联合多种InSAR技术的龙门山-大渡河区域地灾隐患早期探测

合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)是探测地表形变的重要手段,然而差分干涉测量技术(differential InSAR,D-InSAR)、小基线集测量技术(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)和永久散射体测量技术(permanent scatters InSAR,PS-InSAR)在地质灾害隐患早期调查的应用中各有利弊。联合使用3种InSAR技术对127景ALOS-2数据和96景Sentinel-1数据进行处理,并在龙门山-大渡河约60 000 km2的区域解译出840处地表形变。野外实地调查发现约70%的解译形变区存在形变迹象,分析发现形变区分布与地层结构、岩性和活动断层构造之间有较为紧密的联系。对典型形变区的不同InSAR监测成果进行了对比分析,验证了不同InSAR技术在地表形变监测应用中的一致性、准确性和可靠性。     

知识图谱驱动下的多源遥感滑坡隐患识别

遥感技术在地质灾害防治领域发挥着重要作用,随着航天航空技术的发展,更多的遥感数据可被获得并有效地运用于地质灾害体的识别,尤其在滑坡隐患识别中广为应用。综合利用InSAR和光学遥感数据开展地质灾害隐患识别是近期研究的热点。传统识别过程完全依靠解译人员的工作经验,其主观性较强,无固定的识别逻辑遵循。本文基于SBAS-InSAR与光学卫星影像,通过分析滑坡隐患识别过程,构建滑坡识别知识图谱和识别提取矩阵模型。在知识图谱逻辑驱动下对“光学遥感+InSAR”组合识别的滑坡隐患进行区域空间特征分析,为滑坡广域识别提供了具有半定量化提取指标意义的参考执行方案,实现了滑坡隐患识别从完全主观到半定量化的识别过程。试验表明,本文方法可为相关研究和工程实际应用提供借鉴,具有一定的应用价值。     

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。     

基于天-空-地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警

中国地质灾害点多面广,且大多地处高位并被植被覆盖,传统的人工调查排查在一些地区进行地质灾害隐患识别已显得无能为力,这也是近年来绝大多数灾难性地质灾害事件都不在预案点范围内的主要原因。提出通过构建天-空-地一体化的“三查”体系进行重大地质灾害隐患的早期识别,再通过专业监测,在掌握地质灾害动态发展规律和特征的基础上,进行地质灾害的实时预警预报,以此破解“隐患点在哪里”“什么时候可能发生”这一地质灾害防治领域的难题和国家急切需求。“三查”体系首先通过光学遥感和合成孔径雷达干涉测量技术（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）实现区域扫面性地质灾害隐患的普查,随后利用机载激光雷达测量技术（light laser detection and ranging,LiDAR）和无人机摄影测量实现高地质灾害风险区段和重大地质灾害隐患的详查,最后采用现场调查、地面与坡体内部监（探）测等手段,实现重大地质灾害隐患的复核确认和排除,即核查。监测预警则是通过InSAR和地面观测手段（如全球导航卫星系统、裂缝计等）,在掌握滑坡崩塌的变形规律和阶段以及时间-空间变形特征的基础上,建立分级综合预警体系,并利用地质灾害实时监测预警系统,逐步实现地质灾害监测预警的实用化和业务化运行。     

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。     

基于D-InSAR技术的地质灾害和监测预警

地质灾害的监测和灾害隐患的排查一直是近年来受到国家重视的问题,而自然灾害如暴雨、洪涝、台风等也是引发泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害的重要因素之一.2019-08-10,"利奇马"台风登陆浙江,其带来的暴雨、洪涝等自然灾害造成了大量的人员伤亡、经济损失以及次生地质灾害.根据InSAR技术覆盖范围广、不受云雾雨雪天气影响等特点,使用2景Sentinel-1A数据,采用双轨D-InSAR方法对浙江省的南部地区进行台风受灾前后的地表形变监测,得到研究区域在2019-07-28—08-21的形变情况,同时对研究区域中下沉量级较大、出现异常的区域进行排查,并和G PS结果进行比对,最终找到地质灾害发生区域和隐患区域,为浙江省地质灾害监测和排查提供数据支持.     

联合InSAR与无人机航测的白鹤滩库区蓄水前地灾隐患广域识别

白鹤滩水电站位于我国西南高陡山区,是我国实施“西电东送”的国家重大工程之一。水库两岸是地质灾害高易发区,传统的地质灾害调查手段存在工作效率低、危险性高、无法覆盖高位隐患点等弊端。联合星载合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)与无人机航测技术应用于广域地灾隐患探测对于库区地灾隐患广域识别、掌握其分布规律及辅助后续重点防治具有重要意义。本文基于142景Sentinel-1卫星升降轨影像,采用时间序列InSAR技术对白鹤滩库区重点库岸段蓄水前两岸活动性坡体进行探测,同时利用无人机航测技术对其进行了野外验证与辅助分析,根据航片生成的数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)、三维模型等航摄数字产品,结合形变与地形地貌特征,确定了32处地灾隐患点。并结合隐患点的形变量级、形变面积、是否涉水、是否具有明确威胁对象等因素给出了防治建议,建立了全面而准确的蓄水前地灾隐患灾害库。最后基于此案例对两种技术优势特长、适用范围以及如何高效联合应用进行了总结。本文揭示了两种技术在广域地灾隐患识别时的结合应用,无人机航测不仅能对InSAR技术探测到的形变区进行验证,同时InSAR也可以指导重点航测区域,提高航测飞行效率。通过结合两项技术提供的实时与历史信息、形变与地质信息可实现综合研判,形成基于空天遥感技术的高效库岸地质灾害综合遥感识别方法。     

