[发明专利]一种利用InSAR升降轨形变数据的滑坡深度反演方法

说明书

本发明公开了一种利用InSAR升降轨形变数据的滑坡深度反演方法，包括以下步骤：S1、利用时序InSAR技术对滑坡区域的升降轨雷达影像进行处理，获得滑坡区域的时序形变数据；S2、根据时序形变数据、滑坡区域的空间几何关系及DEM数据，解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变数据；S3、在质量守恒准则下构建基于二维形变的滑坡深度反演模型，并根据二维形变数据对滑坡深度反演模型进行计算，获得滑坡深度的反演计算结果。本发明方法适用于可成功提取获得卫星升降轨InSAR形变场的滑坡体，此外，坡体物质的流变参数可显著影像反演滑坡深度，该参数的准确显著提高了本方法的可靠性和适用性。

技术领域

本发明属于滑坡深度探测技术领域，具体涉及一种利用InSAR升降轨形变数据的滑坡深度反演方法。

背景技术

滑坡灾害具有突发性强、危害大其早期识别与监测预警困难的特征，自上世纪五十年代以来，我国至少有22个省、市、自治区遭受到不同程度的滑坡灾害，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，并直接威胁到公路、铁路、水利水电和矿山等人类重大工程设施的安全。因此对滑坡灾害开展早期识别、监测预警、风险评估等已成为我国防灾减灾领域的重要工作内容。其中，滑坡表面变形速度、滑坡深度和滑坡体积等都是滑坡风险评估的重要因子，上述滑坡特征参数的准确获取直接影响到对滑坡危害程度、危害范围，以及失稳风险的准确评估。

随着现代大地测量技术的快速发展，GNSS技术等开始广泛应用于滑坡形变监测，高精度GNSS设备可为科研工作者和工程人员提供可靠的坡体表面单点三维变形数据，但受限于较高的布设和监测成本等，GNSS技术往往仅仅获得坡体表面非常稀疏的若干离散点的变形情况，不利于对滑坡变形空间分布特征的认知。近年来快速发展的InSAR技术很好地弥补了常规GNSS单点测量，观测数据稀疏问题，特别是随着现代SAR卫星时空分辨率的显著提高，InSAR技术正成为滑坡变形监测的重要手段，并显著促进了滑坡灾害的早期识别。但随着滑坡监测需求的不断提高，科研工作者们发现大地测量变形数据仅反映滑坡表面的运动状态，无法有效揭示滑坡体的深度分布情况，进而难以准确估计滑坡体量、滑坡失稳影响范围和影响程度等。

滑坡深度探测目前主要分为接触式和非接触式两种类型，其中接触式滑坡深度探测方法包括深部位移探测和探地雷达探测等，深部位移探测滑坡深度需在滑坡体打孔并放置深部位移探测仪，该方法可准确获得滑坡深度，但受限于探测成本较高，耗时较长，该方法往往仅用于单点探测深度的探测，不利于反映整个滑坡体的深度部分情况。探地雷达设备常用于探测滑坡边界范围和深度，可较为完整地获得滑坡体运动范围内的滑坡深度，同时效率极低，难以应用于大型和巨型滑坡，同时效率极低，难以用于大型和巨型滑坡；另外，上述接触式探测方法对于地形高陡、攀爬困难、危险性较大的滑坡体实用性较差。

非接触式滑坡深度探测方法主要包括：平衡截面法、弹性位错法和质量守恒法，其中平衡截面法认为滑坡材料是不可压缩的刚性材料，没有考虑滑坡物质的流变学性质，将导致估算的滑坡深度可靠性不高；弹性位错法则从几何和物理模型上对滑坡体进行了显著的简化，使得该方法一般只能应用于滑坡发育的初级阶段，或者滑坡体没有明显非弹性变形的情况，这显著限制了弹性错位法的应用范围。质量守恒法是近年来发展的一种无接触式计算冰川、滑坡等变形体深度的一种新方法，该方法充分考虑坡体表面的变形情况和土体流变系数，有望为无接触式滑坡厚度反演提供可靠的技术途径。但使用质量守恒法反演滑坡深度需要滑坡表面三维形变场，现有的形变观测手段中仅GNSS技术可有效提供坡体表面三维形变场，但GNSS稀疏的观测密度显然无法满足滑坡整体深度探测的需求。而面状监测的InSAR技术受限于南北方向变形不敏感的原因，纵使联合多轨数据往往也较难提取坡体三维形变。

因此，传统的滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度，无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的利用InSAR升降轨形变数据的滑坡深度反演方法解决了传统的滑坡深度探测方法无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况的问题。