黄河流域刘家峡—兰州段滑坡灾害的InSAR识别及成因分析

我国滑坡灾害频发,尤其是西部地区,滑坡的隐蔽性强且危害巨大,对其灾害隐患进行早期识别对防灾减灾意义重大.传统的人工排查、大地测量等手段在山区难以开展且耗时耗力,合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)作为新兴的遥感测量手段,可以更精确、高效地进行大范围的滑坡灾害隐患识别.以黄河流域刘家峡-兰州段为研究区,采用永久散射体I...     

使用宽频带地震记录研究2017年6月24日茂县新磨滑坡的动力学过程

北京时间2017年6月24日5时39分左右,四川省茂县叠溪镇新磨村发生大型岩质滑坡.体积约4.3×10⁶ m³的巨型岩体从山顶脱落,顺坡滑行约2.6 km后破碎沉积;碎屑物掩埋了整个新磨村,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.本文使用来自滑坡周围的10个地震台站的宽频带观测资料的长周期信号反演了这次滑坡的受力时间函数;同时使用逐步细化的格点搜索方法得到了滑坡的位置,与其真实位置一致;根据反演的受力时间函数计算了滑坡过程中滑体的运动学参数,得到的滑体运动轨迹与实际路径吻合.综合分析地震信号、受力时间函数和运动学参数表明,本次滑坡主运动的持续时间约为79 s;脱落岩体在5∶38∶50.2启动后持续加速,在5∶39∶37.2达到速度峰值,约为52.1 m·s^-1;这段时间内岩体没有明显的破碎;之后,岩体开始铲刮并裹挟古滑坡造成的碎屑沉积物,自身也开始破碎解体,总体开始减速运动,直到5∶40∶9.2主运动停止;此后,小规模的碎屑散落又持续了约10 s的时间.     

基于时序InSAR的沙湾大沟滑坡型泥石流发育特征研究

滑坡型泥石流由滑坡失稳解体为其提供物源,运动过程中在高重力势能作用下其所造成的冲击和破坏能力较普通泥石流更强,给人们生命财产安全带来极大威胁.传统研究方法多从土体物理力学入手,以局部试验为主,难以从时空角度对其发育机制进行大尺度研究.因此,本文结合坡向数据,利用二维形变分解获取沙湾大沟糯勒滑坡体形变趋势,以探究滑坡型泥石流在复杂形变机制下的发育模式.首先,通过小基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR)获取研究区坡表2019—2021年的Sentinel-1A雷达视线(LOS)向形变速率;其次,引入坡向数据,并联合升降轨解算出滑坡体垂直向和沿坡向的形变值,从而获取滑坡体二维形变趋势.结果表明,坡体长期处于滑移状态,最大形变速率高达-347 mm/a.坡体后缘受雨水下渗作用,自重增加,孔隙水压力增大,抗剪强度降低,位移表现为沿坡向和垂直向的共同作用;坡体前缘受两侧泥石流沟切割和后缘坡体挤压作用,表现出强卸荷,位移以沿坡向为主.研究表明了降雨对滑坡形变的影响,坡体随降雨发生季节性运动,揭示了滑坡型泥石流在水动力驱使下的发育过程．本研究从二维形变的角度进行分析,直观反映出了滑坡型泥石流的演化...     

结合星载地基InSAR分析的四川新磨村滑坡早期识别与灾后监测

滑坡是我国主要的地质灾害之一,广域范围滑坡灾害体的早期识别及局部重点区域近实时监测是地质灾害防治工作中的一项重要任务.本文通过四川茂县新磨村滑坡这一典型案例,采用星载InSAR技术对广域范围滑坡进行早期识别,并利用地基InSAR技术对局部重点滑坡近实时监测,探索星载InSAR技术和地基InSAR技术联合监测应用模式.在星载InSAR技术滑坡早期识别阶段,为了准确还原滑坡加速下滑过程,采用分级构网策略加密PS点,在时间域上低通滤波获取非线性形变信息.针对地基InSAR技术传统选点方法误选率高、合理性差等问题,设计了三阈值优化算法,提取分布合理的有效测量点.结果表明:星载InSAR技术成功识别出茂县滑坡不稳定坡体,且在滑坡发生前,不稳定坡体有加速下滑现象;在滑坡发生后,地基InSAR技术获取了滑坡体完整的形变信息,在滑源区和流通区存在两处明显形变区域.星载InSAR技术和地基InSAR技术联合监测在滑坡形变的不同阶段多尺度识别出变形区域,可在滑坡稳定性调查和评价中发挥重要作用.     

