多源遥感地质灾害早期识别技术进展与发展趋势EI北大核心CSCD

随着全球气候变化、矿产资源开采和大型人类工程活动的不断加剧,冰崩、塌陷、滑坡、地面沉降和地裂缝等多类型地质灾害呈现高频性和链生性的趋势,灾害后果更加严重。大范围高效率地质灾害的早期识别是防灾减灾的重要前提,也是工程安全的技术保障。本文首先介绍了多类型地质灾害的特点和常规识别方法;然后,重点介绍了光学遥感、微波遥感、机载LiDAR及多源遥感数据融合技术在不同类型地质灾害识别中的技术特点和典型应用,并对当前地质灾害早期识别存在问题和下一步发展趋势进行了总结与展望。     

茂县滑坡形变的Sentinel-1数据分析

为了获取2017年6月24日四川省茂县特大滑坡滑前的形变信息并分析其诱发因素,该文利用覆盖滑坡区域滑前40景Sentinel-1数据,采用合成孔径雷达干涉点目标分析(IPTA)技术,解算出该滑坡滑前2014年10月9日至2017年6月19日期间形变的年速率及形变的时间序列,并与降雨数据进行了对比分析。对于滑坡区植被覆盖严重的问题,该文利用永久散射体目标(PSC)对影像配准窗口大小及过采样因子不敏感的特性来识别PS点。分析结果表明,茂县滑坡在滑动前两年多时间内具有明显的形变,最大形变速率达到4(cm·a-1),而且在滑坡发生前半个月内形变有突然增大的现象,推测该滑坡滑前持续的强降雨是导致滑坡失稳的主要诱因。     

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西藏笨多高位变形体遥感解译与危险性预测分析

以易贡藏布上游笨多高位变形体为例,结合野外地面调查、无人机综合摄影调查、光学遥感动态调查和数值模拟预判等方法,对笨多高位变形体的发育特征及其可能形成灾害链的危险性进行预测分析。研究结果认为：（1）笨多高位变形体位于断层内,岩体破碎、岩体结构面发育、强度较低。目前笨多高位变形体内强烈变形的小型崩塌体12处,裂隙64条。（2）根据InSAR解译结果发现笨多高位变形体共有两处变形区,其中BX1变形区域规模较大,且最大形变速率达到85 mm/a,一旦失稳下滑具有较高的堵江风险。（3）对变形体失稳后危险性预测分析可知,笨多高位变形体发生失稳后会堵塞易贡藏布,堆积体平均厚度为90 m,形成堰塞湖回水长度达25 km。坝体堵塞形成的回水区域对上游的忠玉村溃决后对下游村镇的威胁程度均较高。（4）根据堰塞体的风险特征,探讨了开挖泄洪洞排泄洪水的处理方案。     

顾及板块运动、稳定性和系统偏差的高精度GPS监测基准研究与实现

利用GPS技术监测城市地面沉降,监测基准的合理选取对获得真实的形变结果至关重要.本文详细分析了城市沉降监测网基准的特点,针对传统基准模型的局限性提出了顾及板块运动、基准点稳定性以及其他系统误差影响的拟稳基准模型.该模型考虑了基准点自身的稳定性以及板块运动对高程形变的影响,同时采用系统参数统一各期基线框架以及区域拟稳基准,有效解决了因基准点不稳定性和基线框架不一致对形变结果造成的误差,确保正确形变信息的获取.最后通过六期西安市地面沉降监测网数据试验,验证了该方案的合理性和可靠性.     

地壳垂直形变场逼近的球冠谐分析法

基于地壳垂直运动的均衡理论,讨论了球谐函数法用于区域地壳垂直形变场逼近时所存在的问题,提出并推导了球冠谐分析法逼近区域地壳垂直形变场的模型.并利用该模型对两个实际区域进行了试验,取得了良好的效果.     

雅鲁藏布江下游色东普沟高位地质灾害发育特征遥感解译

色东普沟位于雅鲁藏布江下游左岸、加拉白垒峰下方,受温度、降水和地震的因素影响,曾多次发生高位地质灾害并造成雅鲁藏布江堵塞。通过实地调查,结合Landsat等多源、多期遥感影像以及InSAR雷达数据,对色东普沟高位地质灾害发育特征进行分析,并对现存变形体进行解译和分析,得到以下结论:色东普沟发育多处冰川、崩塌、滑坡和冰湖灾害;色东普沟自2001年起20年间,发生高位地质灾害堵塞雅鲁藏布江干流事件共5次;沟内上部极高山区现存确定变形体3处和疑似变形体2处;针对发生于2018年的两次色东普高位地质灾害,认为其物源来自于一处高位岩崩区和三处高位冰崩区。研究结果为色东普高位地质灾害的进一步研究提供了初步数据,并为类似地质灾害的研究提供了有效的科学思路。     

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SAR干涉图降噪的稳健协方差矩阵分解法

干涉图降噪在InSAR技术应用中发挥着重要作用,若降噪效果不好将引起干涉图相位解缠的误差,并进一步导致DEM或形变结果的错误。由于干涉图分辨单元的信号(相位)是由分辨单元内多个散射体的回波信号(相位)叠加而成,本文针对单一主导散射体的散射模型(永久性散射体模型)和只考虑一种散射机制的分布式散射体模型相位的特点,对多基线SAR数据估计的协方差矩阵采用特征值分解的方法来分离相位中的噪声,通过提取最大特征值对应的特征向量(相位),从而实现干涉图降噪的目的。而对于协方差矩阵估计时引入的异质点,本文采用了一种稳健的协方差矩阵估计方法。通过覆盖山西清徐地面沉降形变区的8景真实TerraSAR数据试验验证了该方法的有效性。结果表明该方法比改进的Goldstein滤波方法在相干性提高、有效目标点增加两方面均有显著提高,特别在低相干区域由于相干点的增加也获取了更多的形变监测信息。     

升降轨InSAR与GPS数据集成反演西安形变场

根据InSAR观测量对南北向形变不敏感的特点,将内插GPS数据得到的南北向形变场信息和InSAR监测数据进行集成和融合解算,提取三维形变场。该方法有效避免了因直接忽略南北向形变而带来的精度影响问题,较好地改善了垂向形变场的反演精度。以西安市作为研究区域,融合EnviSat ASAR、ALOS PALSAR及GPS数据,反演西安市2009—2010年在东西向和垂向的绝对的年平均形变速率场(形变场),并与11个水准监测结果进行比对,发现融合反演法不仅能提供三维形变场,而且反演的垂向精度明显优于忽略南北向形变后的反演形变结果,从而对西安市地表形变有更深入的认识。