基于星载InSAR技术的贵州山区地质灾害隐患探测与形变分析

作     者：陆超然 

作者单位：武汉大学 

学位级别：硕士

导师姓名：廖明生;董杰

授予年度：2021年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：地灾隐患探测 差分干涉测量 时间序列InSAR DEM误差 形变分析 

摘      要：近三十年来,雷达干涉测量技术以其全天时、全天候、高精度、大范围监测的优势,在地质灾害监测的多个领域得到了广泛的应用,其探测地表缓慢移动的能力更是为地质灾害的早期识别与预警提供了重要的技术手段。我国地质灾害频发,给人民生命财产安全、自然环境和社会经济带来了巨大的损失。特别是西南部山区,地质地貌复杂,地形起伏剧烈,植被覆盖茂密,且发生的地质灾害多数地处高位、隐蔽区域,常规地表监测技术难以探查,星载InSAR技术无疑成为我国西南部山区地质灾害隐患探测的重要手段。以贵州为代表的西南部山区地质灾害分布较为广泛,需要大范围开展地质灾害隐患排查,采用InSAR技术的形变探测与分析的应用已有不少,但普遍难以满足长期、大范围、迅速、准确的监测需求。此外,在山区开展InSAR处理与分析需要外部地形数据的辅助,DEM误差对InSAR形变监测结果的影响亟待研究。因此,本文针对InSAR技术在山区大范围地质灾害隐患探测中的应用及地形误差对InSAR形变探测、分析的影响等方面,开展了以下研究内容:(1)针对贵州西南部山区地质灾害隐患调查的实际需求,提出了采用差分干涉测量进行前期大范围快速普查与重点区域时间序列InSAR分析详查相结合的隐患探测策略。通过对一系列形变结果的对比,分析了差分干涉测量和时间序列InSAR方法在处理效率、抗误差干扰能力、适用的形变梯度水平等方面的优势和劣势,明确了两种方法的互补性,验证了D-InSAR与时序InSAR结合的技术路线在大范围地质灾害隐患探测中的高效性、准确性,肯定了该技术路线的应用价值。(2)差分干涉处理中通常会引入外部DEM数据用来模拟和剔除地形相位,但目前常用的DEM数据精度有限,获取时间久远,与真实地表形态存在较大差异,从而会引入地形误差相位。为探究DEM误差对InSAR监测结果的影响,本文采用Li DAR DEM、AW3D30和SRTM-3作为外部DEM数据在贵州西南部山区开展了StaMPS-SBAS时序InSAR处理,对比基于这3种DEM获取的差分干涉相位、PS点选取情况、DEM误差估计、形变速率及形变序列结果,分析了外部DEM精度对InSAR结果的影响,对于差分干涉技术的工程应用有重要的参考价值。