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        差分干涉測量技術(shù)在四川甲居滑坡監(jiān)測中應(yīng)用研究

        2010-07-31 00:59:18張建龍VernonSINGHROY李曉春鄭萬模
        關(guān)鍵詞:丹巴縣基線滑坡

        張建龍 Vernon H.SINGHROY 李曉春 鄭萬模

        (1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都610081;2.Canada Centre for Remote Sensing,Ottawa,Canada;3.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)部,北京100037)

        1 概述

        丹巴縣地處川西高山峽谷區(qū),山高坡陡,峽谷深切,地層巖性十分復(fù)雜,地質(zhì)構(gòu)造變動強(qiáng)烈,人類工程活動頻繁。地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生造成重大人員傷亡。目前丹巴縣共分布有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)276處,其中特大型滑坡4處、特大型泥石流5處,僅丹巴縣政府所在地章谷鎮(zhèn)就分布有滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害17處。其中聶呷鄉(xiāng)甲居滑坡、縣城干橋溝滑坡、縣城紅軍橋滑坡和梭坡鄉(xiāng)亞喀則滑坡等已嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳c財產(chǎn)安全。

        甲居滑坡位于聶呷鄉(xiāng)甲居村,為甲居藏寨風(fēng)景區(qū)所在地,距聶呷鄉(xiāng)政府2.5km,距丹巴縣城5.8km。甲居滑坡屬特大型牽引式中深層土質(zhì)滑坡?;卢F(xiàn)狀屬于不穩(wěn)定狀態(tài),在大金川河及其他外界因素影響下,有繼續(xù)活動的可能。

        干涉合成孔徑雷達(dá)InSAR(Interferometry Synthetic Aperture Radar)測量技術(shù)是利用通過相鄰航線上觀測的同一地區(qū)的兩幅(具一定基線幾米到幾百米)SAR影像的相位差來獲取地面數(shù)據(jù),其主要特點(diǎn)是利用雷達(dá)數(shù)據(jù)中的相位信息。差分干涉測量(D-InSAR)技術(shù)是合成孔徑雷達(dá)(SAR)衛(wèi)星應(yīng)用的一個拓展,是研究地面變形的一種有效手段[3]。為了檢驗InSAR技術(shù)在西南山區(qū)滑坡監(jiān)測的有效性,中國地質(zhì)調(diào)查局和加拿大地質(zhì)調(diào)查局合作,選擇了四川省丹巴縣甲居滑坡進(jìn)行示范性研究,開展InSAR監(jiān)測工作。

        2 處理步驟

        數(shù)據(jù)處理采用EARTHVIEW INSAR 4.0軟件[1]。首先是主圖像和輔圖像與1∶50 000地形圖(DEM)的配準(zhǔn),配準(zhǔn)的誤差要在一個像元以內(nèi);然后生成干涉圖,干涉圖由主圖像和輔圖像共軛相乘得到。對原始干涉圖進(jìn)行基線和偏航角矯正,以消除地形等對干涉圖的影響,以最小二乘法對干涉圖進(jìn)行相位解纏,生成變形圖,最終生成帶地理坐標(biāo)的圖件。圖2是處理流程[2]。

        圖1 甲居滑坡全貌Fig.1 Overview of the Jiaju landslide

        圖2 差分干涉測量技術(shù)處理流程Fig.2 D-InSAR processing flowchart

        3 獲取的數(shù)據(jù)

        甲居地區(qū)共獲取24景Radarsat-1數(shù)據(jù),氣象數(shù)據(jù)來自馬爾康氣象站(表1),其中4天缺少氣象資料。

        以2007年5月19日的圖像為主圖像,做了基線分布圖(圖3),最長的基線為1 053m。

        4 處理結(jié)果

        根據(jù)基線的長度和時間周期,選擇兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。選擇的原則是基線要短,時間最好為一個重復(fù)周期,即24d。處理結(jié)果如圖4、圖5。

        表1 甲居地區(qū)獲取的雷達(dá)數(shù)據(jù)Table 1 Data acquisition by Radarsat-1

        圖3 甲居地區(qū)獲取的雷達(dá)數(shù)據(jù)基線分布圖Fig.3 Baseline distribution of data acquisition

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        圖4 干涉測量結(jié)果(2006年12月)Fig.4 Change map of the Jiaju landslide area with landslide shape(Dec.2006)

        從上述兩期的干涉測量結(jié)果圖上可以看出,甲居滑坡南北兩個區(qū)域的顏色有明顯的差別,說明甲居滑坡南北兩個區(qū)域的變形速度有明顯的不同,北部區(qū)域快于南部區(qū)域,并且總體上甲居滑坡2008年1月的變形速度快于2006年12月的變形速度;滑坡南部區(qū)域的邊界與地質(zhì)人員劃分的基本一致,滑坡北部區(qū)域的后緣邊界與地質(zhì)人員劃分的邊界有一定的出入,監(jiān)測到的變形范圍大于地質(zhì)人員劃定的范圍。表2是根據(jù)地質(zhì)人員劃定的范圍進(jìn)行統(tǒng)計的結(jié)果,按變形速度的不同劃分了南北兩個區(qū)域。

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        圖5 干涉測量結(jié)果(2008年1月)Fig.4 Change map of the Jiaju landslide area with landslide shape(Jan.2008)

        通過野外調(diào)查及當(dāng)?shù)鼐用竦脑L問,原先劃定的滑坡北部后面在蠕動,房屋有開裂現(xiàn)象,滑坡邊界應(yīng)往后移。甲居滑坡在INSAR監(jiān)測的同時,安排了GPS監(jiān)測,GPS監(jiān)測結(jié)果表明,滑坡北部區(qū)域滑動快于南部區(qū)域[4]。

        表2 甲居滑坡InSAR監(jiān)測變形統(tǒng)計(單位:mm)Table 2 Deformation statistics observed by the InSAR monitoring system

        5 結(jié)論

        從監(jiān)測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),甲居滑坡可以分為南北兩個區(qū)域,其中北部區(qū)域滑動明顯,快于南部區(qū)域,同時北部的邊界應(yīng)該往后移。

        從2006年和2008年兩期數(shù)據(jù)監(jiān)測的結(jié)果顯示,甲居滑坡位移速度有加快的趨勢。

        這個結(jié)果證明干涉測量技術(shù)在西南山區(qū)對滑坡的監(jiān)測是有效的。

        [參與文獻(xiàn)]

        [1]Atlantis Scientific Inc.EV-InSAR Users Guide,Version 3.1b[M].Atlantis Scientific Inc,Nepean,Ontario Canada,2004.

        [2]Harish Raisinghani.Differential Interferometric SAR for Geohazard Annlysis[R].Ottawa:Canada Centre for Remote Sensing,2007.

        [3]譚衢霖,邵蕓,范湘濤.崩滑流雷達(dá)遙感應(yīng)用潛力分析[J].自然災(zāi)害學(xué)報,2002,11(1):128-133.

        [4]張清志,劉宇平,鄭萬模,等.丹巴縣甲居滑坡GPS地表監(jiān)測階段成果[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2009,24(2):728-732.

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