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。     

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。     

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。     

时序InSAR技术在三峡库区特高压输电通道滑坡隐患识别的应用

位于三峡库区的特高压输电线路是我国电力供应的重要一环,由于三峡库区以滑坡为主的地质灾害频发,严重威胁了特高压输电线路的安全,因此滑坡的监测和识别对特高压输电线路的安全运行尤为重要。针对三峡库区复杂的地形和气候条件,本文提出自适应优化构网的方法,并应用于时序InSAR处理流程,对三峡库区万州—巴东的84景Sentinel-1数据进行处理,实现特高压输电通道的地表形变监测。使用同步观测的北斗卫星导航系统观测数据和金鸡岭滑坡的实地考察数据,验证了时序InSAR监测结果的可靠性。根据时序InSAR的监测结果,在输电通道内识别出8处明显的滑坡隐患,进一步对监测的金鸡岭滑坡时间序列形变进行分析,发现该滑坡的形变特征与降雨、库水位和工程扰动有一定的关联。     

基于SBAS-InSAR技术的西南山区滑坡稳定性监测

本文首先利用小基线集时序InSAR(SBAS-InSAR)技术对云南省宣威东北部地表进行形变监测,获取2021年1月至2023年6月的形变结果;然后分析选取的典型滑坡的形变特征,采集了GNSS监测数据与InSAR形变监测进行对比验证;最后分析InSAR形变对降雨的响应。研究结果表明,SBAS-InSAR技术能有效监测西南山区的典型滑坡,该结果可为滑坡灾害的早期识别提供支撑,对于同类型滑坡灾害的稳定性监测具有较高的参考价值。     

地基SAR在滑坡形变监测中的应用

地基InSAR是近年发展起来的基于地基SAR (GB-SAR)获取地表形变的一种新的技术手段,分辨率高、可实时监测,实现毫米级形变监测精度,为近距离滑坡实时监测与预警提供了先进的技术手段。本文首先以澜沧江某滑坡体为研究对象,在滑坡体对岸设立固定站点,按固定频率进行GB-SAR数据采集;然后通过先后两景影像形成干涉对,利用相干阈值方法提取相干点目标;最后利用形变模型提取滑坡体形变结果。研究表明,地基SAR可获得整个滑体形变边界、形变大小空间分布及时间变化历程,对滑坡体灾害实时监测非常有效,可为滑坡灾害监测及预警提供参考。     

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。     

利用GACOS辅助下InSAR Stacking对金沙江流域进行滑坡监测

西藏自治区贡觉县雄松乡至沙东乡金沙江流域作为川藏铁路的必经河流,地形崎岖、地质灾害隐患点多,亟需对该地区隐患点进行全方位的识别。首先,选取61景哨兵一号(Sentinel-1)升轨影像、53景Sentinel-1降轨影像和7景陆地观测技术卫星2号(advanced land observing satellite 2,ALOS-2)升轨影像对研究区域进行滑坡探测与监测。然后,利用合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)通用型大气改正在线服务(generic atmospheric correction online service for InSAR,GACOS)辅助干涉影像堆叠技术(InSAR Stacking)的方法,获取研究区域雷达视线(line of sight, LOS)方向的InSAR年形变平均速率图,并结合3个轨道的结果提取出沿坡向和垂直滑坡向的平均速率图。最后,与LiCSBAS时间序列分析包的结果进行比较,发现两者具有高度一致性,LOS向年形变速率图像的相关系数在0.92以上,沿坡向和沿垂直滑坡向年形变速率的相关系数在0.85以上,证明了GACOS辅助下InSAR Stacking结果的可靠性。此外,还发现研究区域内沿坡向最大年形变速率为-163 mm/a;结合InSAR形变结果与光学遥感影像解译,可将该滑坡群分为A～G 7个区域进行实时监测。     

船载双天线InSAR边坡形变监测

差分干涉测量技术(D-InSAR)是一种利用不同时相SAR数据获取形变信息的遥感技术,目前已经被广泛应用于大范围的地表形变监测。各种InSAR传感器搭载平台被应用于不同的空间尺度研究,包括星载、机载、车载和地基InSAR等,小范围江河边坡监测在可以进行对岸观测条件下,目前主要使用固定式地基InSAR监测,但是地基InSAR布设周期较长、成本较高,本文提出一种移动式船载InSAR形变监测技术,并根据船载InSAR成像几何设计一种船载双天线InSAR形变监测模型,该模型使得近距离观测船载InSAR系统在未达到H■h和R■h的条件下同样满足■的假设。本文选择云南省澜沧江流域进行试验,并利用角反射器(triangle corner reflector, TCR)模拟形变和评估形变结果的精度。试验结果表明,利用本文提出的船载InSAR技术能够获得2 cm内的视线方向(line of sight, LOS)形变误差。船载InSAR技术适用于江河流域的边坡形变监测,对水利设施的灾害监测和预警具有重要意义。     

基于SBAS技术的地表形变自动识别与监测分析

合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术因全天时、全天候、不受云雾影响,广泛用于地表形变监测,如何快速获取大范围内形变区域的分布情况亟须解决的问题,为此利用短基线集（SBAS）技术处理了143期Sentinel-1A数据,对山西省沁水县进行了地表形变监测,利用热点分析方法自动提取变形区域,并对提取出来的重点区域进行长时间的监测分析。研究结果表明,在沁水县共识别出15处地面塌陷区和1处滑坡。通过对两处典型区域进行时序形变监测,发现塌陷区域目前仍然处于持续变形中,且形变量级较大,最大累积形变量达到了-205.2 mm,验证了利用热点分析进行大范围结果识别监测的可靠性,研究成果可为该区域研究和矿区塌陷灾害防治提供支撑。     

