INSAR技術在區域滑坡災害調查中的應用

張輝

摘 要：近年來，利用差分干涉合成孔徑雷達技術監測很多著名滑坡體都取得了較好的效果，也證明了IN-SAR技術監測滑坡災害的能力。但很多滑坡災害經常發生在未被監測到的區域，給人民的生命財產帶來了巨大損失。該文采用多期L波段ALOS衛星數據對區域尺度地質災害進行調查，采用基于D-insar技術對區域性滑坡災害進行分析。此外，還利用幅度信息對已發生的滑坡進行了檢測。實驗結果表明了該方法能較好的識別和監測了區域內幾個著名滑坡，并且發現了一些不知名的滑坡，證明了該方法的有效性和可靠性。同時，證明了L波段SAR衛星在調查滑坡災害中具有極大的潛力。

關鍵詞：地質災害 調查 監測 INSAR 滑坡

中圖分類號：P694 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0013-02

滑坡是指在重力作用下巖體、碎屑、泥土等沿斜坡的運動下滑（M et al，1991）。在三峽地區，由于水位周期性升降以及降雨大大加劇了滑坡發生的可能性。近年來，合成孔徑雷達技術作為傳統調查方法的重要補充，已發揮出了較大的作用。隨著永久散射體方法（Ferretti et al，2000）、準永久散射體、小基線等方法的提出，已實現了對單體滑坡的監測，如黃土坡滑坡和范家坪滑坡（Shi etal，2014；Zhang etal，2015）。然而，大多數的研究只集中在小區域，這主要是由植被茂密等原因造成的失相干和大區域內大氣變化差異較大造成的。該文為了克服研究區去相干問題，采用波長相對較長L波段ALOS數據；為了減小大氣擾動的影響，采用小基線時序分析的方法。在三峽地區嘗試大范圍的滑坡災害調查方法，并與GPS和水位數據進行了對比分析。

1 研究區概況

研究區選擇在長江沿岸的某縣，區內滑坡較為發育，包括白家包滑坡、淹鍋沙壩滑坡、范家坪滑坡、卡子灣滑坡、樹坪滑坡、千將坪滑坡等典型滑坡。

2 數據與方法

2.1 數據源

獲取2007年2月——2010年2月年間16景ALOS PALSAR存檔數據，其中FBS為單極化，FBD為雙極化數據。以2007年2月11日影像為主影像，采用1 000 m的垂直基線閾值和500天時間基線閾值生成干涉對，如圖2所示。這些干涉對也存在失相干情況，綜合考慮相干性、基線大小、季節等因素，最終篩選出21個干涉對。

2.2 方法

研究區地處西南山區，植被覆蓋較好，氣候變化復雜，季節因素對相干性影響嚴重。小基線方法可以很好的克服由于時間基線過長和空間基線過長而導致的失相干問題（Berardino et al，2002）。小基線集主要研究大尺度上的形變，同樣適合災害調查。小基線方法將所有獲得的SAR數據組合成若干集合，集合內SAR圖像基線距小，集合間SAR圖像基線大。利用最小二乘法得到小集合的地表形變時間序列，利用奇異值分解方法對多個小基線聯合起來求解。其流程如圖1所示。

3 數據結果處理與分析

利用小基線方法得到2007年2月-2010年2月間形變速率如圖2所示，可以看出，利用ALOS影像得到形變區域與遙感影像解譯結果具有一定的一致性，研究區內幾個著名滑坡都已經成功監測出來，證明了INSAR技術在該地區進行滑坡監測的可行性。同時，幾個不知名的疑似滑坡也能有效檢測，說明了該方法有較好的滑坡調查能力。

4 結語

INSAR數據在監測滑坡災害時具有大范圍覆蓋和精度較高的優勢，但必須要克服失相干與大氣擾動等因素的影響。本文使用L波段ALOS數據，并采用小基線方法對三峽地區滑坡進行監測，一定程度上克服了失相干和擾動等因素的影響，取得了較好的結果。

對緩變型滑坡，我們應用小基線方法對災害進行調查和監測，通過與GPS數據的對比，證明了監測結果的精確性；與水位信息對比則發現了水位信息的急劇變化一定程度上會引起滑坡體的變化。對于突變型滑坡，我們則采用幅度信息變化檢測來調查滑坡體。兩種方法結合能較好的識別潛在的滑坡和已經發生的滑坡災害，對地質災害調查意義重大。

在與GPS數據對比發現，INSAR對于視線向的位移相對敏感，二者差異較小。飛行向的位移則監測效果較差，可采用升軌和降軌的影像來提高監測的有效覆蓋區域，也能有效克服失相干的問題。

參考文獻

[1] 廖秋林，李曉，李守定，等.三峽庫區千將坪滑坡的發生、地質地貌特征、成因及滑坡判據研究[J].巖石力學與工程學報，2005，24（17）：3146-3157.

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