InSAR创新地质灾害调查工作模式.pdf

1、讲授人：姚讲授人：姚 鑫鑫 中国地质科学院地质力学研究所中国地质科学院地质力学研究所 InSARInSAR技术创新地质灾害技术创新地质灾害调查调查工作模式工作模式 全国地质灾害防治行业标准规范贯标培训班全国地质灾害防治行业标准规范贯标培训班 *哈尔滨哈尔滨 20182018年年9 9月月1111日日 北京2015年2017年地面沉降与断裂差异活动速率InSAR图 EtanaEtana 火山“呼吸”变形：火山“呼吸”变形：1992199220012001 6.246.24茂县新磨村滑坡滑源变形的茂县新磨村滑坡滑源变形的InSARInSAR预警分析预警分析 地质力学所地质力学所,20172017

2、3 3m m分辨率分辨率InSARInSAR监控监控的某的某矿区采空塌陷发展过程与回采区部署的对比矿区采空塌陷发展过程与回采区部署的对比 4646天天 1 1年年 2 2年年 4 4年年 3 3年年 长臂法回采区长臂法回采区 变形量变形量 从从20062006年年1212月月2222日开始日开始 一、InSAR何以能“距以千里，感知毫厘”二、InSAR在六类地质调查领域的研究应用 三、InSAR运用的问题及解决办法 四、我国地质灾害InSAR观测的应用策略探讨 五、地质灾害InSAR监测技术指南的解读 报告目录报告目录 传统的雷达传统的雷达 InSAR的基本原理 电磁波与我们形影相伴电磁波与我

3、们形影相伴 侧视成像示意图 对地观测雷达对地观测雷达 Radar 技术特点：技术特点：无论黑白无论黑白（全天时全天时）风雨无阻风雨无阻（全天候全天候）对地表具有一定穿透力对地表具有一定穿透力，与含水量和波长有关与含水量和波长有关 对植被具有一定穿透力对植被具有一定穿透力，依赖于波长和入射角依赖于波长和入射角 高分辨率高分辨率，分辨率与距分辨率与距离无关离无关 独特的辐射和几何特性独特的辐射和几何特性干涉测量能力干涉测量能力 多极化观测能力多极化观测能力 基本原理：微波对地观测基本原理：微波对地观测 主要是主要是3 3.0 0 2626.0 0cmcm范围的波段范围的波段 成像雷达基本原理成像雷

4、达基本原理 合成孔径雷达合成孔径雷达（SAR：Synthetic Aperture Radar）移动平台移动平台 侧视成像侧视成像 SAR影像影像城市城市 鸟巢 奥体中心 水立方 盘古 鸟巢 奥体中心 水立方 盘古 SAR强度图 光学Quickbird影像 LiDAR DEM 高分辨率高分辨率SARSAR图像图像北京首都机场北京首都机场 迎宾广场迎宾广场 T T3 3航站楼航站楼 T T2 2航站楼航站楼 T T1 1航站楼航站楼 TerraSARTerraSAR-X X数据数据 SAR影像影像火山火山 SAR影像影像峡谷峡谷 SARSAR ImageImage ofof MountMount

5、 VesuviusVesuvius SAR强度图 SAR相位图 SAR影像的独特性：复数影像影像的独特性：复数影像 相位相位(实部实部)幅度幅度(虚部虚部)Im(|)Re(|jjjeujeueuu+=A 重复观测形成相位干涉重复观测形成相位干涉 油膜干涉条纹油膜干涉条纹 日常生活中的日常生活中的干涉干涉现象现象 CD表面表面 肥皂泡肥皂泡 蝴蝶的彩色翅膀蝴蝶的彩色翅膀 肥皂泡的干涉条纹产生原理肥皂泡的干涉条纹产生原理 一、测量地表高程 二、监测地表变形 合成孔径雷达干涉（合成孔径雷达干涉（InSARInSAR）的两大用途）的两大用途 （InSARInSAR：InterferometricInt

6、erferometric Synthetic Aperture Radar）Pass 1 Pass 2 无相位偏移无相位偏移 无形变发生无形变发生 干涉的两大应用之一：干涉的两大应用之一：测量地表高程测量地表高程 雷达干涉现象雷达干涉现象 InSARInSAR获取地形基本原理获取地形基本原理 形成雷达干涉现形成雷达干涉现象的虚拟示意图象的虚拟示意图 上图：平坦地面上图：平坦地面 下图：起伏地面下图：起伏地面 利用两次成像距离差和轨道参数提取地面高程信息利用两次成像距离差和轨道参数提取地面高程信息 遥感测量遥感测量 影像测量学影像测量学（影像大地测量影像大地测量）第一次观测第一次观测 第二次观测第二次观测 相位偏移：120 地表形变：9 mm 干涉的两大应用之二：干涉的两大应用之二：测量地表微小变形测量地表微小变形 通过精确测量相位偏移来测量卫星到地面的距离变化，通过精确测量相位偏移来测量卫星到地面的距离变化，其精度与“尺子”有关，可达子波长级。其精度与“尺子”有关，可达子波长级。780 km 利用两次利用两次成像干涉和成像干涉和DEM差值提取地表变形差值提取地表变形（D-InSAR）忽