四川省理县西山村滑坡运动变形过程中的微震研究

西山村滑坡位于地震活动性剧烈的龙门山地区,这个区域有大量的滑坡在汶川地震中被触发,此后西山村滑坡发生持续变形.为了监测该滑坡体的运移和局部破裂产生的微弱的地震信号,由微震事件获取滑坡滑动和变形模式,2015年八月底至十一月底,我们在滑坡上布置了30套地震仪.首先通过信号到时和波形特征把滑坡上的微震信号从人类活动产生的信号和滑坡体以外的区域地震信号区分开来.然后以识别到的微震波形为模板,用滑动时窗互相关的方法匹配其他的微震事件.结果表明,96个微震事件能被30个台站都记录到.通过对这些事件的定位,我们发现大部分（80个）能被所有台站记录到的事件发生在滑坡的底部,其他的少部分（16个）发生在滑坡的顶部.这意味着有相当多的能量积聚在滑坡的顶部和底部,而滑坡的底部则更活跃.除此外,在滑坡的中部有较多更微弱的事件被周围的部分仪器记录到.基于这些微震事件的位置,我们发现四个辐射地震信号的不稳定区域和钻孔监测到的不稳定区域比较吻合.这些辐射地震信号的不稳定区域应该和滑坡体的运动和内部变形相关.由此表明,地震学方法也是监测滑坡的变形的有效手段,是现有监测手段的有力补充.

     

SBAS-InSAR技术在特大型滑坡变形监测中的应用

利用SBAS-InSAR技术对滑坡易发区域进行时序变形监测是研究滑坡机理和预防灾害的重要途径。文章利用SBAS-InSAR技术对甘肃省甘南州舟曲县果耶镇磨里滑坡灾害进行时序变形特征分析,基于2018—2021年光学遥感影像数据获取磨里滑坡所在区域的变形分布图和时序变形特征,再结合其他勘查成果资料验证变形监测结果的准确性,证明SBAS-InSAR技术在特大型滑坡变形监测中的可靠性。结果表明：(1)磨里滑坡滑坡平面形态呈“长舌状”,滑动方向最大长度1 500 m,滑坡体上窄下宽,平均宽度240～530 m,面积53×10⁴ m²;(2)磨里滑坡前部变形速度大于中后部,前缘局部形变速率最大可达140 mm/a;(3)磨里滑坡还在不断地发生变形,应进一步加强变形监测,做好应急避险和搬迁避让的措施。研究可为该地区特大型滑坡复活破坏机制和应急处置提供参考。     

香港的新构造断裂活动与天然山体滑坡关系的初步研究

香港沙田河沥背地区西北向断裂的左旋错断构造运动,在断裂两分支之间造成转变挤压型地块抬升,形成一菱形地垒。表土层大致均匀分布在地垒及其两侧地区,并且没有被埘北向断裂错动。而表土层所覆盖的古台地亦没有经过明显剥蚀。待得到河沥背表土层及邻近黄竹洋村天然山体滑坡定年结果资料,即可以给出河沥背断裂最新错动年龄范围及断裂活动与区内天然山体滑坡事件的相互关系。     

基于InSAR相位梯度叠加的毛尔盖库岸 滑坡隐患快速识别

库岸滑坡失稳会造成严重的危害并带来巨大的经济损失。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)已成为滑坡探测领域的重要技术手段。时序InSAR具备识别滑坡隐患的能力,但是面对海量数据,该技术仍然存在数据处理耗时久、识别效率低等问题。因此,提出一种基于InSAR相位梯度叠加的滑坡隐患快速识别方法,该方法采用改进后的Sobel算子对InSAR差分干涉对进行梯度运算,去除各项误差后,采用梯度叠加方式快速识别发生形变的区域。通过该方法在毛尔盖库岸成功快速识别出23处滑坡隐患,识别结果可靠性高,并且具备更优秀的微弱形变探测能力。在识别速度方面,相较于Stacking-InSAR和SBAS-InSAR分别提升1.4和1.9倍,该方法能从海量数据中快速且准确识别滑坡隐患,可以为广域滑坡隐患的快速识别提供借鉴与参考。     

