InSAR技术用于甘孜-玉树与鲜水河断裂带三维运动研究

以我国四川西部甘孜-玉树与鲜水河断裂带为研究对象,基于欧洲COMET机构提供的LiCSAR产品,包括合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)解缠图和相干图等,采用LiCSBAS软件得到断裂带升降轨视线向形变速率结果,并联合GNSS形变监测结果进行基准改正,分解得到断裂带三维形变场。结果表明,甘孜-玉树与鲜水河断裂带具有左旋走滑特征,最大水平形变速率超过20 mm/a;InSAR结果与GNSS所得水平形变速率均方根误差为1.4 mm/a,水平方向均方根误差为4.8°。基于水平形变场计算得到的剪应变率集中分布在沿鲜水河断裂带附近,最大值超过150×10^(-9)/a。本文研究可为区域孕震机制、地震风险性评估和构造滑坡分布规律研究提供重要参考。

“双一流”建设背景下地学创新型研究生“一核三元多维”培养模式探索与实践:以长安大学地质工程与测绘学院为例

研究生教育与培养是国家创新型人才培养的重要途径,是国家创新力和创造力的重要源泉。地学是支撑国民经济发展的一门基础学科,但由于其学科特点,地学类研究生培养存在创新意识不强、创新能力不足等问题。根据全国研究生教育会议精神,提出了“一核三元多维”的研究生培养模式,即以研究生为核心,学校、社会和家庭三元协同共管,德智体美劳五维发展的研究生培养模式;建立了“管理教师-专任教师-实验教师”横向全覆盖的研究生“导学思政”体系与“导师-博士-硕士”纵向全贯通的研究生“导研创新”模式,实现“地学文化浸润、地学项目锤炼”的德智体美劳五维研究生培养模式,培养出一批具有家国情怀的创新型地学科研骨干,取得了一定的实效。

面向毫米波遥感成像的双极化毫米波探测器

针对多极化毫米波遥感成像重大需求,报道了一种高集成度双极化毫米波探测器。探测器采用固态电子学方案,通过喇叭天线接收毫米波信号,利用正交模耦合器进行极化信号分离,采用两级低噪放芯片放大信号,通过肖特基二极管实现功率检测。每支探测器集成两路接收通道,每个接收通道可同时探测水平与竖直两个极化方向信号。经测量,探测器探测频段为W波段(75~110 GHz),平均等效噪声温差达到0.3 K(@10 ms),尺寸不足155 mm×15 mm×20 mm,质量<0.3 kg。利用该探测器实现城市环境双极化毫米波遥感成像,成像结果表明,相比于单极化遥感成像,双极化遥感成像可以获得更多极化信息,可对城市环境下常见物品进行突出显示,这有助于今后进行自动物品识别、轮廓提取与远程物质成分识别。

西南岩溶山区大型崩滑灾害研究的关键问题

我国西南岩溶山区地质环境脆弱,人类工程活动强烈,群死群伤的灾难性滑坡频发,造成严重的人员与财产损失。文章概述了西南岩溶山区大型崩滑灾害基本特征和防灾减灾的难点,提出了目前研究中亟待解决的关键科学技术问题,包括岩溶地质结构与管道流的相互孕灾机理、地下采动下大型崩滑灾害形成机制、灾害高位远程动力成灾模式、灾害早期识别与空间预测。针对这些问题,文章提出如下研究思路:通过多学科联合,重点研究岩溶山区大型崩滑灾害链的孕育发生规律与成灾模式,揭示岩溶管道-裂隙-孔隙地下水动力作用及孕灾过程和地下采动、库水波动等工程扰动环境下山体劣化损伤效应,构建岩溶崩滑灾害高速远程动力致灾机制与风险预测方法,形成早期识别、监测预警与综合防控技术及示范,为我国岩溶山区城镇化建设、重大工程安全运营提供科技支撑。

多源遥感地质灾害早期识别技术进展与发展趋势

随着全球气候变化、矿产资源开采和大型人类工程活动的不断加剧,冰崩、塌陷、滑坡、地面沉降和地裂缝等多类型地质灾害呈现高频性和链生性的趋势,灾害后果更加严重。大范围高效率地质灾害的早期识别是防灾减灾的重要前提,也是工程安全的技术保障。本文首先介绍了多类型地质灾害的特点和常规识别方法;然后,重点介绍了光学遥感、微波遥感、机载LiDAR及多源遥感数据融合技术在不同类型地质灾害识别中的技术特点和典型应用,并对当前地质灾害早期识别存在问题和下一步发展趋势进行了总结与展望。

