白鹤滩库区蓄水前活动性滑坡InSAR早期识别与形变监测

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白鹤滩水电站即将开始蓄水,其中葫芦口~象鼻岭段人类工程活动最为强烈,居民区密集,滑坡灾害风险程度高,常规的人工地面调查等技术手段难以对目前处于活动性状态并身处高位隐蔽性强的滑坡隐患点进行早期识别。近年来合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)发展迅速,为活动性滑坡灾害的早期识别与监测提供了重要的技术支撑。本文以白鹤滩库区中葫芦口~象鼻岭库段为主要研究区,基于Sentinel-1A升降轨和ALOS PALSAR升轨多轨道、多波段SAR数据,采用SBAS-InSAR技术并结合Google Earth影像对研究区进行活动性滑坡早期识别,并针对性开展现场复核验证和典型滑坡时序形变监测与特征分析。主要内容及研究成果如下:(1)研究区合成孔径雷达可视性分析。利用地形和RI指数两种方法分析了Sentinel-1A升降轨和ALOS PALSAR升轨不同SAR数据在研究区复杂地形条件下的识别能力。升轨模式的卫星,叠掩及透视收缩区域主要在向西的斜坡中形成,阴影区域主要在向东的斜坡中形成。降轨模式的卫星,叠掩和透视收缩区域在向东的斜坡中形成,阴影区域主要在向西的斜坡中形成。对于不同雷达传感器,同一轨道方向拍摄的卫星而言,随着雷达卫星视线入射角的不断增大,研究区内叠掩区域在不断减少,阴影和透视收缩区域在不断增大,几何畸变的总面积在缩减,好可视区域在增大。通过Senrinel-1A升降轨数据联合进行监测识别,有效的降低了几何畸变对最终整体形变结果的影响。(2)基于InSAR形变监测的活动性滑坡早期识别。对研究区不同SAR数据所产生的几何畸变区域进行掩膜处理并剔除相关区域内的无效形变点,最终得到Sentinel-1A升降轨和ALOS PALSAR升轨数据LOS方向的有效形变结果,结合光学遥感影像共同识别活动性滑坡25处。其中Sentinel-1A升轨卫星识别15处活动性滑坡,Sentinel-1A降轨卫星共识别出11处活动性滑坡,有6处为两种不同轨道共同解译的结果;ALOS PALSAR升轨卫星识别15处活动性滑坡,同Sentinel-1A升降轨解译结果相比,新增了5处活动性滑坡。(3)活动性滑坡InSAR早期识别结果现场复核。受光学影像分辨率和获取影像时间等因素的影响,导致最初从图像上识别灾害类型和范围与现场调查结果稍有差异。经现场调查,7处受人类工程活动影响引起的形变;余下18处中有2处为灾害群;最终确定21处活动性灾害点,其中滑坡15处,崩塌6处。研究表明,研究区断层和地层岩性对灾害的发育影响较大,12处灾害发育在断层附近,16处灾害发育在软硬相间地层,5处灾害发育在第四系覆盖层地层。(4)典型滑坡InSAR形变监测与特征分析。采用Sentinel-1A降轨数据,利用SBAS-InSAR技术获得王家山滑坡在沿视线向的时序结果。研究表明,王家山滑坡目前整体均处于蠕滑变形状态,形变速率-43~-12mm/a。王家山滑坡存在空间差异变形,中部变形量最大,中部右侧变形量大于左侧变形量;前缘变形量次之,前缘右侧变形量大于左侧变形量;后缘变形量相对中部和前后部变形量较小。滑坡中部强变形区中三处特征点(A、B、C)的时序形变过程与降雨变化高度吻合,证明了降雨是引起坡体强烈变形的主要原因之一。
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