基于Newmark方法的四川芦山6.1级地震公路滑坡快速评估

2022年6月1日四川省雅安市芦山县6.1级地震发生后,基于地震震级与历次地震中震区交通状况综合考虑,对震区公路滑坡风险等级开展快速评估工作,使用Newmark模型计算得到研究区内岩土体永久累积位移并划定地震滑坡风险等级。结果显示,在芦山6.1级地震的影响下,研究区内滑坡风险等级由震中区域向四周逐渐降低,与地震动强度的衰减具有相似的规律;区内北西侧的滑坡风险等级要明显高于南东侧,该分布规律与研究区地形地貌特征相吻合;依据划定的危险性等级,在研究区圈定7个公路滑坡高风险区域,收集到的实际7处受灾路段有6处落在公路滑坡高风险区内。验证表明,基于Newmark模型与路网数据划定的公路滑坡高风险区具有较高的可信度,该地震公路滑坡快速评估方法可以为灾后应急救援力量部署及减轻地质灾害造成的损失提供一定帮助。     

乌鲁木齐西山断层系的新构造变形特征与机制

通过对西山断层系详细地追踪考察和系列探槽的开挖,并结合深部探测资料进行了综合分析,认为晚第四纪以来,在近NS向的挤压应力作用下,西山块体不断向南侧天山山体方向发展,总体表现为向南的逆冲滑移和地壳缩短．其南侧的主控边界断裂——西山断层的新活动性主要表现为向南的逆冲．西山断层北侧的王家沟断层组和九家湾断层组是与西山断层具有成因联系的次级断层,均为伴随西山隆起形成的顺层滑动断层．但九家湾断层组明显受到博格达推覆体系的影响,是局部拉张应力下产生的正断层．这两组断层吸收转换了西山断层上盘的褶皱变形量,因而西山断隆表现为明显的单斜特征．西山断层系的各条次级断层属于同一发震构造体系,其大震的地震危险性应该合并考虑．     

基于PS-InSAR技术的丽江断裂形变监测研究

基于PS-InSAR技术,利用欧空局28景ENVISAT ASAR数据,运用小基线集干涉处理方法,提取并分析了丽江断裂2003～ 2010年的平均形变速率.研究结果显示:(1)丽江断裂具左旋走滑形变特征;(2)年平均LOS向形变速率在3 ～5 mm/a之间,与地质资料较吻合.该研究为丽江地区地震预测提供一种可靠的断裂带活动数据,但丽江断裂进入城区后受城市化活动影响,断裂形变与地面沉降信息共存,较难分离.     

玛尼地震的InSAR形变研究与模拟

采用欧洲空间局ERS-2的星载干涉雷达数据,选取1997年11月8日MW7.6级玛尼地震作为研究对象,采用了差分干涉方法,在通过对覆盖同一地区的SAR数据进行差分干涉处理,得到了玛尼地震的视线向同震形变场。经研究发现:该地震形变场呈长轴近北东东向不规则椭圆形分布,地表破裂带长度约为130km,发震断层走向约为78°,断裂为左行走滑特征。断层以南为隆起区,在发震断层附近最大视线向隆起位移量为113.6cm,断层以北为沉降区,最大视线向沉降位移量为170.4cm。基于Okada模型实现了具有复杂结构的4段断层段参数的InSAR形变场数据模拟,获得断层的最大走滑为6m,估计出玛尼地震的标量地震矩M0为2.69×10^20Nm,计算得到的矩震级MW为7.6。证明了研究方法的正确性和研究结论的可靠性。     

基于GIS的当雄同震InSAR形变场分析

InSAR技术对同震形变的量测达到了厘米级的精度,但在数据后处理和结果分析方面仍然存在明显的不足。采用可对空间信息进行存储、管理及分析等功能的GIS,对InSAR数据获取的2008年10月6日16时30分西藏自治区当雄县MW6.3地震的同震形变场进行分析。结果表明:(1)GIS可对多源数据进行有效管理;(2)可以确定当雄地震的震中位置;(3)可获取沉降区的最大形变量;(4)可确定主要的形变区间;(5)可将形变结果进行三维展示。GIS可有效地弥补InSAR数据后处理、数据分析及成果展示方面的不足。     

文安5.1级地震前后地壳形变特征研究

应用文安地震200km范围内的定点形变观测资料,在研究断层活动性质的基础上,进一步综合分析在文安地震前后地壳形变的时空演化特征及其与地震活动的关系,结果表明：（1）部分测项在震前均出现张性或者压性转折变化,或者阶跃变化;（2）地表潮汐平面应变状态在中强地震前后表现出不同的变化特征;（3）平面应变参数曲线2011年前后发生同步转折变化,且变化幅度很大,但首都圈及附近地区并没有中强以上地震发生,可能与引发2011年3月日本9.0级特大地震的板块构造应力场变化有关。     