重大地质灾害隐患早期识别中综合遥感应用的思考与建议

2017年以来,以四川茂县新磨村高位垮塌、金沙江白格滑坡为代表的重大地质灾害多次发生,呈现出隐蔽性强、突发性高、破坏力大等特点,难以早期发现。值得注意的是,尽管地质灾害防治工作已在全国大范围开展并受到国家层面的高度重视与支持,但绝大部分灾害仍发生于全国现有地质灾害隐患点分布以外的区域。对这些人迹罕至、人不能至且观测条件苛刻的地区的重大隐患进行有效早期识别,是当前地质灾害防治工作尚需解决的难题和重要任务。在总结合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术特点与其应用局限的基础上,从光学遥感、InSAR、激光雷达等综合遥感测量的角度提出了以“形态、形变、形势”（三形）为观测内容、以定性识别灾害隐患位置、定量监测灾害体变形幅度、依靠综合遥感动态监测数据提升隐患识别能力的技术思路。对未来工作提出了若干建议与思考,以期服务于重大地质灾害隐患综合判断与早期识别工作。     

时序InSAR的贵州地质灾害监测

针对传统地质灾害监测手段无法进行全天时、全天候、大范围面状监测的这一现状,运用时序InSAR技术,以及L波段SAR数据、数字高程模型获取了研究区形变序列,并结合全球降水数据、实地调查数据、矿区采空区覆岩移动分带进行了成因分析。实地调查数据验证了小基线集InSAR技术识别地表形变具有较高的可靠性。通过引入全球降水计划GPM多星降水反演产品IMERG中的逐月降水数据分析了P2滑坡隐患点变形规律,发现在降雨多发期,隐患滑坡点变形速度明显增大。实验结果证明,时序InSAR技术在大面积地质灾害多发区中可以有效发挥作用,可为防灾减灾工作提供参考。     

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。     

基于时序InSAR的贵州喀斯特地区地表形变监测——以清镇市为例

贵州是典型的喀斯特地貌,地质灾害问题比较突出。传统的监测手段无法做到长时间、大范围精细监测,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)具有全天时、全天候,监测范围广、精度高的优势,广泛应用与地质灾害监测中。利用时序InSAR技术,使用Sentinel-1A数据监测了清镇市2018-2019年的地表沉降。结果显示,清镇市整体比较稳定,在部分地区存在明显的形变,主要集中在清镇市的西部和中部区域(犁倭镇、麦格苗族布依族乡),最大的形变量达到了-44 mm·a~(-1),并结合高分辨率光学图像对可能的地质灾害隐患进行识别,分析了可能导致的形变因素。     

时序InSAR滑坡探测与DEM误差影响分析

以贵州省西南山区为例,针对地质灾害隐患早期识别的实际情况和需求,开展差分干涉测量和时序InSAR方法的对比实验,以验证时序InSAR在抗误差干扰、探测微小形变、捕捉形变序列演化趋势等方面的能力;再基于高精度LiDAR DEM数据进一步研究DEM误差对时序InSAR处理结果的影响。实验表明,时序InSAR方法无法完全剔除DEM误差,从而导致形变速率、形变序列估计不准,在开展精细化InSAR形变分析时应尽可能选取高精度的外部DEM数据,以保证正确估计地质灾害隐患形变特征。     

广域滑坡灾害隐患InSAR显著性形变区深度学习识别技术

全面识别和发现地质灾害隐患,已成为我国地质灾害防治的重大实际需求。目前,基于InSAR技术和深度学习相结合用于广域尺度下地质灾害隐患智能识别应用效果与适用性还需要进一步探索与研究。本文基于Stacking InSAR技术获得地表形变相位数据,利用深度学习检测识别正在变形的滑坡隐患位置与分布,确定显著性形变区边界,探索将上述技术方法推广到一定的广域范围和动态更新数据集。结果显示,测试数据集显著性形变区平均识别精度为0.69,召回率为0.67,F₁ score为0.67,动态更新数据集识别精度为0.85,召回率为0.58,F₁ score为0.68。研究表明,本文方法在广域地灾隐患识别中具有应用可行性,可为地质灾害监测预警提供理论基础与技术支撑。     

