基于SBAS-InSAR技术的蠕动型滑坡动态监测及变形特征分析

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我国地质灾害种类众多,其中滑坡分布较广、发生频率较高。蠕动型滑坡是土体滑动较小的滑坡,发展缓慢、变化周期长,只能通过仪器进行观测,可能瞬间发展成为高速滑坡,从而造成人们巨大的生命财产损失,应当加强对滑坡微小形变的监测。传统监测方法存在大量消耗人力物力、效率低以及对山区地形复杂区域监测困难等原因,使分析得出的数据不够准确。InSAR技术不仅能够全天时、全天候且不受云雾干扰获取地表大范围的形变信息,而且可以对大面积区域做到毫米级精度的成像。SBAS-InSAR技术在InSAR技术的基础上能够克服空间、时间失相干和大气延迟效应的影响,进一步提高处理结果的精度。研究区域位于四川省康定-丹巴-小金县交界处,水系发达、交通便利、矿产资源丰富。本文主要是利用SBAS-InSAR技术原理和流程对该研究区域进行监测,为敏感性分析和三维形变分析提供数据。主要的研究内容和工作如下:(1)通过利用SBAS-InSAR技术对覆盖研究区域的9景ALOS PALSAR升轨影像数据进行处理分析,得出该研究区域在2017.11.17-2019.02.22之间的平均变化速率在-322~175mm/year之间,发生较大形变的区域主要分布在大渡河周围。(2)根据四川省地质图得到研究区域的地层岩性分布情况,基于精度为30m的SRTM1 DEM提取出研究区域的坡度、坡向、坡形、高程和河流距离,再结合利用SBAS-InSAR技术得到的形变平均速率共同组成滑坡敏感性分析的影响因子。(3)使用基于模糊理论的分析法对滑坡进行敏感性分析,根据方法的分析过程计算出各种影响因子的综合值,并将滑坡发生的难易程度划分为极难发生区、较难发生区、中发生区、较易发生区和极易发生区等五个区间,该分析法实现了利用影响因子的不同指标直接参与分析滑坡敏感性的目的,使得到的结果更加客观和精确。在各种影响因子所占权重可以看出,坡度因子对于滑坡的影响最大,其次依次为地层岩性、平均速率、高程、河流距离、坡向和坡形,影响程度逐渐减小。利用研究区域典型滑坡—猴子岩开顶滑坡和甲居村区域边坡对该分析方法进行验证,得出猴子岩开顶滑坡属于极易发生区间,甲居村区域边坡属于较易发生区间。(4)本文对滑坡在三维空间的形变特征进行初步探究,由于实际工程中滑坡地面不全是水平面,所以提出局部入射角的概念,结合与坡度、坡向的空间关系推导出滑坡总位移公式。使用ALOS-2升轨和Sentinel-1降轨两组卫星数据,将计算所得滑坡总位移与SBAS-InSAR技术得到的原始滑坡位移值分别作比较,且将相同区域升降轨数据所得计算滑坡位移值进行比较,发现该模型对于滑坡形变的计算是具有一定的合理性。在此基础上进一步探究猴子岩开顶滑坡的三维动态变化,通过SBASInSAR技术和外观监测等方法得出三维空间下各分量及整体位移的变化值,很好地符合滑坡实际变化的特征,且两种方法得出的结果具有较好的一致性。
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