升降轨Sentinel-1数据在滑坡形变识别中的适用性研究

针对采用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术开展滑坡灾害大区域调查和普查时,Sentinel-1雷达数据源升降轨模式难以恰当选用,或应用场景不适宜,从而否定InSAR技术在滑坡形变识别及监测的优势等问题,本文采用时序InSAR技术,结合升降轨的Sentinel-1雷达数据源,开展不同坡向滑坡形变的识别,研究Sentinel-1雷达数据源升降轨道模式在不同坡向滑坡灾害形变识别与监测中的适用性情况,分析Sentinel-1雷达数据源不同轨道模式对不同坡向滑坡识别与监测的优势。研究结果表明,Sentinel-1雷达数据源对大型及以上的滑坡灾害进行InSAR滑坡表面形变识别及监测结果较佳;Sentinel-1降轨数据源更适用于识别和监测西坡向、南坡向的滑坡,Sentinel-1升轨数据源更适用于识别和监测东坡向的滑坡;采用Sentinel-1升降轨数据联合的方式,更有利于东、西、南坡向滑坡识别和监测,可以更全面识别潜在滑坡灾害。     

西山村滑坡时序形变的SBAS-InSAR监测

针对传统地表形变监测技术在我国西南山区深厚堆积层滑坡体形变监测中存在的时空分辨率问题,该文利用72景时序Sentinel-1A TOPS SAR影像,基于短基线集(SBAS-InSAR)技术获取2016—2019年四川理县通化乡西山村滑坡的时序形变特征。结果表明:西山村滑坡整体呈近线性沉降的运动趋势,在监测时段内未出现加速现象,处于长期活跃的蠕动形变。其时序形变结果呈现较为均匀的变化,与坡体形态吻合度较高,雷达视线方向的累计形变量在-315.2~20 mm之间变化,形变速率在-116~9.5 mm/a之间变化。时序形变结果表明:最严重的形变区域位于水田寨村组与马崩渔湾村组的交界处,其次是坡体中下部的水田寨村组,坡体后部的拉海拉湾村组的形变程度最小。     

雷达干涉测量对甘肃南峪乡滑坡灾前二维形变追溯

利用存档光学遥感影像对灾前演变情况进行分析是目前常用的方法，但往往受限于获取时间密度、云量等因素。随着雷达遥感卫星数据质量的不断提升，合成孔径雷达干涉测量（interferometric syntheticaperture radar，InSAR）技术可以为滑坡灾前形变探测提供新的技术途径。基于欧洲空间局哨兵一号（Sentinel-1）雷达卫星数据，同时结合升轨与降轨视线向形变结果提取沿坡向与垂直向二维形变，对2018年7月12日甘肃南峪乡滑坡灾前二维形变进行追溯分析。时序结果显示，该滑坡自2017年6月起便已经开始缓慢的变形，至滑坡发生前13个月时最大累积形变量达77 mm。结合降雨量数据对比分析，发现该滑坡灾前变形与降雨量变化高度吻合，说明降雨是该滑坡发生的主要诱因之一。该InSAR追溯结果展示了星载雷达干涉测量技术在滑坡探测方面的应用潜力，为滑坡诱因分析、防灾减灾乃至滑坡监测预警工作提供了新的思路与参考。     

地基干涉合成孔径雷达形变监测应用综述

本文就地基干涉合成孔径雷达形变监测应用进行了分析,指出该类雷达已经成功应用于边坡监测等领域并取得了较好的实际使用效果。研究指出,此类雷达在形变监测应用方面要拓展其应用范围,要从硬件和软件两方面提高现有产品数据采样的速度及精度,要提高后期成像数据处理的速度。     

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。     

地基合成孔径雷达的发展现状及应用

为了使地基合成孔径雷达（ground-based synthetic aperture radar，GB-SAR）在地表微变形监测领域得到更广泛的应用，首先概述了GB-SAR的主要类型，并选择几种具有代表性的系统介绍了其工作原理及重要参数。然后以中国安全生产科学研究院自主研发的边坡合成孔径雷达型地基雷达为例，总结了常规差分干涉处理中的重要技术，利用相似模拟实验验证了GB-SAR的监测精度，并且展现了GB-SAR在露天矿山边坡监测、矿山排土场监测和山体滑坡应急救援监测方面的应用。最后提出了GB-SAR在变形监测中存在的一些问题以及后续发展中的建议。     

