基于分布目标的高分辨率SAR北川震后滑坡监测

Landslides, rock avalanches and debris-flows induced by 5-12 Wenchuan earthquake become the most important geologic hazards which seriously influences the reconstruction in the disaster area. Effective monitoring on these hazards is not only helpful to reduce disaster losses and to understand the development of such disaster. In this research, in order to overcome those problems such as rugged mountain and decorrelations in landsliade monitoring, taking the advantages of the high resolution SAR images and TanDEM-X project, the research consists as following: 1) Generation of precise DEM based on bistatic InSAR processing using TDX-TSX data; 2) Analysis of DSs scattering character in high resolution SAR image; 3) Determination of temporal patterns of deformation for landslide based on distributed scatterers; 4) Change detection over landslide area; 5) Analysis of influence factors on landslide deformation. Field investigation also will be carefully planned for the results validation in ravine of Ganxi in Beichuan county are selected as our experiment area. By doing so, we aim at realizing landslide monitoring by using high resolution SAR image, which will improve scientific understanding of landslide deformation evolutionary process and provide the scientific basis for the landslide management.

5-12汶川大地震后所产生的大量坡面松动岩土，使得滑坡，崩塌，泥石流等次生灾害成为影响震后灾区重建的最主要地质灾害，对其实施有效的监测不仅有助于减小灾害的损失，而且对于了解滑坡等灾害的发展，演变具有重要的意义。基于此，本课题选择汶川震后的北川干溪沟流域滑坡作为研究对象，以新型SAR空间对地观测系统所具有的高分辨率和全球第一个双站SAR观测系统为契机，针对滑坡SAR监测所面临的地势复杂，失相干严重等问题，通过开展1）基于TDX-TSX双站InSAR处理的滑坡微地貌信息获取；2）高分辨率SAR中分布目标的散射特性分析；3）基于分布目标的滑坡形变监测研究；4）滑坡地表覆盖变化研究；5）滑坡形变影响因子的研究，实现基于空间SAR的滑坡信息提取，从而提高人们对滑坡演化过程的科学认识，为滑坡治理提供科学依据。

针对传统InSAR技术在滑坡监测中所面临的地势复杂，失相干严重等问题，本项目通过充分发挥新一代星载SAR所具有的高分辨率特性和全球第一个双站星载SAR系统所具有的同步观测优势，围绕汶川地震中第二大滑坡——文家沟滑坡，开展了一系列研究，1）SAR图像配准算法的研究，以满足InSAR处理与地形变化检测的需要，主要包括基于FFT变换的多尺度SAR自动配准，基于DEM的SAR图像配准和基于等高线的DEM配准研究；2）TDX-TSX所组成的全球第一个双站星载SAR系统，消除了传统InSAR所面临的时间去相干问题，通过干涉处理获得了文家沟滑坡的高精度DEM，并通过与SRTM DEM比较，实现了对文家沟滑坡地貌特征的提取，并通过定量分析滑坡区域地形的变化实现了对滑坡土方量的估计；3）利用RADARSAT-2高分辨率SAR卫星数据，开展基于分布目标的时间序列InSAR滑坡形变监测研究，通过分布目标的选择，双尺度网络PS-DS统一处理模型建立，滑坡形变动态过程反演实现了对文家沟滑坡的形变监测，获得了文家沟滑坡形变在滑坡体上的空间分布，分析了其对滑坡治理工程的影响；4）在实现DEM匹配的基础上，通过地形变化检测实现了滑坡的自动识别；5）分析了岩性，地震及降水量等因素对滑坡形变速率的影响。通过本项目研究，证明了TDX-TSX双站星载SAR系统可以高效、准确地获取滑坡区域的DEM，提取滑坡的地貌特征，为滑坡的应急救援与滑坡治理提供重要的基础地理信息数据，基于分布目标的时间序列InSAR技术在以自然地表覆盖为主的滑坡形变监测中，可以获得足够的分布目标进行干涉处理，从而获得滑坡体形变的空间分布，有助于提高人们对滑坡演化过程的科学认识，为滑坡治理提供科学依据。