基于InSAR技术的塔坪滑坡监测与研究

发布时间：2020-10-09 09:22

　　三峡库区地质条件复杂,年降雨量多在1000mm以上,降水时间集中,因而古滑坡数量大,且自2003年三峡大坝蓄水以来大幅度库水位上升和周期调节恶化了库区地质环境,使得大量大规模的老滑坡体复活,并且出现了许多新的滑坡。常规的滑坡识别与监测技术往往需要大量的人力与物力,并且易受到外界条件的制约。InSAR技术凭借其可以精确获取地表微小形变的能力及其全天时、全天候等优点,已经广泛地应用于滑坡灾害的大范围探测与高精度监测的研究与应用中。然而,由于三峡库区地形起伏比较大,植被繁多,在实际的数据处理应用中,受时间去相干、空间去相干及大气扰动等影响明显,给滑坡的形变提取带来很大的困惑。本文的研究工作如下:(1)简要概括了合成孔径雷达原理,分析了InSAR技术的误差来源及减弱措施,并介绍了目前应用广泛的多类时序InSAR技术,并总结了它们在滑坡监测应用中各自的特点。(2)从工程地质广义系统科学的角度分析滑坡系统的运动过程特征。根据滑坡系统的变形特征对常用的预测预报模型进行介绍和应用分析,介绍时间序列分析模型、灰色系统模型、人工神经网络模型、滤波模型。主要针对卡尔曼滤波模型和集合卡尔曼滤波模型(EnKF)进行详细的理论介绍和公式推导,并对模型的更新和预测反馈控制过程进行详细介绍(3)利用Stacking技术对巫山县进行了大范围的滑坡调查,探测到30余处疑似滑坡,其中形变速率量级最大的达到20cm/y;并通过资料查询和现场考察确定了19处为正在发育的滑坡。(4)利用IPTA技术获取了塔坪、林家湾滑坡2015年至2017年间的时间序列形变信息,揭示了塔坪和林家湾两个滑坡体的形变的时空特征,并与GPS结果作对比分析,两者较差量主要分布在5-15mm,证明了InSAR技术用于该区域滑坡的可行性。(5)利用获取的形变序列和降雨、库区水位变化两个水文因素作耦合性分析,分析该类库岸滑坡的形变机理,并将集合卡尔曼滤波方法应用于InSAR滑坡形变监测中。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P642.22;P237
【部分图文】：

几何原理

φ =4πBVλR1sinθ0 h 相位形变引起的高程变化为高程模糊度，即：h2π=λR1sinθ02BV0）可以看出，模糊高度与垂直基线成反比，即垂直基线长度决敏感程度。在 InSAR 地形图测量时，我们尽可能地选用长基测中我们又尽可能地选用短基线。技术的基本原理 1989 年最早提出了差分干涉测量的概念，为了探测地表形变 SAR 影像，另一幅为形变后的 SAR 影像，然后通过差分处理伏影响）最终获得其形变对应的相位信息[50]。传统的 D-InS和三轨法[52]。

流程图,三轨,流程图,形变

δρ =4πφdef（2.13）当形变相位φdef达到 2π时，对应的地表位移量为：δρ2π=λ2（2.14）上式表明 D-InSAR 技术对地表形变的敏感程度为雷达波长的一半。表 2.1 常用 SAR 卫星的形变模糊度传感器 RADARSAT ERS JERS-1 ALOS TerraSAR波段 C C L L X形变模糊度 2.8 2.8 11.75 11.75 1.55三轨法是取两幅形变前的 SAR 影像和一幅形变后的 SAR 影像，将其中一幅形变前的 SAR 影像设置为主影像，分别与其余两幅生成干涉图，未跨越形变的干涉图可以作为模拟的地形相位，将其去除后即可得到形变相位信息。

数据,基线,目标视角,失相

（a）20151111-20151205 （b）20151111-20160521图 2.4 Sentienl 数据相干图相干相干即几何去相干，就是在对两幅 SAR 影像进行干涉处理时，由于地表目标视角不同而造成的一种失相干现象，对于分布式目标而言几何相干性可由它们间的频谱偏移和带宽之间的比例估计。距离向上 R tan( ) vrcBf （c 为光速；λ为雷达波波长；BV为垂直基线；R 为目标与卫星之间的距入射角和地表局部坡度值。当每个像元在一个像素内的相位变化超过去相干，此时的基线长度就是临界基线。

【参考文献】