宝日希勒露天矿边坡滑前形变特征的时序InSAR分析

近年来,随着开采深度和边坡高度的不断增加,内蒙古宝日希勒露天矿区边坡稳定性问题日益突出,对矿区周围的工矿设备和工作人员的生命安全构成了威胁.2020年4月30日,该矿区工作帮发生体积约130万m3的大型滑坡,为研究此次边坡滑前的形变特征,本文采用39景Sentinel-1A卫星IW模式序列影像,以时序合成孔径雷达干涉(InSAR)技术为处理方法,获取了2019年1月4日至2020年4月28日矿区边坡滑移前的形变信息.经分析,该矿区东侧工作帮在监测时段内存在明显形变迹象,边坡滑移区域最大形变量超过1000 mm,且结合光学影像发现东侧边坡南端后缘于临滑前已出现明显的拉裂痕迹,InSAR监测结果与光学影像上滑坡发生后的轮廓位置相吻合.该结果表明InSAR技术在露天矿区边坡稳定性评价方面有很好的应用潜力,它能够在快速获取影像覆盖范围内各露天矿区边坡形变信息的基础上,为地面监测设备布设位置的合理选择提供指导.     

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。     

雷达遥感滑坡隐患识别与形变监测

滑坡是全球发生最为频繁、造成损失最严重的自然灾害之一,滑坡表面形变测量对于滑坡的早期识别、监测和预警具有重要意义。雷达遥感具有非接触式大范围空间连续覆盖和高精度形变测量等优势,在滑坡地质灾害领域中取得了广泛的应用。本文概述武汉大学干涉雷达遥感团队近几年在利用雷达遥感监测滑坡形变方面的研究内容,包括：雷达遥感在滑坡形变监测中的可行性和适用性分析、大范围滑坡隐患识别、复杂山区滑坡形变测量、大梯度滑坡形变测量、滑坡三维形变提取等。     

联合InSAR与坡向约束的露天矿边坡三维形变监测

针对目前多轨道InSAR融合方法监测的南北向形变误差大,难以科学地识别露天矿边坡滑坡隐患的问题,本文提出了联合InSAR与坡向约束的露天矿边坡三维形变监测方法。首先,将露天矿边坡水平位移主要沿着坡向的先验信息作为约束条件。然后,根据SAR卫星形变投影关系,建立了附加约束条件的露天矿三维形变观测模型,并据此求解三维形变。最后,选用辽宁省阜新市新邱矿区作为研究区域,实现了仅基于升降轨InSAR数据的露天矿边坡三维形变监测。结果表明：本文方法解算的三维形变精度约为1.2 cm,仅占最大形变值的5.6%。本文方法有助于改善目前InSAR露天矿山三维形变监测精度不高的情况,提升露天矿山边坡滑坡隐患识别能力。     

Detecting the slope movement after the 2018 Baige Landslides based on ground-based and space-borne radar observations

On Oct. 11 and Nov. 3, 2018, two large-scale landslides occurred in the same location in Baige Village, Tibet, and massive rocks fell and encroached into the Jingsha River. These landslides posed a severe risk to the upstream and downstream areas. The occurrence, development and evolution of landslides are accompanied by a large number of changes in measurable variables. The deformation data are one of most important parameters for characterizing change and development trends of a landslide. This paper is centered on the results derived from ground-based radar and space-borne Synthetic Aperture Radar (SAR) images in the post-event phase to monitor the Baige landslides and to assess their residual risk. Two technologies play important roles in identifying and characterizing impending catastrophic slope failures: ground-based radar reveals the horizontal deformation, and satellite SAR images reveal the azimuth and range offset deformation. By combining satellite and ground-based SAR observations, we obtained high-precision three-dimensional (3D) deformation results and found that the vast majority of the instability regions mainly occur in the source area of the slope failures and that the direction of collapse converges from all sides to the middle. Additional information from UAV orthophoto maps and GNSS measurements also reveal that several cracks are distributed on the trailing edge of the landslide and are still moving. The comprehensive results revealed that the moving rock mass has still been remarkably active after the two landslide events. This study combined ground-based and space-borne SAR data to develop a long-term monitoring and stability evaluation process for implementation after a large landslide disaster. Based on the distribution characteristics of the 3D deformation fields, the present and future stability of the Baige Landslide was analyzed.     

普宁市地面沉降的SBAS技术监测应用研究

InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是随着合成孔径雷达发展起来的一种雷达干涉测量新技术,它可获得地表目标点的精确三维空间位置以及细微形变信息。基于雷达干涉测量发展的短基线(Small BAseline Subset,SBAS)干涉测量,可对缓慢地表形变进行高精度的监测。本文以广东省普宁市为实验区,选用2007~2010年间共10景ALOS/PALSAR数据,采用SBAS技术获取了该地区的形变时间序列和平均沉降速率,结果表明普宁市区存在多个严重的沉降漏斗,年最大沉降速率达15cm/a。利用观测时段内两期的水准点观测资料对SBAS时序结果进行验证,对比结果发现两者较差最大为46mm,最小为21mm,表明SBAS技术进行地面沉降监测的可靠性和有效性。     

