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。     

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。     

地基InSAR技术在门头沟滑坡灾害监测中的应用

InSAR技术在地表监测应用方面被广泛研究,相比传统监测手段有其独特优势。本文通过对门头沟区二斜井地基INSAR滑坡监测的数据采集、处理与分析等过程的论述,介绍了地基InSAR技术在门头沟区二斜井滑坡灾害监测的应用,充分验证了地基INSAR技术在滑坡灾害应急监测应用中的优势,展示了地基InSAR系统在恶劣环境下的较强适应力,肯定了地基InSAR技术监测的应用前景,为今后同类应急监测项目提供一定的参考。     

高分三号卫星全极化SAR影像九寨沟地震滑坡普查

基于光学遥感影像的区域滑坡普查易受云雾天气的影响,存在滑坡体调查不全面的问题,无法满足震后应急调查与恢复重建的需求。本文提出了一种极化SAR卫星数据滑坡普查方法,采用高分三号全极化SAR卫星影像数据,以九寨沟地震震区为实验区,在深入分析滑坡体和其他地物类型散射特征的基础上,融合极化特征、纹理特征和地形特征等多维特征信息,结合高分二号影像获取的训练样本,构建基于BP神经网络的全极化SAR数据滑坡自动识别模型,实现滑坡体的自动快速识别。与高分辨率光学影像与无人机航空影像目视解译结果相比较,总体识别精度为92.8%,Kappa系数为0.715,识别准确度满足地震应急实际应用的需求。研究成果可用于震区大区域滑坡体的普查,为后续开展无人机高分辨率影像滑坡体详查、灾后应急与景区恢复提供辅助信息支撑,并促进国产高分SAR卫星数据在防震减灾中的应用。     

时序SAR影像的干旱地区土地利用分类应用

为探究时序合成孔径雷达(SAR)影像在干旱地区土地利用分类中的能力,该文以新疆石河子市为研究区域,基于时序Sentinel-1A SAR影像,采用随机森林、CART决策树、支持向量机3种分类方法对时序SAR影像进行分类并与单时相SAR影像分类结果的进行对比.结果表明,时序SAR影像相较于单时相SAR影像可以更加有效地获取高精度土地利用信息,3种分类方法的分类效果均优于单时相SAR影像,其中随机森林分类的分类精度最高,总体分类精度和Kappa系数分别达到92.77％和0.91.     

基于时序SAR影像的城市地面沉降速率获取研究

利用天津地区的2003年10月至2006年2月14幅ENVISAT/ASAR影像进行二轨差分干涉测量实验,选取相干性好、高程模糊度较大的9幅干涉图以叠加方法进行了时间序列分析,获取了地表年沉降速率,得出的地面沉降趋势与实地水准测量结果较为一致,两者较差绝对值小于6 mm,较差的标准偏差为±3.0 mm.     

基于星载SAR的滑坡灾害形变特征分析

为准确监测重点滑坡的活动状态,预防潜在的地质灾害,本文基于4景ALOS-2数据,利用改进的Pixel-Tracking技术获取金沙江白格滑坡2017—2018年问3个连续时问段内的运动分布,试验结果显示,滑坡体运动存在显著的时空差异性,通过对不同时段的速度对比后显示,该滑坡在灾害发生前期滑动位移存在明显的加速趋势.     

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。     

时间序列SAR影像监测堤坝形变研究

结合时间序列InSAR技术,在无先验形变模型的情况下,研究了中分辨率Envisat ASAR数据在堤坝监测中的应用.首次使用24景Envisat ASAR影像得到了上海市长江口南岸和杭州湾北侧堤坝的沉降速率.实验结果表明,堤坝存在着不均匀沉降,其中位于浦东机场堤坝和临港新城堤坝的沉降最为严重.利用水准数据对临港新城堤坝的监测结果进行了验证,监测精度达到了mm级,证明了时间序列SAR影像在堤坝形变监测上的有效性和应用潜力.     

