GPS與InSAR結(jié)合技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用.pdf

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1、第1期礦山測量NO．12010年2月MINESURVEYINGFeb．2O1Odoi：10．3969／j．issn．1001—358X．2010．O1．014GPS與InSAR結(jié)合技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用方億鋒(廣東省惠州七五六地質(zhì)測繪工程公司，廣東惠州516300)摘要：合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)(1nSAR)應(yīng)用于地面形變監(jiān)測已經(jīng)成為地質(zhì)災(zāi)害研究熱點(diǎn)。文中分析了InSAR技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測中的特點(diǎn)與技術(shù)優(yōu)勢，監(jiān)測中GPS與InSAR的結(jié)合能夠同時(shí)提高監(jiān)測在空間域與時(shí)間域的分辨率；敘述了GPS與InSAR結(jié)合技術(shù)的理論與方

2、法，說明利用干涉雷達(dá)結(jié)合GPS技術(shù)對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測是可行的，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)；雷達(dá)差分干涉測量(D—InSAR)；滑坡監(jiān)測中圖分類號(hào)：P228．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001—358X(2010)01—0048—04當(dāng)前，GPS技術(shù)和InSAR技術(shù)被應(yīng)用于滑坡體監(jiān)以來，InSAR技術(shù)得到發(fā)展。近lO年來，歐美等發(fā)達(dá)測，主要依賴于二者都可以向全球用戶全天候地連續(xù)國家已開始致力于研究使用該技術(shù)監(jiān)測形變，特別提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。然而，這兩種技術(shù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)又十是其形變探測精度可達(dá)m

3、m級(jí)的潛能及連續(xù)空間覆分明顯，如：GPS技術(shù)有很高的時(shí)間分辨率，但是其空蓋的能力，已被認(rèn)為是前所未有的新的空間觀測技問分辨率卻很低；InSAR有比較高的空間分辨率，但是術(shù)。其時(shí)間分辨率卻不理想。為此，可以把這兩種技術(shù)相InSAR(包括D—InSAR)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域比較廣結(jié)合，相互補(bǔ)償，以達(dá)到較高的監(jiān)測精度。泛，除了用于建立大規(guī)模的數(shù)字高程模型(DEM)和地形制圖外，其他的應(yīng)用領(lǐng)域還包括洋流，水文、極1應(yīng)用GPS技術(shù)監(jiān)測滑坡體的可行性地研究、地震、火山災(zāi)害、地表沉降、森林研究和山體變形監(jiān)測通常要達(dá)到毫米級(jí)或亞毫米級(jí)的精滑坡等

4、。用InSAR技術(shù)對(duì)滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測，國外度，而監(jiān)測的邊長一般為300～1000in。用一個(gè)基準(zhǔn)研究比國內(nèi)早一些，l996年Fruneau等人對(duì)法國南點(diǎn)進(jìn)行這樣的模擬試驗(yàn)，利用5hGPS觀測值求出監(jiān)部的SaintEtiennedeTin滑坡現(xiàn)象使用D—InSAR技測點(diǎn)平面位移分量中誤差約為0．4mill；利用2hGPS術(shù)進(jìn)行了監(jiān)測，幾十個(gè)干涉圖使用ERS一1／2InSAR觀測值求出監(jiān)測點(diǎn)平面位移分量中誤差約為0．6數(shù)據(jù)序列生成并從中提取位移梯度圖，利用它們模mm；利用lhGPS觀測值求出監(jiān)測點(diǎn)平面位移分量中擬該地區(qū)的變形

5、模型，處理結(jié)果與常規(guī)方法離散觀誤差約為1．0mm。若利用兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，其監(jiān)測精度測吻合程度很高?？蛇M(jìn)一步提高。國內(nèi)方面，InSAR技術(shù)對(duì)地面進(jìn)行變形觀測的滑坡體的地面垂直形變量d則表示為該點(diǎn)的兩研究和應(yīng)用領(lǐng)域涉及地面沉降和地震形變。游新兆期正常高之差，而對(duì)于同一測站點(diǎn)，因GPS測量是在等在長江三峽工程庫區(qū)首次利用歐空局提供的1992WGS一84地心坐標(biāo)系中進(jìn)行的，其提供的高程(大年5月至2000年4月間的42幅ERS一1與ERS一2地高)與我們通常要用的正常高之間存在著高程異的SAR數(shù)據(jù)表明，只要時(shí)間跨度不太大，地形起伏較

6、常，故地面垂直形變d也可表示為該點(diǎn)的兩期大地大的山區(qū)亦能獲得較為理想的干涉圖像。在此基礎(chǔ)高之差。根據(jù)武漢大學(xué)測繪學(xué)院的研究成果，GPS的大地高差中誤差約為1．7mln，完全滿足了滑坡監(jiān)上，游新兆等探討了利用InSAR監(jiān)測三峽工程蓄水測的需要。由此表明，只要采取一定的措施，利用過程的地表變形的可行性。李德仁等利用ERS一1GPS定位技術(shù)進(jìn)行滑坡體監(jiān)測是完全可行的。和ERS一2相隔1天的重復(fù)軌道SAR數(shù)據(jù)，經(jīng)過差分處理對(duì)天津市地面沉降進(jìn)行研究，得到的結(jié)果與2InSAR技術(shù)的變形監(jiān)測應(yīng)用水準(zhǔn)測量求得的地面沉降等值線具有明顯的一

7、致性2．1InSAR技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和相似性。自從1969年首次應(yīng)用合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)在臺(tái)灣9．21地震的一年后，相關(guān)部門利用48第1期方億鋒：GPS與lnSAR結(jié)合技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用2009年2月GPS測量了災(zāi)區(qū)上千個(gè)坐標(biāo)控制點(diǎn)，從而描繪出整形態(tài)。個(gè)地震所引起的重大地形變化。同時(shí)用InSAR技2．2InSAR數(shù)據(jù)源及處理術(shù)測量地震引起的地形變化，對(duì)斷層兩側(cè)重要地表雷達(dá)衛(wèi)星運(yùn)行周期一般從24天(RADARSAT)地震前后的DEM進(jìn)行描繪。由此從幾個(gè)不同的數(shù)到44天(JERS一1)。下面表1列出了目前使用較為值地形變化

8、中，尋找出整個(gè)地形變化全方位的改變廣泛的幾種商用星載SAR系統(tǒng)及其特征參數(shù)。表1幾種商用SAR系統(tǒng)及其特征參數(shù)在眾多SAR系統(tǒng)中以歐洲空間局的ERS一1／2、惡劣的天氣條件，甚至發(fā)生在夜晚，利用InSAR技術(shù)日本的JERS一1和加拿大的RADASAT等衛(wèi)星的在滑坡的監(jiān)測中可以發(fā)揮不可替代的重要作用。SAR圖像為代表，