干涉雷达时间序列分析方法在地面沉降监测中的应用

地面沉降已经成为全球性问题，传统的大地测量技术在日益严重的大范围地面沉降监测方面越来越显得难以胜任，新兴的 雷达干涉测量技术正好提供了一种大覆盖、高空间和高时间分辨率的地面沉降监测手段。本文以天津地区为实验区，介绍并实现了 利用PS点的InSAR时间序列分析方法，取得了较好的实验结果。     

地基干涉雷达地面灾害监测数据可视化方法

针对目前对地基干涉雷达监测数据的可视化程度偏低,可视化效果涵盖信息不够丰富的现状,该文以地基干涉雷达系统的露天矿区边坡地面灾害监测为例,实现了多样化的可视化效果。该方法利用遥感影像和人工测量高程数据,丰富了可视化中的地表覆盖信息和地形起伏情况等重要信息,具有结果数据和过程数据的多样化、可视化方式。结果表明,该方法改善了单一的地基干涉雷达系统监测数据的可视化效果,充分发挥了其形变预警分析功能。     

基于GB-SAR的建筑物微变形测量研究

介绍了基于地基合成孔径雷达干涉测量技术的微变形监测系统(IBIS-L)的工作原理和关键技术,通过对建筑物的监测数据的分析和处理,得到了在雷达视线方向优于毫米级精度的形变结果,实验表明,IBIS系统可以实现高分辨率、高精度、实时的建筑物变形监测。     

地基真实孔径雷达GPRI的精度验证与分析

GAMMA便携式雷达干涉仪（GPRI-Ⅱ）是一款新型地基真实孔径雷达,可对小范围形变区域进行实时连续监测并探测高频形变。为验证其形变监测精度,本文利用6个角反射器和2个手动位移平台设计了6组试验,分析了GPRI-Ⅱ毫米级和亚毫米级形变探测能力。试验结果表明,通过控制点校正后,探测毫米级形变的中误差小于0.1 mm,探测亚毫米级形变的中误差小于0.05 mm。GPRI-Ⅱ可以对小范围形变区域实现毫米级甚至亚毫米级的观测精度。     

联合InSAR和SSA的膨胀土边坡形变特征分析——以南水北调工程为例

膨胀土边坡具有吸水剧烈膨胀、失水剧烈收缩及反复胀缩形变的特性,工程中与外界接触极易引发膨胀土滑坡。南水北调中线工程是一项缓解我国华北平原水资源短缺、优化水资源配置的国家重大战略工程。中线总干渠约有1/3段穿越膨胀土区域,增加了南水北调工程沿线边坡失稳的可能性,亟须开展膨胀土边坡形变监测和特征分析。基于此,本文收集了112景Sentinel-1A升轨SAR数据,采用时间序列InSAR技术获取了中线某渠道沿线2017年3月12日—2021年4月8日的时间序列形变,并基于奇异谱分析(SSA)对时间序列形变进行分解提取膨胀土边坡形变特征。研究结果表明:干渠挖方膨胀土边坡由于卸荷回弹作用表现为抬升形变,最大年抬升速率约为18 mm/a;填充膨胀土边坡由于土体固结作用表现为下沉形变,最大年下沉速率约为15 mm/a;膨胀土形变量大小与填挖深度正相关,挖方越深抬升形变越大,填充越高下沉形变越大;降雨和温度是影响干渠膨胀土边坡形变的主要外部因素,其造成的形变会时滞2~3个月。本文研究将为南水北调工程膨胀土边坡稳定性评估提供科学依据。     

INSAR技术在海州露天矿边坡变形监测中的应用研究

露天矿边坡的变形监测一直是矿山安全生产的重要工作,运用合成孔径雷达干涉(INSAR)测量技术对边坡进行监测是近年来微波遥感研究的一个重要方向。本文分析了INSAR技术在边坡变形监测中的技术优势及研究的进展情况,并利用海州露天矿传统监测实测数据和INSAR监测进行比较,结果表明,INSAR技术可以实现对大型露天矿边坡有效地监测,具有一定的技术优势和广阔的应用前景。     

利用Sentinel-1影像监测土地回填导致的地表形变

在机场填海区地表稳定散射的范围内,本文运用合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术对机场地表形变安全性进行了监测分析,反演获得了研究区域范围内的年形变速率数据结果和高分辨率形变时序结果,并以此分析了香港国际机场的地表形变区在监测周期内的形变时空分布特征。为证明监测结果的精度和可靠性,本文采用全球导航卫星系统（GNSS）观测站的垂直位移数据,对InSAR方法反演的结果进行了交叉验证,证明两者具有良好的一致性。