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

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(cái)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(yàn)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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)，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(jì)（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(shí)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(bào)，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.