利用InSAR识别与监测黑方台黄土滑坡

针对甘肃永靖县的黑方台地区滑坡不断对当地居民人身及财产安全构成重大威胁的现状,该文选取高分辨率的升降轨TerraSAR数据、3m分辨率的DEM数据和30m分辨率的SRTM DEM数据,利用InSAR技术对该地区的地表形变进行监测,主要结果如下:用Stacking技术获取了黑方台的形变速率图,识别出14处不稳定滑坡体;用SBAS-InSAR技术对典型滑坡体进行时间序列监测,将InSAR结果投影到滑坡方向与已有的GPS结果进行比较,最大较差为6mm,最大中误差为3mm。结果表明,InSAR技术用来识别与监测黄土滑坡方便可靠,并且精度较高。     

四川茂县岷江河谷区段滑坡隐患雷达遥感识别与形变监测

长期以来,中国四川省茂县地区受地质、地形条件和构造活动的影响,滑坡等地质灾害频发,给人民的生命财产和公路等基础设施安全带来了巨大的威胁,因此需要对滑坡隐患区域进行有效识别和监测。以时序哨兵1号A、B卫星(Sentinel-1A/1B)影像为数据源,利用时间序列合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术对茂县岷江河谷区段的潜在滑坡隐患开展识别监测,对重点区段进行了分析,同时分析探讨了InSAR滑坡监测中不同轨道数据的视线方向形变测量灵敏度差异。从实验结果中成功探测识别出了茂县岷江河谷沟口乡至石大关乡段的20余处滑坡隐患,现场实地考察验证了识别结果的准确性,证明了时序InSAR方法在高山河谷区滑坡隐患识别监测中的有效性。     

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。     

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.     

甘肃黑方台黄土滑坡InSAR识别、监测与失稳模式研究

采用合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，InSAR）技术对甘肃黑方台地区潜在的黄土滑坡开展了多时相编目、长时序监测以及失稳模式识别研究。首先，采用不同空间分辨率、不同波长的历史存档合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）数据对黑方台地区2006-12至2017-11间的潜在滑坡开展了识别研究，在2006-12至2011-03和2016-01至2016-11两个时间段均识别出数10处不稳定坡体，实地调查和光学遥感影像验证了InSAR技术识别结果的可靠性与准确性。然后，对典型不稳定滑坡体采用高空间与高时间分辨率的TerraSAR-X数据开展了长时序监测，结果表明，在InSAR监测期间，累积形变最大的滑坡体在随后的时间里均发生了滑动，并成功地捕获到滑坡体形变加速的时间点。最后，利用升降轨SAR数据开展了黄土滑坡二维形变监测研究，基于滑坡的二维形变特征并结合地形图以及光学遥感影像进一步研究了滑坡的失稳模式，现场调查结果验证了所获得滑坡失稳模式的准确性。     

InSAR与北斗/GNSS综合方法监测地表形变研究现状与展望

作为蓬勃发展的空间大地测量技术,InSAR和北斗/GNSS在地表形变监测中具有独特优势。应用两种手段开展综合测量,可充分利用其互补性,实现北斗/GNSS高时间分辨率与InSAR高空间分辨率的有机统一。本文首先介绍了InSAR与北斗/GNSS监测地表形变的基本原理,重点探讨了InSAR研究在20余年内的理论发展;其次综述了InSAR与北斗/GNSS技术集成及数据融合研究的最新进展;然后总结分析了当前地表形变监测应用所面临的关键问题及挑战;最后对InSAR与北斗/GNSS综合测量方法的发展趋势进行了展望。     

基于BDS及InSAR的龙羊峡水电站库区地表形变研究

目前北斗卫星导航系统(BDS)、连续运行参考站系统(CORS)和合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术发展迅猛,前景广阔. 但是利用上述技术监测库区形变研究聚焦点是人工建筑,并未验证BDS的可用性,也未融合CORS技术的优势. 针对此问题,结合BDS和CORS高时间分辨率,InSAR高空间分辨率的优势,以龙羊峡库区为研究区域探索合适的结合监测方案. 研究结果表明:龙羊峡库区在研究时期内存在大面积的地表形变区,最大沉降速率52.48 mm/a;最大抬升速率43.60 mm/a;以全球卫星导航系统(GNSS)静态解算成果为参考值进行验证,BDS实时动态(RTK)差分监测成果的精度为7.1 mm,InSAR监测成果的精度为4.4 mm,均满足形变监测的精度要求;采用InSAR进行大面积形变区筛选,再结合CORS利用BDS进行重点区域实时动态差分监测的模式对水库全方位形变监测是可行的.      

改进的CR-InSAR技术用于四川甲居滑坡形变监测

采用一种改进的基于相位相干性的非线性人工角反射器InSAR解算算法,不仅能有效地避免相位解缠误差,而且对于大尺度形变梯度具有较强的探测能力。将该方法用于四川丹巴县甲居滑坡形变监测试验,获取了位于甲居滑坡上角反射器的形变结果。通过与小基线集InSAR算法以及基于解缠相位的CR-InSAR算法结果比较,该方法更能准确获取非线性形变时间序列结果,合理地揭示了甲居滑坡明显的形变特征。     

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。     

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。