地震滑坡高分辨率遥感影像识别

区域性地震滑坡信息获取目前主要通过遥感目视解译和计算机提取,存在主观性强、耗时费力、提取精度低等问题,导致难以满足灾后应急调查、灾情评估等方面的应用需求。采用资源三号、高分一号高分辨率遥感影像,以汶川震区为实验区,在地震滑坡灾害特征分析的基础上,通过多尺度最优分割方法构建多层次滑坡对象,融合光谱、纹理、几何等影像特征和地形特征信息建立多维滑坡识别规则集合,基于高分辨率影像认知模式与场景理解过程提出滑坡分层识别模型,从而实现地震滑坡空间分布及其滑源区、滑移区和堆积区的准确识别。实验区分析结果显示最低识别精度为81.89%,而滑坡的堆积区最容易被分辨,识别方法具有可推广性。研究成果可为灾后应急调查提供技术支撑,并促进国产高分辨率遥感卫星的地质灾害应用。     

时序InSAR技术探测芒康地区滑坡灾害隐患

位于中国西藏自治区东南部的芒康地区受自然条件制约和人类活动影响,近年来滑坡等地质灾害频发,对电网建设运行、交通干线通行和人民生命财产安全构成严重威胁,亟需有效技术手段对该地区分布的滑坡灾害隐患进行探测识别,从而为防灾减灾提供决策信息支持。采用小基线集（SBAS）时间序列雷达干涉测量技术,对覆盖芒康地区的历史存档ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据集进行处理分析,探测发现了分布在318国道沿线和金沙江河谷的多处疑似滑坡灾害隐患点,获得了潜在滑坡形变的空间分布图和时间演化特征,证明了时序InSAR技术应用于藏东区域地质灾害调查的可行性和有效性。     

地基SAR干涉测量原理及其形变监测应用研究

详细介绍了地基SAR的基本理论,结合建筑物二维和一维的实测数据,分析了其在距离向和方位向的分辨率以及形变的监测精度,说明了地基SAR在形变监测中的有效性,并对地基SAR今后的应用与发展作了初步展望。     

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。     

高分辨率SAR影像在地面沉降监测中的应用

TerraSAR-X具有较高的地面分辨率、短波长以及高时间分辨率,为高精度地面沉降的监测提供了更大的契机。选取2011-12～2013-05的38景TerraSAR-X影像,采用PS-InSAR技术对常州武进区地面沉降状况进行监测,提取更多的PS点,获取了2011～2013年的地表形变速率,沉降细节更加丰富;同时对沉降的原因进行研究和分析,最后利用外部水准数据对其监测结果进行对比和验证,精度较高(达到了4.2 mm/a)。     

DMC卫星影像及其灾害监测应用

DMC是第一个面向灾害监测的成像小卫星星座。目前由英国、尼日利亚和阿尔及利亚、土耳其各自拥有的一颗中低轨卫星组成,中国拥有的DMC+4卫星即将加入。本文介绍了DMC卫星传感器及其影像特征,并概述了DMC星座2004年3月组网运行以来,DMC影像在全球灾害监测以及对辅助人道救援行动中的应用案例,显示了DMC在灾害监测和资源调查方面的应用前景。     

美国建立滑坡灾害实时监测—预警系统

美国加利福尼亚州50号高速公路沿线是滑坡等地质灾害多发地段,1997年1月在Placerville到South Lake Tahoe之间曾发生几处大的滑坡,清理堵塞公路的废石耗资四百五十万美元,近一个月的公路关闭时间内每天的间接经济损失都在百万美元以上。由于该段仍有不少滑坡体处于活动状态,美国地调局与Eldorado国家森林公园     

SAR影像变化检测研究综述

本文对近年来国内外SAR影像变化检测技术的研究现状和新技术进行了总结,从像素级变化检测方法和对象级变化检测方法两方面介绍了SAR影像变化检测的研究动态。     

多尺度水平集SAR影像水体自动分割方法

针对高分辨率SAR影像的水体特性,提出了一种新的可精确、快速、自动完成高分辨率SAR影像水体分割的方法。该方法将多尺度分析技术与水平集理论相结合,在考虑全局信息的同时,也顾及到了局部信息。同时,为了满足SAR图像的分布特性,将Gamma统计模型引入到水平集能量函数中,利用OTSU算法来初始化零水平集。为了消除SAR影像中疑似水体的目标,对分割结果进行了后处理。实验表明,该方法在提高精度的同时,也大大提高了水体提取的效率。     

基于SAR影像的广东省垦造水田监测应用研究

垦造水田每年至少种植一次水稻,是垦造水田监管的重点内容。为了实现低成本、高效率监测,本文基于高时序的Sentinel-1A影像水稻识别技术,在广东省垦造水田监测中开展应用,并结合外业实地拍摄照片进行结果验证。选取广东省2020年前验收的垦造水田项目中新增水田为监测对象进行试验。结果显示,早稻识别结果总体精度达85.02%,晚稻识别结果总体精度达90.46%,说明该方法用于判断水稻种植情况是可行的,可有效缩小外业核查范围,提高监测效率。