行業前沿：地質災害監測中的SAR變形觀測

以時間序列InSAR技術為代表的雷達對地觀測技術可實現高精度的變形提取，為成災前巖土體的變形監測提供了更先進的技術手段。而在地質災害易發的城郊低相干地區，通常缺少易于識別的人工地物，且受植被去相干的影響，難以開展時間序列InSAR分析。因此，如何實現時間序列InSAR技術在低相干地區的變形監測，仍是該技術的研究熱點之一。

當前利用時序SAR/InSAR技術探測滑坡變形的研究主要集中在技術和應用創新層面，少有結合地質條件對結果進行深度解譯，在耦合SAR變形觀測與外在誘發因子的關聯響應方面更是少之甚少。同時，在地質災害預警預報研究中，變形觀測與模型模擬也通常獨立使用，無法同時發揮二者的優勢。源于大氣領域的數據同化為實現科學觀測和模型模擬的有機集成提供了重要方法論。數據同化已成為當前地球科學研究的新方向。然而，在地質災害研究中，數據同化的研究工作尚處于起步階段。因此，如何拓展數據同化在地質災害研究領域中的應用是一個亟待探索的領域。本文立足于地質災害的研究現狀和需求，為實現上述學科間綜合交叉，開展的研究工作主要如下：

(1) 針對緩慢型地質災害易發的城郊低相干區，研究了地面沉降對大型基礎設施變形的影響。填海造陸地區地質條件復雜，因此其上建筑物變形格局的復雜多變，致使InSAR變形觀測與變形解譯面臨雙重困難。本文將適用于低相干區的點目標提取策略嵌入到常規的PSI處理中，提高了點目標在低相干區的密度，實現了機場典型場區內的形變提取。變形結果的可靠性分析證實了該方法用于低相干復雜場區形變監測的有效性。在此基礎上，結合場區內地質環境對機場形變的空間分布和時序變化特征進行了分析和解譯，最后總結了造成機場變形差異的主要原因。

(2) 針對劇烈型地質災害易發的山地地區，研究了庫水聯合降雨作用下滑坡的變形響應機制。三峽地區地質條件復雜，生態環境脆弱，是滑坡等地質災害的頻發區。針對時間序列InSAR技術無法監測此類地質災害引起的劇烈變形問題，本文采用基于點目標的時序偏移量估計方法，獲取了庫水聯合降雨條件下樹坪滑坡的變形演化特征。利用數據同化的方法論，開展了滑坡變形觀測與潛在誘發因子間的耦合分析，實現了滑坡位移觀測與水文因子變動的響應機制研究。初步結果證實了數據同化在研究滑坡變形響應機制及理解滑坡變形發展過程中的有效性。

(3) 利用巖土體位移反分析的思想，實現時序變形觀測數據耦合巖土數值分析模型的數據同化研究。位移反分析為巖土體變形觀測和數值模擬的耦合分析提供了重要的研究基礎。本文利用數據同化的方法論，建立了適用于巖土體變形演化特性的隨機動態反分析方法。該方法以數據同化為橋梁，實現了巖土體時序變形觀測數據和數值分析模型的耦合，建立了綜合利用隨機場理論、地質統計學方法及數值分析軟件的時序位移協同分析方法。通過在數值模型的動態運行過程中不斷地融合新的變形觀測數據，實現了巖土體關鍵物理力學參數的空間變異性估計，并對同化系統的敏感性進行了深入分析與研究。

注：以上內容摘自《測繪學報》發文：蔣亞楠著《地質災害監測中的SAR變形觀測、解譯與數據同化研究》

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（責任編輯：gx）

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