构建实践育人新体系,培养德才兼备测绘人才

本文构建了“创新工作室、实验中心、实习基地”三级实践育人新体系,形成了思政实践育人、教学实践育人、科研实践育人与创新实践育人的“四育人”模式,将思政教育有机融入实践育人新体系中,不断提高学生的工程实践能力、科研创新能力和思想政治水平。在育人体系构建、德技双馨师资队伍、高层次人才培养和服务国家重大需求等全链条上均取得突出成效。

基于Sentinel-1数据监测临汾盆地地表形变

基于以往研究,使用12景影像形成67个干涉图,并利用stacking技术获取临汾盆地2015~2016年形变速率。结果显示,沉降区域主要分布在罗云山断裂带和峨眉-紫金山断裂带之间,中心区域沉降速率超过40mm/a,与地下水的等高线分布较为相似,地表形变是地下水抽取和断裂带的联合作用。

SAR干涉图降噪的稳健协方差矩阵分解法

干涉图降噪在InSAR技术应用中发挥着重要作用,若降噪效果不好将引起干涉图相位解缠的误差,并进一步导致DEM或形变结果的错误。由于干涉图分辨单元的信号(相位)是由分辨单元内多个散射体的回波信号(相位)叠加而成,本文针对单一主导散射体的散射模型(永久性散射体模型)和只考虑一种散射机制的分布式散射体模型相位的特点,对多基线SAR数据估计的协方差矩阵采用特征值分解的方法来分离相位中的噪声,通过提取最大特征值对应的特征向量(相位),从而实现干涉图降噪的目的。而对于协方差矩阵估计时引入的异质点,本文采用了一种稳健的协方差矩阵估计方法。通过覆盖山西清徐地面沉降形变区的8景真实TerraSAR数据试验验证了该方法的有效性。结果表明该方法比改进的Goldstein滤波方法在相干性提高、有效目标点增加两方面均有显著提高,特别在低相干区域由于相干点的增加也获取了更多的形变监测信息。

基于SAR/InSAR技术的雅鲁藏布江下游高位地质灾害早期识别

雅鲁藏布江下游位于印度板块和欧亚板块碰撞的前缘地带,区域内新构造运动活跃,高山分布众多,属典型高山深切割区。由于独特的地质构造以及气候变化的影响,区域内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害频发。文章采用Sentinel-1影像以及ALOS/PALSAR-2影像通过多种时序InSAR技术和SAR偏移量技术联合的方式对区域内2014—2020年高位地质灾害进行了识别。文章研究结果表明:在研究区内共存在260处地质灾害形变区,且大多位于海拔较高的沟道与山峰;泽巴隆巴冰川沟中的岩崩形变体已经形成多条大型拉张裂缝,一旦发生崩落极有可能形成堰塞湖;受米林地震影响而复活的达波古滑坡后缘已经完全脱离,左右两侧裂缝完全贯通,滑坡一旦失稳会完全堵塞雅鲁藏布江。此研究提供了识别高山峡谷区高位地质灾害的SAR/InSAR技术方法,为类似的地质灾害识别提供了参考。

基于易滑地质结构与多源数据差异的岩溶山区大型崩滑灾害识别研究

岩溶山区地质环境复杂且脆弱,重特大崩滑地质灾害时有发生。如果对岩溶山区的地质环境认知不准,将直接导致对灾害识别能力不足。文章围绕岩溶山区裸露型岩溶陡崖、复合岩组型斜坡以及非裸露型岩溶斜坡3类基本易滑地质结构差异,探讨多源数据条件下更具适用性的识别探测方法。对于空间影响面积小的厚层岩溶陡崖结构,星-地组合识别方法更加适用,基于GNSS的识别探测方式可在获得动态变形趋势基础上,对可能发生的失稳模式进行初步预判,同时可对InSAR解译的地表位移进行矢量化校正,有利于提高对具有相同或相近SAR数据条件地区的灾害识别程度。对于具有较大空间影响面积的斜坡区域,可优先选用基于InSAR的遥感技术来获取地表变形结果,对于有致灾风险的大变形区还可结合易滑地质结构及外部影响因素对其可能失稳模式进行预判或反演分析。任何灾害识别方式都有其局限性,在实践中可根据不同地质结构特征与灾害类型特点,通过多源、多维度监测来构建综合识别体系,探索更具适用性的识别探测与数据分析新思路。

