基于时序InSAR的黄土滑坡隐患早期识别——以白鹿塬西南区为例

中国黄土滑坡灾害频发且分布广泛，传统的地质灾害调查对于地处高位、形变特征不明显和隐蔽型的滑坡隐患难以有效识别，是滑坡灾害监测预警成功率低的主要原因之一。如何有效超前判识别地质灾害隐患是地质灾害防治工作的前提和基础，时序InSAR技术在此领域具有良好的应用潜力，但如何更好地将InSAR技术融入到滑坡灾害相关研究中仍处于探索阶段。笔者以西安市白鹿塬西南区为研究区，在高精度三维倾斜摄影、ALOS-2雷达影像集等数据基础上，以时序InSAR技术反演得到104处地表形变明显区域；结合黄土滑坡易发指数、航拍影像和野外核查，快速识别黄土滑坡及隐患23处，其中包括新识别的滑坡隐患20处和在册的滑坡灾害3处，通过与传统地灾调查数据比对和实地调查核实验证了时序InSAR方法探测结果的优势和有效性，并构建了基于高精度InSAR和DEM数据的黄土滑坡隐患早期识别方法。     

“空-天-地”一体化技术在滑坡隐患早期识别中的应用——以兰州普兰太公司滑坡为例

长时间序列SBAS-InSAR形变监测,能够减弱误差带来的影响,提高监测精度,有效识别地质灾害隐患。研究获取了兰州地区2019年9月至2020年4月的L波段升轨ALOS-2编程数据,利用"空-天-地"一体化地质灾害监测体系,基于小基线集（SBAS-InSAR）技术对兰州市普兰太有限公司滑坡进行了有效识别。经现场核查,滑坡宏观变形迹象明显,并与同期C波段Sentinel-1A升轨数据处理对比分析,表明基于L波段的SBAS-InSAR形变监测在兰州市典型滑坡早期识别中发挥了很好的作用,可以在区域滑坡早期识别中推广应用。     

基于InSAR技术的川西高山峡谷区地质灾害早期识别研究——以小金川河流域为例

采用短基线集时序干涉测量(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)技术,利用多时相合成孔径雷达数据,对川西高山峡谷区开展地表多时相、长时序形变监测与地质灾害隐患早期识别研究。介绍了时序InSAR方法原理,梳理了数据处理流程,分析了小金川河流域雷达可视性,利用2018-11—2019-12共26期的Sentinel-1A历史存档数据开展了流域内地表形变监测,结果表明: 流域内雷达视线方向的年平均形变速率为-51.12~75.28 mm/a; 依据形变异常分布规律,共判译出4处形变异常区与11处潜在地质灾害隐患点,其中6处隐患点为已知地质灾害点,其余5处隐患点尚不为人知。以隐患点P1(阿娘寨滑坡)为典型案例,开展了长时序监测分析与验证,评估利用InSAR技术开展地质灾害隐患早期识别的可靠性,证明了SBAS-InSAR技术在地质灾害早期识别中的优势及有效性,其技术成果在川西高山峡谷区具有大范围推广应用的潜力。     

联合升降轨InSAR 与高分辨率光学遥感的滑坡隐患早期识别

宁夏隆德县地处六盘山西麓,地质条件复杂,受季节性强降雨影响,滑坡地质灾害频发,给当地人民生命财产安全造成了严重威胁。针对宁夏东部和南部植被覆盖率高的特点,文章利用合成孔径雷达升降轨差分干涉测量（Synthetic Aperture Radar Difference Interferometry, D-InSAR）技术与高分辨率光学遥感相结合,对隆德县展开滑坡隐患早期识别与探测研究。首先通过干涉叠加技术（Stacking）分别获得2019年1月—2020年5月隆德县升轨和降轨方向的雷达视向形变速率,然后结合高分辨率光学遥感影像产品和数字高程模型（DEM）,基于专家判识经验建立适用于该研究区的滑坡隐患形态和变形解译标志,完成全县范围的滑坡隐患综合遥感识别和地面调查工作。本次遥感调查工作共识别滑坡隐患47处,野外调查验证21处,其中核实16处,准确率为71.4%。实地调查结果验证了综合遥感识别与探测技术在宁夏南部地质灾害隐患遥感调查的适用性和可行性,同时也验证了识别结果的准确性,为宁夏南部地区滑坡防治和突发地质灾害应急提供了重要的科学依据。     

