差分干涉測量技術在四川甲居滑坡監測中應用研究

張建龍 Vernon H.SINGHROY 李曉春 鄭萬模

（1.中國地質調查局成都地質調查中心，成都610081；2.Canada Centre for Remote Sensing，Ottawa，Canada；3.中國地質調查局水文地質環境地質部，北京100037）

1 概述

丹巴縣地處川西高山峽谷區，山高坡陡，峽谷深切，地層巖性十分復雜，地質構造變動強烈，人類工程活動頻繁。地質災害的頻繁發生造成重大人員傷亡。目前丹巴縣共分布有地質災害點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就分布有滑坡、泥石流、崩塌等地質災害17處。其中聶呷鄉甲居滑坡、縣城干橋溝滑坡、縣城紅軍橋滑坡和梭坡鄉亞喀則滑坡等已嚴重威脅著當地人民群眾的生命與財產安全。

甲居滑坡位于聶呷鄉甲居村，為甲居藏寨風景區所在地，距聶呷鄉政府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滑坡。滑坡現狀屬于不穩定狀態，在大金川河及其他外界因素影響下，有繼續活動的可能。

干涉合成孔徑雷達InSAR（Interferometry Synthetic Aperture Radar）測量技術是利用通過相鄰航線上觀測的同一地區的兩幅（具一定基線幾米到幾百米）SAR影像的相位差來獲取地面數據，其主要特點是利用雷達數據中的相位信息。差分干涉測量（D－InSAR）技術是合成孔徑雷達（SAR）衛星應用的一個拓展，是研究地面變形的一種有效手段［3］。為了檢驗InSAR技術在西南山區滑坡監測的有效性，中國地質調查局和加拿大地質調查局合作，選擇了四川省丹巴縣甲居滑坡進行示范性研究，開展InSAR監測工作。

2 處理步驟

數據處理采用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，配準的誤差要在一個像元以內；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行相位解纏，生成變形圖，最終生成帶地理坐標的圖件。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 差分干涉測量技術處理流程Fig.2 D－InSAR processing flowchart

3 獲取的數據

甲居地區共獲取24景Radarsat－1數據，氣象數據來自馬爾康氣象站（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 處理結果

根據基線的長度和時間周期，選擇兩期數據進行了處理。選擇的原則是基線要短，時間最好為一個重復周期，即24d。處理結果如圖4、圖5。

表1 甲居地區獲取的雷達數據Table 1 Data acquisition by Radarsat－1

圖3 甲居地區獲取的雷達數據基線分布圖Fig.3 Baseline distribution of data acquisition

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圖4 干涉測量結果（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果圖上可以看出，甲居滑坡南北兩個區域的顏色有明顯的差別，說明甲居滑坡南北兩個區域的變形速度有明顯的不同，北部區域快于南部區域，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；滑坡南部區域的邊界與地質人員劃分的基本一致，滑坡北部區域的后緣邊界與地質人員劃分的邊界有一定的出入，監測到的變形范圍大于地質人員劃定的范圍。表2是根據地質人員劃定的范圍進行統計的結果，按變形速度的不同劃分了南北兩個區域。

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圖5 干涉測量結果（2008年1月）Fig.4 Change map of the Jiaju landslide area with landslide shape（Jan.2008）

通過野外調查及當地居民的訪問，原先劃定的滑坡北部后面在蠕動，房屋有開裂現象，滑坡邊界應往后移。甲居滑坡在INSAR監測的同時，安排了GPS監測，GPS監測結果表明，滑坡北部區域滑動快于南部區域［4］。

表2 甲居滑坡InSAR監測變形統計（單位：mm）Table 2 Deformation statistics observed by the InSAR monitoring system

5 結論

從監測結果可以發現，甲居滑坡可以分為南北兩個區域，其中北部區域滑動明顯，快于南部區域，同時北部的邊界應該往后移。

從2006年和2008年兩期數據監測的結果顯示，甲居滑坡位移速度有加快的趨勢。

這個結果證明干涉測量技術在西南山區對滑坡的監測是有效的。

［參與文獻］

［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.崩滑流雷達遙感應用潛力分析［J］.自然災害學報，2002，11（1）：128－133.

［4］張清志，劉宇平，鄭萬模，等.丹巴縣甲居滑坡GPS地表監測階段成果［J］.地球物理學進展，2009，24（2）：728－732.