基于高分影像与InSAR解译的西藏林芝则隆弄高位链式地质灾害发育特征分析

则隆弄沟位于西藏林芝米林县雅鲁藏布江右岸,属于震后影响区,因沟内地形陡峻、物源充足以及水源充沛,1950—2020年期间沟内高位地质灾害活动频繁,沟口村庄和桥梁长期遭受其严重威胁。根据现场调查与无人机航拍,结合多期遥感影像和InSAR数据,对则隆弄沟形成区高风险物源类别、数量以及流通区、堆积区的松散堆积物运动堆积特征进行解译,结果显示:目前则隆弄沟内形成区与流通区陡缓坡交界区域多级多期堆积有大量冰碛物松散物源,流动性较强,区域地质条件、地震活动、气象水文等因素为则隆弄高位链式地质灾害发生提供不稳定的物源结构、良好的临空条件和储藏平台、充足的势动能转换条件以及水动力条件。总结出则隆弄高位地质灾害链形成及演化过程为:高位冰崩(岩崩)-碎屑流-泥石流-堵江堰塞坝(湖)-洪水灾害,其长期具备高易发性和高危险性,后期应加强则隆弄沟高位地质灾害链的监测预警与风险防控。

InSAR滑坡探测技术研究——以金沙江乌东德水电站段为例

采用3类InSAR产品和DEM数据开展金沙江流域乌东德水电站段的潜在滑坡探测,成功识别出多处已知和未知的滑坡点,并探测出滑坡体的形态及稳定性,提供了一种高效的大范围滑坡探测技术。同时采用小基线集InSAR技术对金坪子滑坡进行监测,不仅获得该滑坡的空间分区特征,也获取重点滑坡区的时间序列结果,并且与地面监测结果比较,精度达1.8cm。展示了不同InSAR技术在不同尺度滑坡调查与监测中的应用特点。

雅鲁藏布江下游色东普沟高位地质灾害发育特征遥感解译

色东普沟位于雅鲁藏布江下游左岸、加拉白垒峰下方,受温度、降水和地震的因素影响,曾多次发生高位地质灾害并造成雅鲁藏布江堵塞。通过实地调查,结合Landsat等多源、多期遥感影像以及InSAR雷达数据,对色东普沟高位地质灾害发育特征进行分析,并对现存变形体进行解译和分析,得到以下结论:色东普沟发育多处冰川、崩塌、滑坡和冰湖灾害;色东普沟自2001年起20年间,发生高位地质灾害堵塞雅鲁藏布江干流事件共5次;沟内上部极高山区现存确定变形体3处和疑似变形体2处;针对发生于2018年的两次色东普高位地质灾害,认为其物源来自于一处高位岩崩区和三处高位冰崩区。研究结果为色东普高位地质灾害的进一步研究提供了初步数据,并为类似地质灾害的研究提供了有效的科学思路。

西藏波密茶隆隆巴曲高位地质灾害类型及发育特征

茶隆隆巴曲位于帕隆藏布右岸,陡变地形孕育了大量高位地质灾害,威胁下游线性工程。采用多源、多期次高分辨率遥感数据,建立高位地质灾害遥感解译标志,厘定了研究区高位地质灾害类型,并详细阐述了其发育特征。结果表明,研究区主要地质灾害类型包括高位冰崩、高位崩塌、高位滑坡。其中高位冰崩发育3处,均位于沟谷上游南坡海拔5000 m斜坡,面积在15×104 m2以上。高位崩塌体发育19处,多分布于沟谷中游及上游主沟两侧高陡岸坡,北坡多于南坡。高位滑坡发育2处,位于沟谷上游,滑体以冰碛物为主。上述高位地质灾害在强震或强降雨作用下,极易发生失稳、堵沟,且堵沟后极易诱发洪水、泥石流等次生灾害链,对下游帕隆藏布造成堵江风险。

西藏笨多高位变形体遥感解译与危险性预测分析

以易贡藏布上游笨多高位变形体为例,结合野外地面调查、无人机综合摄影调查、光学遥感动态调查和数值模拟预判等方法,对笨多高位变形体的发育特征及其可能形成灾害链的危险性进行预测分析。研究结果认为:(1)笨多高位变形体位于断层内,岩体破碎、岩体结构面发育、强度较低。目前笨多高位变形体内强烈变形的小型崩塌体12处,裂隙64条。(2)根据InSAR解译结果发现笨多高位变形体共有两处变形区,其中BX1变形区域规模较大,且最大形变速率达到85 mm/a,一旦失稳下滑具有较高的堵江风险。(3)对变形体失稳后危险性预测分析可知,笨多高位变形体发生失稳后会堵塞易贡藏布,堆积体平均厚度为90 m,形成堰塞湖回水长度达25 km。坝体堵塞形成的回水区域对上游的忠玉村溃决后对下游村镇的威胁程度均较高。(4)根据堰塞体的风险特征,探讨了开挖泄洪洞排泄洪水的处理方案。

