InSAR技术在地质灾害调查中的运用研究

何勇

摘 要 合成孔径雷达干涉技术作为现代化全新的地质灾害监测调查方法和手段，如果发生突发性地质灾害，如地震、泥石流、山体滑坡等，可以运用InSAR技术得到亚厘米级精度的地面位移图，为地质灾害的预防和治理提供了重要的技术保障。因此，本文根据InSAR技术的内涵，分析了InSAR技术在地质灾害调查中运用的优劣势。最后，重点提出需要通过多种类型卫星结合监测的方式，才能获取地质灾害信息的最佳精度。

关键词 InSAR 技术;地质灾害;调查;应用

1InSAR技术的内涵

InSAR技术的全称是合成孔径雷达干涉技术，是一种现代化新型地面变形测量技术和手段。以波的干涉为主，利用平行飞行的两个分离雷达天线去获取同一个区域两幅微型图像，或是利用同一个雷达对同一个区域重复飞行两次进而获得两幅微波图像。随着科学技术水平的不断提升，GPS技术（全球定位系统）成为了测量地面变形的主要工具和手段之一，但此技术的测量也只能得到部分离散点，在点与点之间也会造成大量重要信息的丢失[1]。而InSAR技术的诞生，为地质灾害调查工作带来了极大的便利，不仅工作效率高，且能突破GPS技术在测点中造成的信息丢失问题，进而提升测量精度。此外，如果在地质灾害监察和调查中，能够将GPS技术和InSAR技术进行有机结合，测量效果和精度俱佳。

2国内主流InSAR技术简析

目前我国主流InSAR包括两轨法D-InSAR技术、时序InSAR技术。

2.1 D-InSAR技术

D-InSAR技术是指通过SAR传感器获取同一区域的多幅影像，进过干涉处理去除其他分量的干扰（如大气相位、地形相位与噪声相位），最终提取出地表形变信息。常规的D-InSAR方法主要有“二轨法”、“三轨法”和“四轨法”。“二轨法”是指利用覆盖研究区域的两景SAR影像生成一个干涉对，再从干涉对中减去外部DEM模拟的SAR相位，最后得到地表形变信息;目前，D-InSAR技术常用于监测地表沉降，可以获取地表高分辨率形变场，并且其精度可达到厘米级甚至毫米级。

2.2 SBAS-InSAR技术

SBAS-InSAR技术的基本原理是对于长时间序列上的一组SAR复数图像，根据一定的基线约束条件进行分组，通过控制空间基线的长度来提高干涉图的相干性，对差分干涉图进行多视处理降低噪声，提取高相干性单元，然后使用奇异值分解法求得影像序列间地表形变速率的最小范数最小二乘解。SBAS-InSAR可以对高相干目标点的相位进行时序分析来获取地表时序形变，通过理论分析选取更加合理的形变模型进行计算，减少D-InSAR处理中的时间和空间失关影响，从而提高形变监测结果的精度。

3InSAR技术在地质灾害调查中运用的优劣势分析

3.1 Insar技术应用优势

首先雷达卫星的应用，可以不受时空的限制和约束，做到全天实时的动态监测，且能获得连续的影像，有利于对突发性地质灾害发生的前后情况进行监测和记录。而其他卫星具有周期性特征，极有可能在记录监测时遗漏瞬时发生的灾害[2]。其二，雷達干涉技术能够将CM量级甚至更小尺度的地形呈现出来，且能提供动态和静态信息，运用 InSAR技术对灾害发生前后的图像进行干涉处理，可以快速准确的计算出其变形程度。其三，InSAR技术可以覆盖广阔的地域范围，几百甚至上千平方公里范围，从而获取覆盖范围内的地形移位数据。最为关键的是雷达卫星可以提供时间跨度较大的影像数据和资料。运用InSAR技术无须布网，可以花最少的成本获取到最精确的观测数据。

3.2 InSAR技术应用弊端

上文提及InSAR技术在地质灾害监测中诸多优势有所体现，但是在具体应用过程中，也存在着很多的弊端问题，这为InSAR技术的进一步在地质灾害调查中的应用带来了巨大的挑战。一方面，在运用InSAR技术进行地质灾害监测时，数据的获取会受到方方面面因素的影响。如果两景图像的基线或多普勒参数差别太大，就不能生成清晰的干涉纹图，且数据的采集还会受到时间的限制，在规定的时间范围内无法获取到有效的数据。另一方面，地质灾害监测中对DEM数据的精确度有所要求，但在实际数据采集时，会由于各方面因素的影响，而造成误差，降低干涉图的质量[3]。而地质灾害通常都是在短暂的时间内形成地表形变，进而导致干涉图像对失相干、产生去相等问题。在雷达数据采集的时间内，要想获取有效的干涉图，还有赖于良好的天气和季节条件。潮湿和高植被覆盖率也会对相关性造成明显的影响。所以，在获取SAR数据时，应该全面考虑气候或天气因素，防止基线长度或轨道不平行的问题造成空间失相关，严谨选择数据是增加相关性的重要条件。此外，InSAR技术在开展地质灾害监测工作时，任何一个环节都有可能带来误差，甚至导致SAR数据和生产的干涉图产生对应的偏差，最终影响其结论。运用InSAR技术进行长时间的监测，而受到大气的影响也会越来越明显[4]。

4结束语

根据我国多个地区实践研究证明，运用卫星遥感影像技术可以快速准确地获取地质灾害情况和信息，而InSAR技术是其中准确率较高的一种，具有其他卫星无法超越的优势。但现如今，其技术还存在着很多弊端问题，急需解决。因此，为了全面提升地质灾害信息提取精度，可以以InSAR技术为主，将多种卫星影像技术进行有效的结合，去进行地质灾害调查和监测。近些年已经有学者开始在运用多源遥感影像在全世界范围内开展山体滑坡监测，并明确了全球容易发生山体滑坡的范围。我们要坚信在未来，在多种先进技术的配合和支持下，能够在地质灾害发生是做出更快、更及时、更准确的反应和判断。

参考文献

[1] 马传浩，陈剑.地质雷达技术在泥石流灾害调查中的应用——以北京房山南安主沟泥石流为例[J].地质与勘探，2019，55（4）：1066-1072.

[2] 杜钊锋，张庆涛，陈真，等.地基雷达干涉测量技术在地质灾害应急测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息，2019，42（6）：26-29.

[3] 何宏智.探地雷达在地质灾害及地基稳定性研究中的应用[D].昆明：昆明理工大学，2019.

[4] 杨峰，岳康，靳松.地质雷达数据中的灾害分类技术研究[J].中国新通信，2013，15（11）：80-81.