长时序星载InSAR技术滑坡地质灾害监测研究

摘要

我国西南地区地形以高原和山地为主，构造活动强烈，加上极端的气候条件和人工采矿的影响，导致滑坡、崩塌等地质灾害经常发生。其中滑坡所带来的灾害严重影响了国民经济建设，危害了人民生命财产安全。常规的滑坡调查、监测与预测手段费时费力、监测范围小，且不能连续实时地监测。合成孔径雷达差分干涉测量技术凭借着高精度、大范围、全天时全天候、高分辨率等优势可对滑坡隐患点进行长时间的持续跟踪监测并能发现新的滑坡隐患点，因而能及时地反馈监测结果，为我国西南地区的滑坡监测提供了新手段。
　　本文采用DInSAR技术使用ALOS-2和RADARSAT-2数据对贵州省遵义、铜仁、毕节、贵阳等四个地质灾害易发区域进行滑坡监测，选取滑坡台账记录和未记录的隐患点并结合现场调查进行分析。同时采用IPTA技术使用11景ALOS-2数据对云南省昭通市四川锦苏线550号的输电线路滑坡区域提取干涉目标点进行分析。其中滑坡监测数据处理采用开发的AISAR系统，主要研究工作及结论如下:
　　(1)相比于多时相InSAR技术，DInSAR得益于卫星较短的重返周期因而能快速地监测更大空间范围的滑坡位移，且能发现未列入滑坡台账中的地质灾害隐患点，为我国西南滑坡易发区的地质隐患点排查和监测提供了新的技术手段。
　　(2)DInSAR技术可有效地监测到滑坡位移，能够发现未列入滑坡台账的地灾隐患点（殷家寨、小坝子村），同时成功预警大方县石坪村地质灾害的发生;对列入滑坡台账的滑坡隐患点能进行及时跟踪监测（石坪村），对已经发生滑坡的区域进行持续监测（纳雍县的骔岭镇），掌控该滑坡区域未来是否发生滑移。
　　(3)采用Python开发的长时序自动干涉测量处理系统(AISAR)基于并行多线程处理技术，能够快速处理分析海量的滑坡监测SAR数据，且支持多种雷达传感器数据。
　　(4)干涉目标点分析(IPTA)技术在SAR数据量较少时也可获得较好结果，适用于我国植被茂密的西南地区。利用该技术在云南省昭通市绥江县新滩镇发现一处明显滑坡点，在2016年8月21日至2017年8月20日内平均形变量为6.06cm。并对该滑坡区域进行分析和现场核查，得出该地区地面年平均形变速率为-18.1～12mm/year，若该滑坡点继续发生变形，该地区附近的输电线路四川锦苏线550号的47号杆塔危险性极大。

目录

声明

致谢

摘要

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2国内外研究现状及进展

1．2．1 InSAR技术发展历史

1．2．2 InSAR技术用于滑坡监测的进展

1．3研究目的与内容

1．4论文的章节安排

2 InSAR技术原理与在滑坡应用中分析

2．1 InSAR技术原理

2．1．1 InSAR技术基本原理

2．1．2 InSAR技术流程

2．2 DInSAR技术原理

2．2．1两轨法

2．2．2三轨法

2．2．3 DInSAR用于滑坡监测技术流程

2．3 DInSAR技术在滑坡监测中的局限性

2．4 多时相InSAR(MT-InSAR)技术在滑坡监测中应用分析

2．4．1 永久散射体基本原理

2．4．2 SBAS-InSAR基本原理

2．4．3 IPTA基本原理和在滑坡监测中的技术流程

2．5潜在滑坡的基本概念和形成的因素

2．5．1潜在滑坡的基本概念

2．5．2潜在滑坡的孕育和形成基本因素

2．6 目前滑坡监测技术的特点和存在问题

2．7本章小结

3 长时间序列自动干涉测量系统(AISAR)设计与实现

3．1现有InSAR处理软件分析

3．2 软件开发及运行环境

3．2．1 开发语言

3．2．2系统的硬件环境

3．2．3系统软件环境

3．2．4系统环境变量配置

3．3系统优势

3．4设计原则与功能实现

3．4．1设计原则

3．4．2设计思路

3．4．3 功能设计

3．4．4功能实现

3．5本章小结

4 DInSAR在贵州地区雨季地灾隐患点监测中的应用

4．1研究区概况

4．2研究区滑坡地质灾害易发性评价影响因子

4．3数据情况及预处理

4．4结果分析

4．4．1滑坡台账中未记录地灾隐患点分析

4．4．2滑坡台账中记录地灾隐患点分析

4．4．3 已发生滑坡地灾隐患点分析

4．5结论

4．6本章小结

5 IPTA技术在云南昭通市新滩镇滑坡监测中应用

5．1研究区概况

5．2数据情况与数据处理

5．2．1数据情况

5．2．2采用的DEM数据

5．2．3 数据处理

5．3结果分析

5．4本章小结

6．1主要工作结论

6．2论文中不足和展望

参考文献

附录

作者简历

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