基于SBAS-InSAR技术的川藏铁路澜沧江段滑坡隐患早期识别

早期识别是实现地质灾害防灾减灾的有效途径之一,然而复杂地形区滑坡的早期识别一直是个难题,尤其是位于高山峡谷区的滑坡隐患点。为了全面准确地获取川藏铁路澜沧江段的滑坡隐患,采用SBAS-InSAR技术,通过Sentinel-1(升轨)和RADARSAT-2(降轨)数据结合互补的方式,对川藏铁路澜沧江段进行滑坡隐患早期识别。解译结果显示2018年8月至2020年2月研究区LOS向的形变速率分别为-58~21 mm/a(升轨)和-42~16 mm/a(降轨),转换后的斜坡向最大平均速率达到-128 mm/a。基于升降轨数据的斜坡向形变结果,识别出川藏铁路澜沧江段的113处滑坡隐患点,其中存在4处滑坡隐患密集区以及13处典型滑坡隐患点,进一步分析了两处重点滑坡隐患的形变特征和滑移机制。本次研究结果对于川藏铁路线路选定以及澜沧江大桥上、下游的防灾减灾具有一定指导作用,不同轨道数据结合互补的方式为川藏铁路沿线的高山峡谷地区的滑坡隐患早期识别提供参考。     

基于SBAS-InSAR的西宁市滑坡识别和形变监测分析

中国黄土高原滑坡灾害频发，严重威胁经济的发展及生命财产安全。利用时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术识别潜在的活动滑坡，并对其进行形变监测，有利于预防和减轻灾害造成的危害。InSAR技术具有大范围观测地表变形的能力，这里以西宁市为研究区，采用83景升轨和87景降轨Sentinel-1A雷达影像，利用小基线集(SBAS)时间序列InSAR技术，获取了研究区2019年1月至2021年11月地表形变速率以及时序形变量，共探测到74处显著形变区；结合地貌和光学影像特征，确定其中35处为活动黄土滑坡。通过对活动滑坡的时间序列形变分析，内在(工程岩组、断层)和外在(降雨)条件的共同作用，是激活不稳定边坡或加速边坡运动的主要因素。     

基于光学遥感与InSAR技术的潜在滑坡与老滑坡综合识别

我国滇西北区域地质灾害频发,主要灾害类型为滑坡,对该区域进行滑坡类地质灾害隐患识别是有效的防灾减灾措施,传统的地质灾害隐患识别手段较为单一,且依赖大量的人力,调查效率较低。利用WordView2、Sentinel-1A、ALOS-2几种遥感卫星数据,进行Stacking-InSAR等技术的处理,得到多种光学卫星影像和InSAR处理的地表形变图,建立滇西北区域潜在滑坡与老滑坡的光学解译标志和InSAR识别标志,并进行多次目视解译和人工交互式解译。依据解译、识别成果,总结识别方法并进行野外调查验证。共识别潜在滑坡与老滑坡696处,为今后滇西北区域地质灾害调查与评价提供新的调查思路和技术参考。     

时间序列InSAR技术广域地表形变监测——以湖北省为例

中国地质灾害点分布较为广泛,人工调查和排查的手段在特殊地区无法开展地质灾害隐患的识别,为了满足大区域地质灾害普查的需要,提出利用时序InSAR技术对广域地表进行形变监测。本文利用4个轨道92景Sentinel 1影像,基于小基线子集技术,首先,基于特定的时空基线阈值筛选影像集合;其次,利用轨道参数与强度信息进行影像配准,同时利用DEM去除地形相位;然后,通过两次形变反演剔除大气延迟相位与噪声相位;最后,将视线向形变量转换为垂直向形变,生成湖北省省域沉降普查图。结果表明,全省最大沉降速率达51 mm·a-1,荆门市石膏矿区存在缓慢沉降,最大年沉降速率为212 mm·a-1,通过历史灾害资料及实地调查核实,时间序列InSAR技术在广域地表形变监测中的有效性,为全省地质灾害普查提供一种技术支持。     

