雷达遥感卫星应急减灾篇 | InSAR技术解锁地表形变监测
来源:世景 日期:2023-03-17
雷达遥感卫星具有响应速度快、监测范围大、频次高、不受云雾影响、穿透力强等特点，是防灾减灾救灾和应急管理的重要技术支撑手段之一，主要应用于快速反应、紧急救灾和灾后重建等方面，可为相关部门研判灾情、科学救灾提供准确的空间信息支持。
合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR） 指通过对雷达影像进行处理分析，将地表形变监测的外业测量工作转化成内业分析，进而达到厘米或毫米级形变监测精度。由于该技术对地表的微小形变敏感度高，可有效把握区域性地表形变宏观趋势，因此被广泛应用于大面积滑坡、塌陷、地面沉降等灾害监测中。
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InSAR技术 在矿区形变监测中的应用
由露天煤矿开采而产生的大型矿坑，受地表水与地下水的作用及地质结构变化、边坡岩体性质等，易引发崩塌、滑坡等地质灾害问题。SBAS-InSAR是在InSAR基础上发展起来的一种形变监测技术，可以进行长时间序列、大范围、高精度的地表形变监测。
以内蒙古某矿区为例，我们采用该地区14期SAR影像进行SBAS-InSAR处理，共生成了60组干涉像对，时空基线如下图：
时间基线
空间基线
通过对这60组干涉像对进行时间序列分析，获取了该矿区2022年1月至2022年11月的形变速率。
2022年1月至2022年11月矿区形变速率
如图所示，整个矿区最高形变速率约-54 mm/yr，矿区内存在P1与P2两个沉降中心。P1处形变速率约-54 mm/yr，P2处形变速率约-44 mm/yr。对P1沉降漏斗做形变速率剖面分析，发现整个矿区差异沉降严重，漏斗中心和漏斗边缘形变速率相差近20 mm/yr。
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InSAR技术 在地震地壳形变监测中的应用
除矿区监测外，InSAR技术还是监测地震地壳形变的有力手段，其测量结果可以作为分析地震断层几何学特征和动力学机制的研究资料，并为进一步研究断层活动的时空特征以及大陆岩石圈动力学规律，建立断层运动模型，获取地震的地球物理参数及其演化过程提供参考依据，对于研究地震机理、防震减灾具有重要的意义。
图片来源于网络
以2022年1月8日青海省海北州门源地区6.9级地震为例，利用2021年12月29日、2022年1月10日成像的2景降轨雷达影像进行InSAR处理，获取的形变场及结果如下图所示。
2022年青海门源地震InSAR同震形变场（缠绕相位）
2022年青海门源地震InSAR同震解缠形变场
由图可知，本次地震造成最大形变约70 cm。同震形变场的上下两盘表现出了相反的形变态势，干涉图表现出类似蝴蝶状的条纹样式，这种现象表明本次地震破裂以走滑为主。同震解缠形变场的断层附近因为发震断层破裂到了地表，形变梯度较大，且引起了形变相位的不连续，因此出现了较为严重的失相干现象。
灾害的发生往往不可预料、影响面广、破坏力强，道路、网络中断的情况时有发生，单靠地面人员调查往往难以在短时间内全面获取灾情信息。相较于传统方法，InSAR技术有着不可比拟的优势，在灾害监测、损失评估、救灾重建等方面起着至关重要的作用。
未来，
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提升业务化应用服务能力，
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