InSAR干涉形变场远程模拟系统实现与地震地表形变场模拟算例分析

利用InSAR(Interferometric SAR)干涉测量技术可以获得地表形变场(视线向, LOS), 将其与弹性半空间中一定断层模型模拟计算出的地表形变场进行正演分析, 以便获取发震断层的几何学和运动学参数, 是一种典型的前向模拟模式。 该计算模式由于模拟计算程序调试、 安装过程的复杂性, 使得在每台微机上安装此类程序不仅费时费力, 且浪费大量的计算资源。 文中首先介绍了实现InSAR干涉形变场模拟模型由单机推广到Internet/Intranet上进行远程计算最终建立“InSAR干涉形变场远程模拟系统”的过程, 并基于此系统平台对1997年玛尼M_S7.9地震的InSAR地表形变场进行了模拟试算、分析等。     

Study of the Difference between Seismogenic Deformation and Deformation by Permanent Tectonic Movement

Ground deformation may be caused by crustal movement and non-crustal movement.The non-crustal movements include those caused by temperature,rainfall,ground water,etc.Deformation caused by crustal movement includes seismogenic deformation(that appearing in the process of earthquake preparation and that directly caused by the earthquake)and general tectonic activities.The key point in the study of the relationship between ground deformation and earthquakes is how to eliminate information of deformation caused by non-crustal movement and permanent(or slow)tectonic deformation in observed data.In this paper an analysis is made on the short leveling data recorded at Dahuichang Deformation-Observing Station,Beijing,for 22 years(1970-1991)by using the LMS algorithm method after lateral adaptive filtering of the modern digital signal processing technique.Eliminating the approximate annual variation in deformation caused by non-crustal movement such as temperature,rainfall,ground water,etc.,a unified standard is     

Research on dynamics patterns and parameter characters of crustal deformation field before and after strong earthquake

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｐａｔｅｒｎｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｓｔｒｏｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅＳＨＵＯＹＵＺＨＯＵ１）（周硕愚）ＳＨＵＮ...     

基于InSAR技术的喀什-乌恰交汇区地壳垂直形变特征分析

利用喀什-乌恰交汇区2004—2010年间的ENVISAT ASAR数据,采用层叠InSAR技术获得了喀什-乌恰交汇区地壳垂直形变速度场,并结合研究区GPS观测数据结果,分析了喀什-乌恰交汇区地壳形变特征。结果显示,喀什-乌恰交汇区地壳垂直形变速率约为?1—2mm/a,其中,乌恰南边的山区形变量最大,形变速率达到2mm/a,是整个研究区中隆升最明显的区域;而喀什、阿图什一带形变量比较小,基本在0—1mm/a。卡兹克阿尔特和阿图什南翼断裂为乌恰以南的隆升区域到喀什、阿图什垂直形变平稳区域的梯度带,这个区域吸收了1—2mm/a的垂直形变能量和7—9mm/a的水平形变能量,是喀什-乌恰交汇区中主要的地壳形变能量消耗地带。     

利用InSAR技术研究青藏高原冻土形变特征

由于自然环境的限制,青藏高原的大地测量网络十分稀疏,不能满足区域地壳运动监测的需求。干涉合成孔径雷达(InSAR)是非接触监测地壳运动的一种重要方式,但在高原上受到冻土的影响。本文基于2014～2018年的Sentinel-1卫星C波段雷达数据,采用InSAR时序技术分析了冻土形变的时空特征。针对InSAR位移时间序列,采用空间滤波去除了大气延迟、地形效应等局部公共误差,提高了时间序列的信噪比。结果显示,青藏高原的冻土运动可分为差异较大的两类:在大部分冻土区域,与周边高山(基岩)区域相比,冻土地区显示类似的季节波动或一定的长期沉降;在部分冻土地区存在异常快速下沉区域,例如在西藏中部布若错湖西南侧的沉积盆地内,存在一个直径约2 km的漏斗型沉降区, LOS向沉降速率可达约10±2.1 mm/a。构造运动造就了高原上大量沿断裂线分布的河流、湖泊,河床和沉积盆地等广泛分布着冻土,给准确分析构造形变带来很大挑战,本文所得的结果可作为区分冻土运动与构造变形的一种有效判据,也有益于研究高原冻土的物理特性及变形机理。