佛山地铁塌陷InSAR时序监测及机理分析

2018年2月7日,位于广东省佛山市禅城区的地铁2号线在盾构施工中发生塌陷事故,造成11人死亡、1人失踪、8人受伤,直接经济损失超过5000万元。为深入分析此次事故成因,本文基于自2017年3月~2019年1月期间的56景Sentinel-1A数据,利用SBAS-InSAR技术获取了研究区的时空形变信息。结果发现塌陷区及其附近区域在监测期间存在持续的地面沉降,形变速率达到30 mm·a^(-1)以上。通过对事发地的实地调查和形变特征分析,并结合当地地质资料推测了塌陷形成的机理:供水管道下方的软土存在不均匀沉降,使水管产生裂缝导致管道内水外渗,进而致使还未达到胶装凝固点的管片产生裂缝,最终引起隧道和地面坍塌。研究结果可以为今后盾构施工中塌陷的监测和预警工作提供理论依据。

GPS及InSAR数据支持下的甘肃黑方台滑坡监测云平台设计与分析

通过对主流云计算平台技术的深入研究和思考,针对滑坡灾害监测数据量大、数据类型多这一特点,设计了基于GPS及InSAR数据的滑坡监测云平台;并以甘肃黑方台滑坡为例,使用ArcGIS对该滑坡进行了风险评估和分析。Hadoop技术的应用明显提高了滑坡监测中海量数据存储和处理的效率,为云计算技术在灾害监测方面的进一步应用进行了有益的探索。

云计算技术下的滑坡监测云平台设计——以陕西泾阳为例

研究分析了基于云计算技术的灾害监测云服务平台的体系架构和关键技术,并结合滑坡灾害监测和数据处理的相关理论,以陕西泾阳的滑坡为例,设计了滑坡灾害监测云服务平台的软件体系结构并细化了核心层的功能模块,也预留了开发应用程序的接口。此外,本文还分析了滑坡灾害监测云平台的优点及不足,为今后设计和实现其他地质灾害监测云服务平台提供了一定的研究和参考价值。

西藏然乌湖口高位地质灾害变形特征分析

青藏高原持续隆升使得其周缘地带地质灾害频发,复杂的地质背景,造就了帕隆藏布流域链式灾害发育、堵江致灾风险高的特点。近年来,地处帕隆藏布流域的然乌湖口地质灾害变形强烈,本文通过光学遥感与InSAR监测技术,对然乌湖口82道班沟内进行风险物源识别,解译出研究区共存在高位冰崩、崩塌、冰碛物、崩滑体4种风险物源类型,针对各风险物源的遥感解译数据进行特征分析,综合然乌湖流域内的地质背景,阐述风险物源的致灾因素及成灾模式。结合InSAR监测结果,将然乌湖口右岸斜坡体及上部解译风险物源区划分为82道班、迫隆与哑隆三个高风险区,并依据变形监测结果进行形变特征分析。

基于Sentinel-1影像的2019~2020年河北隆尧地裂缝及周边形变监测与分析

为了解隆尧地裂缝目前的发育状况及其对周边地区的影响,采用2019-01~2020-12共31景Sentinel-1影像,基于SBAS-InSAR和Stacking InSAR技术获取隆尧地裂缝及其周边区域的形变时间序列及形变速率分布,进一步采用均质弹性空间模型研究隆尧地裂缝现今滑移状况。结果表明:1)隆尧地裂缝2019~2020年南北两侧的形变速率梯度差达4 cm/a,较2007~2011年5 cm/a的形变速率梯度差有所下降;2)固城店镇、魏家庄镇、官庄镇存在明显的周期性地表形变,但总体趋势仍为沉降;3)建模结果表明,隆尧地裂缝现阶段几乎破裂至地表,滑移速率为27 mm/a,与2007~2011年结果相比深度及滑移速率有所降低,说明现阶段隆尧地裂缝虽仍处于活跃状态,但活跃程度有所减缓。