INSAR技术在区域滑坡灾害调查中的应用

张辉

摘 要：近年来，利用差分干涉合成孔径雷达技术监测很多著名滑坡体都取得了较好的效果，也证明了IN-SAR技术监测滑坡灾害的能力。但很多滑坡灾害经常发生在未被监测到的区域，给人民的生命财产带来了巨大损失。该文采用多期L波段ALOS卫星数据对区域尺度地质灾害进行调查，采用基于D-insar技术对区域性滑坡灾害进行分析。此外，还利用幅度信息对已发生的滑坡进行了检测。实验结果表明了该方法能较好的识别和监测了区域内几个著名滑坡，并且发现了一些不知名的滑坡，证明了该方法的有效性和可靠性。同时，证明了L波段SAR卫星在调查滑坡灾害中具有极大的潜力。

关键词：地质灾害 调查 监测 INSAR 滑坡

中图分类号：P694 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0013-02

滑坡是指在重力作用下岩体、碎屑、泥土等沿斜坡的运动下滑（M et al，1991）。在三峡地区，由于水位周期性升降以及降雨大大加剧了滑坡发生的可能性。近年来，合成孔径雷达技术作为传统调查方法的重要补充，已发挥出了较大的作用。随着永久散射体方法（Ferretti et al，2000）、准永久散射体、小基线等方法的提出，已实现了对单体滑坡的监测，如黄土坡滑坡和范家坪滑坡（Shi etal，2014；Zhang etal，2015）。然而，大多数的研究只集中在小区域，这主要是由植被茂密等原因造成的失相干和大区域内大气变化差异较大造成的。该文为了克服研究区去相干问题，采用波长相对较长L波段ALOS数据；为了减小大气扰动的影响，采用小基线时序分析的方法。在三峡地区尝试大范围的滑坡灾害调查方法，并与GPS和水位数据进行了对比分析。

1 研究区概况

研究区选择在长江沿岸的某县，区内滑坡较为发育，包括白家包滑坡、淹锅沙坝滑坡、范家坪滑坡、卡子湾滑坡、树坪滑坡、千将坪滑坡等典型滑坡。

2 数据与方法

2.1 数据源

获取2007年2月——2010年2月年间16景ALOS PALSAR存档数据，其中FBS为单极化，FBD为双极化数据。以2007年2月11日影像为主影像，采用1 000 m的垂直基线阈值和500天时间基线阈值生成干涉对，如图2所示。这些干涉对也存在失相干情况，综合考虑相干性、基线大小、季节等因素，最终筛选出21个干涉对。

2.2 方法

研究区地处西南山区，植被覆盖较好，气候变化复杂，季节因素对相干性影响严重。小基线方法可以很好的克服由于时间基线过长和空间基线过长而导致的失相干问题（Berardino et al，2002）。小基线集主要研究大尺度上的形变，同样适合灾害调查。小基线方法将所有获得的SAR数据组合成若干集合，集合内SAR图像基线距小，集合间SAR图像基线大。利用最小二乘法得到小集合的地表形变时间序列，利用奇异值分解方法对多个小基线联合起来求解。其流程如图1所示。

3 数据结果处理与分析

利用小基线方法得到2007年2月-2010年2月间形变速率如图2所示，可以看出，利用ALOS影像得到形变区域与遥感影像解译结果具有一定的一致性，研究区内几个著名滑坡都已经成功监测出来，证明了INSAR技术在该地区进行滑坡监测的可行性。同时，几个不知名的疑似滑坡也能有效检测，说明了该方法有较好的滑坡调查能力。

4 结语

INSAR数据在监测滑坡灾害时具有大范围覆盖和精度较高的优势，但必须要克服失相干与大气扰动等因素的影响。本文使用L波段ALOS数据，并采用小基线方法对三峡地区滑坡进行监测，一定程度上克服了失相干和擾动等因素的影响，取得了较好的结果。

对缓变型滑坡，我们应用小基线方法对灾害进行调查和监测，通过与GPS数据的对比，证明了监测结果的精确性；与水位信息对比则发现了水位信息的急剧变化一定程度上会引起滑坡体的变化。对于突变型滑坡，我们则采用幅度信息变化检测来调查滑坡体。两种方法结合能较好的识别潜在的滑坡和已经发生的滑坡灾害，对地质灾害调查意义重大。

在与GPS数据对比发现，INSAR对于视线向的位移相对敏感，二者差异较小。飞行向的位移则监测效果较差，可采用升轨和降轨的影像来提高监测的有效覆盖区域，也能有效克服失相干的问题。

参考文献

[1] 廖秋林，李晓，李守定，等.三峡库区千将坪滑坡的发生、地质地貌特征、成因及滑坡判据研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24（17）：3146-3157.

[2] M. Cruden D.A simple definition of a landslide[J]. Bulletin of the International Association ofEngineering Geology - Bulletin de lAssociationInternationale de Géologie de lIngénieur，1991，43（1）：27-29.