用于分析滑坡运动的遥感技术

《用于分析滑坡运动的遥感技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、用于分析滑坡运动的遥感技术  发表日期：2008年3月30日        [法]CHRISTOPHEDELACOURT,PASCALALLEMAND等田 芳译；冯翠娥、魏国强校译 滑坡地表位移场是用于研究滑坡形状和力学性质的一个重要参数。可以用遥感的方法计算地表位移，如利用雷达数据的雷达干涉测量法和利用光学数据的图像相关法。近十年来这些方法被详细地研究并成功地应用到各类传感器（雷达、照相机和地面三维激光扫描成像仪）上，传感器既可放置到空间或空中平台如卫星、飞机和无人无线电控制平台（无人驾驶飞机和直升机）上，也可安装到滑坡前缘的固定位置上。本文总结了用于测量位移

2、的图像分析技术（雷达干涉测量法和光学数据图像相关方法），并研究了每种平台的性能，以法国南部的阿尔卑斯山为例展示了这些技术的应用。依据滑坡的性质（出露的位置、大小和速度）和研究目的（实用或科学目的），运用了一种或多种技术与数据（分辨率、精度、覆盖面和回访时间）相结合的方法。由于各类方法在山区应用的局限性，因此用雷达差分干涉测量或永久散射体技术处理雷达卫星数据主要适用于科学研究。光学卫星遥感图像具有相当高的分辨率，可用于科学研究，但是它与大气条件有很大的关系。平台和传感器，如无人驾驶飞机，固定相机，固定雷达和激光雷达都具有很高的适应性，通过它们可以获得极高分辨率和精

3、确度的三维数据（精确到cm），非常适合于科学研究和实际应用。一、引 言分析地表速度场可以用来确定控制低速滑坡（从每年甚至几年运动几cm到每天运动几cm）运动的参数，对于科学和灾害相关的研究都是有用的。地表速度在时间上的变化范围是很大的，包括多年的趋势、季节的变化（受气象影响）以及突发事件（Casson等，2003）。所以需要多时多尺度研究不同的参数特性。目前，用于监测滑坡位移的大多数技术都来自于参考站台连续位置的现场测量。传统的测地技术（三角测量法和视距测量法）和应变测量技术仍然是最为普遍的方法（Angeli等，2000），GPS（全球定位系统）测量也是一种可供

4、选择的方法（Jackson等，1996；Malet等，2002）。通过这些方法获得的数据只适用于大型滑坡。GPS数据只有最近15年的数据是有效的；激光数据也只有20年。而且由于地面运动在空间和时间上的不均匀性，这些基于地面的测量不能完全准确地描述滑坡的速度场。另外，这些技术需要对滑坡或其周围进行人为干涉。遥感成像技术是测量滑坡位移的一个强有力的工具，因为它能够提供滑坡的广景图，并能以不同的时间间隔重复提供。此外，这种技术对从滑坡到整个区域上的各种范围都有效。但是，对地观测卫星图像只有大约25年的历史。而且，直到最近对光学传感器进行了改进，如船载IKONOS、Qu

5、ickbird或者SPOT5，光学卫星成像系统的空间分辨率才适合于进行滑坡研究。固定在由无线电操控的无人平台上的高分辨率数字相机的发展，使我们能够获得具有合适时间频率的高分辨率图像。最后，陆地摄影测量激光测距（或陆地三维激光扫描成像）传感器在地形和正色摄影方面都给出了厘米量级的分辨率和精度。近几年主要有两种位移测量法。一种是合成孔径雷达差分干涉测量技术（DInSAR），利用的是合成孔径雷达（SAR）数据；第二种是图像相关的方法（也叫做特征跟踪），利用的是光学数据。这些技术的发展与新平台和传感器的发展密切相关。新的平台和传感器可以在与滑坡速度相对应的时帧内获得数据

6、。本文介绍了DInSAR和光学相关技术在位移测量中的应用，并比较了二者的潜力和局限性，还回顾了用于数据获取的平台和传感器，最后讨论了各类数据的具体用途。文中所描述的大部分技术及其发展都已经在LaClapière滑坡研究中进行了测试和验证。LaClapière滑坡位于法国Tinée河左岸Mercantour山上，宽约1300米，高650米，体积估计有50.106立方米，由海西期变质岩和混合岩浆岩组成。最近30年的平均速度为1cm/d，测量点的速度达30cm/d（Follacci，1988）。二、位移测量的方法（一）合成孔径雷达差分干涉测量技术（DInSAR）干涉雷

7、达（InSAR）技术是对地面同一景观两次SAR成像的处理。这些图像可以通过装载在平台上的一根天线在两次成像之间轻微移动获得（“重轨”干涉），也可以同一个平台上的两根天线获得（“单轨”干涉）。不管是单轨还是重轨干涉，都要在两次成像之间没有运动或只有很小运动的情况下才能计算DEM（DEM）（Zebker和Goldstein，1985）。在重轨干涉技术中，利用DInSAR对发生在两次成像之间的地表位移的变化进行探测和量化。DInSAR技术给出的图像，称为差分干涉图，表示了发生在两次成像之间的地面运动，精度为1cm，分辨率为10m（Massonnet等，1993）。在消

8、除地形因素影响之后，通过