多源遥感数据在地下采煤塌陷识别中的应用与分析

长期的地下采煤会造成地表沉降,严重影响矿区生态环境和人民生命财产安全,采取可行有效的方法对矿区采空塌陷进行监测与分析,是实施地质灾害精准防护的首要前提,具有重要现实意义。为此,本文利用Sentinel-1 SAR雷达影像和高分辨率光学遥感影像,分别采用小基线(SBAS)InSAR技术和人机交互遥感识别方法对纳雍县鬃岭地质灾害群地下采煤塌陷范围进行了监测识别,对比分析了各自技术特点。结果表明:①基于小基线InSAR雷达监测技术能很好反映监测期内地表形变信息,对因地下开采引发的地表形变较大或微小形变均能有效识别,但对早期煤矿开采造成而目前趋于稳定的采空塌陷识别能力不足;②高分辨率光学遥感人机交互解译对于目前采空塌陷形变已趋于稳定或历史上形成的采空塌陷区损毁土地情况有很好的识别;③综合InSAR 监测技术和高分辨率光学影像遥感识别方法,能较全面获取采空塌陷范围及损毁情况,可为矿山地质环境治理、地质灾害防护提供参考依据。     

黄土灌溉区域地面沉降InSAR监测结果分析

合成孔径雷达是近年发展起来的一种空间对地观测技术,目前已被广泛应用于获取地表信息及地表形变。地面沉降形变缓慢且影响范围大,已成为国内外城市主要地质灾害。研究区域位于泾河南岸下游,距陕西省西安市约50km。通过选取覆盖泾阳南塬黄土灌溉区的11景X波段Terra SAR数据,采用短基线集技术(SBAS-InSAR技术)进行地面沉降监测。结果表明泾阳南塬灌溉区具有两个地面沉降区域,其在121天内沿剖线累计形变分别达到了6.4cm和2.7cm。经对地面沉降区域相关的水井分布情况的实地调查,分析了形变中心形变速率和附近水井地下水水位高程资料,发现地面沉降由灌溉引起合成孔径雷达是近年发展起来的一种空间对地观测技术,目前已被广泛应用于获取地表信息及地表形变。地面沉降形变缓慢且影响范围大,已成为国内外城市主要地质灾害。研究区域位于泾河南岸下游,距陕西省西安市约50km。通过选取覆盖泾阳南塬黄土灌溉区的11景X波段Terra SAR数据,采用短基线集技术(SBAS-InSAR技术)进行地面沉降监测。结果表明泾阳南塬灌溉区具有两个地面沉降区域,其在121天内沿剖线累计形变分别达到了6.4cm和2.7cm。经对地面沉降区域相关的水井分布情况的实地调查,分析了形变中心形变速率和附近水井地下水水位高程资料,发现地面沉降由灌溉引起。     

基于易滑地质结构与多源数据差异的岩溶山区大型崩滑灾害识别研究

岩溶山区地质环境复杂且脆弱,重特大崩滑地质灾害时有发生。如果对岩溶山区的地质环境认知不准,将直接导致对灾害识别能力不足。文章围绕岩溶山区裸露型岩溶陡崖、复合岩组型斜坡以及非裸露型岩溶斜坡3类基本易滑地质结构差异,探讨多源数据条件下更具适用性的识别探测方法。对于空间影响面积小的厚层岩溶陡崖结构,星-地组合识别方法更加适用,基于GNSS的识别探测方式可在获得动态变形趋势基础上,对可能发生的失稳模式进行初步预判,同时可对InSAR解译的地表位移进行矢量化校正,有利于提高对具有相同或相近SAR数据条件地区的灾害识别程度。对于具有较大空间影响面积的斜坡区域,可优先选用基于InSAR的遥感技术来获取地表变形结果,对于有致灾风险的大变形区还可结合易滑地质结构及外部影响因素对其可能失稳模式进行预判或反演分析。任何灾害识别方式都有其局限性,在实践中可根据不同地质结构特征与灾害类型特点,通过多源、多维度监测来构建综合识别体系,探索更具适用性的识别探测与数据分析新思路。      

利用InSAR技术研究黄土地区滑坡分布

InSAR技术能够获取大面积、连续、高精度的地表垂直形变信息,可用来监测地震、火山、滑坡等自然灾害造成的地表形变。文章介绍了InSAR技术在监测陕北黄土地区滑坡中的应用,首先进行野外地质勘察和TM光学遥感影像解译,接着通过EnviSat SAR数据差分干涉处理,获取研究区干涉形变场,提取出滑坡位移量,最后详细分析黄草湾至董家寺沿线一带的滑坡变形范围,并划定出了4个有一定变形的重点监视区。     