地质灾害InSAR成果可视化表达方法研究

当前,地质灾害InSAR技术工程化应用方兴未艾。如何更好地表达与展示InSAR技术成果,使地质灾害工程地质人员更加方便快捷地阅读与使用相关成果,对加快推动这一新技术的应用起着一定的积极作用。本文通过四川地质灾害InSAR监测工作实践,分析了InSAR成果可视化表达的多种制图方法及其适用性。     

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。     

基于GPS和美国环境预报中心观测信息的InSAR大气延迟改正方法研究

InSAR技术是近年来迅速发展起来的极具应用价值的空间对地观测新技术,具有监测精度高、范围大、成本低、空间连续覆盖等优点,为滑坡、泥石流等地质灾害监测提供了一种新型的监测方法。由于地质灾害多发生在暴雨频发、地质地貌复杂的区域,特殊的地理位置与气候使得InSAR技术应用中受大气延迟的影响非常     

孕灾机理与综合遥感结合的三峡库首顺层岩质滑坡隐患识别

隐患识别是实现地质灾害从注重灾后救助向注重灾前预防转变的重要技术工作。本文以三峡库首秭归沙镇溪镇周边岸坡段顺层岩质滑坡隐患识别为基础,提出基于孕灾机理与综合遥感相结合的地质灾害隐患识别方法。首先,借助资料整理分析、遥感调查和现场调查等查明孕灾环境,并建立孕灾指标体系;其次,针对典型灾害体开展地质结构与致灾机理分析,以揭示典型孕灾模式,并建立综合遥感判识标志;再次,采用易发性分区评价,结合高分光学卫星遥感与InSAR等天基遥感变化检测技术,圈定隐患识别的易发重点靶区;然后,针对高易发靶区,利用无人机摄影测量、LiDAR等空基遥感技术识别疑似隐患体;最后,通过地面核查与专家判识,确认并圈定地质灾害隐患。利用该套技术方法,在工作区内共识别出8处地质灾害隐患,其中5处为具备孕灾模式但尚未出现明显变形的顺层岩质滑坡隐患体。结果表明,该套技术方法以查明孕灾环境及建立孕灾模式为核心与前提、以综合遥感探测为重要技术支撑,可以弥补目前主要依赖遥感变化探测开展隐患识别易造成精度较低甚至失效的缺陷,尤其适合于山高坡陡、植被覆盖茂密地区的隐蔽性、突发性地质灾害的隐患识别。     

高分一号遥感影像地质灾害信息提取方法研究

山区地质灾害发生频繁,受灾范围大,危害严重。提取地质灾害信息、估算受灾情况,对救灾工作极为重要。传统的遥感人工解译方法速度慢、效率低;计算机自动解译速度快但解译精度受影像质量影响大,大范围地区很难建立起普适性的解译模型。本文利用洮南市西部高分一号遥感数据,结合DEM生成三维影像,建立解译标志,解译基础地质信息,分析地质灾害成因;根据研究区泥石流地质灾害的主要影像特征,提取影像的分类属性,基于面向对象的分类方法,建立信息提取模型,快速提取出地质灾害敏感区域;再进行人机交互,精确提取出地质灾害的类型和范围,通过野外验证,该方法十分可靠,为大范围地质灾害信息快速提取和灾后救援提供科学依据。     

倾斜航空摄影技术及在地质调查中的应用研究——以三峡库区巫峡地区为例

三峡库区巫峡段是滑坡和危岩崩塌的易发与多发地段,严重危及长江航道安全。倾斜航空摄影技术能精细刻画观测物的侧面纹理信息,为地质灾害隐患早期识别提供基础数据。文章在阐述和分析倾斜航空摄影技术的基础上,联合获取的倾斜航空影像、机载定位定姿系统(position and orientation system,POS)数据和地面控制点进行了三维模型制作,以地质、地貌、水文等因子建立地质灾害危险性评价模型,通过室内解译和野外调查基本查明了工作区内新发地质灾害发育情况及分布规律,摸清了各区域内控制地质灾害发生的主要因素,掌握了区内地质灾害易发性特征及灾害隐患情况。     

基于时间序列InSAR分析的西部山区滑坡灾害隐患早期识别——以四川丹巴为例

滑坡是仅次于地震、发生最频繁、造成损失最严重的一种地质灾害,中国西部山区则是世界上滑坡灾害分布最密集的地区之一。广域范围内滑坡灾害隐患的早期识别是地质灾害防治工作中的一项关键任务,基于星载合成孔径雷达重复轨道观测的时间序列雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术在此领域具有巨大的应用潜力,但以永久散射体干涉测量为代表的传统时序InSAR方法在西部山区应用中往往受到植被覆盖等不利因素的影响,滑坡探测识别的可靠性较差。针对这一问题,以大渡河上游丹巴县为例,采用自主研发的相干散射体时序InSAR（coherent scatterer InSAR,CSI）方法,从历史存档的ALOS PALSAR和ENVISAT ASAR数据集中成功识别出了17处持续变形中的不稳定坡体,通过与外部观测数据比对和实地调查核实等手段验证了CSI方法探测结果的有效性和优势,并探讨了影响时序InSAR方法滑坡监测应用效果的主要因素及未来的优先研究方向。