需要重点考虑坡度和坡向因素。研究发现,远离河流的内陆型滑坡在雨季呈加速滑动趋势,雨季过后滑动速率变缓;而河岸型滑坡在雨季呈减速滑动趋势,雨季过后滑动速率增加。结合光学影像和地质勘察资料分析可知,InSAR监测结果与实际情况基本吻合。研究结果有助于了解湖北恩施州地表形变趋势及成因,表明时序InSAR技术可用于轨道交通工程滑坡普查与预警,滑坡监测成果可为高速铁路前期选线提供重要参考依据。     

基于InSAR技术的东营市地面沉降监测及多诱发因素分析

基于2019年Sentinel-1的28景降轨InSAR数据,监测东营市年均沉降速率,分析并相互验证处于不同季节的两个干涉对及各形变中心的时序变化情况。结果表明,东营市存在5个大范围的沉降区域,均位于东营市沿海区域,最大沉降速率约为300 mm/a,沉降特征因地下水抽取、石油开采与卤水开发等地下流体开采类型不同而具有明显的季节性特征,但总体上各形变区域每年1~5月表现为较大线性速率的沉降,6~12月出现不同程度回弹后又缓慢沉降,干涉对剖线的形变趋势同时可验证时序结果的正确性。     

基于D-InSAR的樱岛火山喷发形变场解算与反演分析

采用D-InSAR技术对覆盖2020年日本鹿儿岛市樱岛火山喷发前后时段的2景降轨Sentinel-1A数据进行处理,获取日本鹿儿岛市樱岛火山南岳火山口喷发事件引起的地表形变场,并在此基础上结合点源Mogi模型对樱岛火山喷发时的岩浆源进行反演分析。结果表明,2020-07-28~08-09期间沉降主要集中在火山中心地区,最大沉降区域为火山中心地带,最大沉降量与平均沉降量分别为5.5 cm与2.85 cm;抬升主要发生在火山边缘区域,最大抬升量与平均抬升量分别为5 cm与2.24 cm,抬升可能与艾拉火山口下方的岩浆活动有关。根据点源Mogi模型反演得到岩浆源深度和体积变化量分别为1.016 km和-0.139×10⁶ m³,岩浆源位于南岳下方,与南岳火山口的喷发活动有关。     

基于干涉点目标分析方法的大光包滑坡形变监测

为研究干涉点目标分析(IPTA)方法应用于超大型滑坡形变监测的有效性,采用IPTA方法处理大光包滑坡65景Sentinel-1A影像,获得大光包滑坡的总体形变趋势及时间序列,并与StaMPS-SBAS方法的处理结果进行交叉验证,同时结合全球降水数据进一步分析形变与降雨之间的关系。结果表明,IPTA方法在超大型滑坡形变监测方面具有较好的应用效果;大光包滑坡在观测期间一直处于形变状态,雷达视线向形变速率最高达-50.590 mm/a;滑坡特征点形变速率在雨季明显加快,存在再次发生滑坡的风险。     

升降轨融合的施工区域InSAR地表形变监测

以天津某施工区域为研究对象,开展InSAR地表形变监测研究。利用PS-InSAR技术与SBAS-InSAR技术对2017～2021年54景Sentinel-1B数据和65景Sentinel-1A数据进行处理,针对研究区地表形变时间序列,分析建筑物施工对区域地表时序变化及周边建筑物的影响。研究结果表明,沉降主要集中在研究区域两侧建筑物在建区域,抬升主要发生在研究区中间建筑物改造区域;夏季降雨期间,区域地表会出现不同程度的抬升现象。     

利用Sentinel-1A数据监测抚顺市地表形变

针对抚顺市大范围地表形变问题，利用短基线集InSAR技术和覆盖研究区的17景降轨Sentinel-1A影像，提取抚顺市2015~2016年地表形变信息，结合信息熵分析地表不均匀形变现状，并提取典型形变区在东西向和南北向的时序剖面结果，最后利用已有文献验证该结果的可靠性。研究表明：1）2015-06~2016-06形变中心主要分布在东露天矿、西露天矿、塔峪、南花园、新屯地区;2）抚顺市的榆林街道和站前街道形变信息熵均大于1.0，地表不均匀形变极为严重，后期需重点监测;3）西露天矿北帮最大沉降量约为78 mm，东露天矿自西至东存在4个局部沉降漏斗，最大沉降量约为250 mm，塔峪北沉降区最大沉降量约为55 mm。