厚黄土与煤炭采空区地质灾害易发性评价

陕西铜川市为厚黄土分布区,黄土被沟谷切割形成破碎残塬与沟壑,黄土滑坡与崩塌地质灾害极其发育;同时地处渭北煤田带,煤矿采空形成了大量地面开裂与塌陷地质灾害。二者的共同作用加剧了城市地质灾害的发生。通过铜川市幅1∶5万环境地质调查,基于信息量模型建立了影响厚黄土与煤炭采空分布区黄土滑坡、崩塌及采空区变形的评价指标体系。将复杂地区的地质灾害易发性评价指标总体分为地面指标、地下指标和环境因素指标,指标权重分别取0.3、0.3、0.4,经过GIS分析计算,尝试解决了地质灾害易发性评价中致灾因素复杂和不相容的问题。认为在厚黄土煤炭采空区,由于湿陷性黄土的存在,地表变形对开采深厚比参数指标敏感,规范变形特征取值明显偏小      

六盘山东麓断裂带滑坡类型与变形机理研究——以泾河源区为例

六盘山东麓地层结构特殊,断裂褶皱等构造发育,滑坡及其隐患点等不良地质灾害较多,特殊的地理、构造位置和潜在的孕震背景,致使该区具有产生大型滑坡的可能。本文依据新一轮以图幅带专题研究的地质灾害调查获取大量的数据,通过统计分析,对六盘山东麓断裂带滑坡产生的孕灾地质环境条件及其滑坡特性等进行了剖析,将研究区滑坡归纳为红层软岩滑坡、断层影响型滑坡、堆积层滑坡、黄土型滑坡4种不同类型,同时对其形成机理进行了探讨分析与研究,为完成地质灾害风险性区划评价,提出地质灾害综合防治对策建议提供了重要的理论依据。     

遥感技术在黄土高原区地质灾害详细调查中的应用

黄土高原区地质灾害频发,危害严重,在延安市宝塔区地质灾害详细调查试点中,选用高分辨率的Spot5和快鸟卫星(QuickBird)数据,进行了地质灾害解译与信息提取,获取了丰富的地质环境条件和地质灾害以及承载体信息,为开展地质灾害野外调查提供了基础资料,发挥了遥感技术的先导作用。笔者从遥感调查的内容、数据选择和处理、解译技术方法、地质灾害信息提取、解译及解译效果等方面论述了遥感技术在宝塔区地质灾害详细调查中的应用,认为该技术方法和本次所取得的经验可以在黄土高原区地质灾害详细调查中推广和应用。     

藏东冻土区滑坡形变时序InSAR监测分析

受气候暖湿化和冻融作用的影响,近年来西藏东部地区的山体滑坡多发频发,对人民生命财产安全造成严重威胁,制约了当地经济社会发展,因此,迫切需要利用有效手段对滑坡灾害隐患开展大范围调查与早期识别。以藏东317国道矮拉山地区为例,利用小基线集时序InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术,分别对2017年3月—2019年7月期间Sentinel-1A SAR升、降轨数据集进行地表形变监测分析,获取了该地区滑坡体隐患的分布情况,并讨论了滑坡历史形变演化特征及成因。结果表明：大部分区域较为稳定,滑坡隐患主要集中在山谷两侧,升降轨InSAR提高了滑坡监测识别的准确性和覆盖度;冻融滑坡形变过程与降雨型滑坡存在差异,呈现平稳期和失稳期交替出现的季节性变化特征;形变过程主要受冻融和降雨影响,两者共同作用加速坡体变形。实验结果验证了InSAR技术能够有效弥补传统监测手段的不足,可在高山冻土区滑坡隐患早期识别与监测防治中发挥重要作用。     

层次分析法在平凉市崆峒区城市地质灾害易发性评价中的应用

本文通过对平凉市崆峒区城市地质灾害调查数据的综合分析,采用层次分析法构建崆峒区城区地质灾害易发性评价指标体系,根据城区地质灾害分布发育特征,建立崩塌、滑坡、泥石流地质灾害易发性层次结构模型,确定其影响因素权重,对崆峒区城市范围的地质灾害易发性进行了分区评价,其评价结果与实际条件比较吻合。其区划成果对崆峒区城市发展规划、减灾防灾以及灾害治理提供了可靠的依据,为开展黄土高原河谷阶地型城市地质灾害易发性评价工作具有一定的指导意义。