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雷达地质灾害遥感(精)/新型雷达遥感应用丛书 版权信息
- ISBN：9787030689115
- 条形码：9787030689115 ; 978-7-03-068911-5
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
雷达地质灾害遥感(精)/新型雷达遥感应用丛书 内容简介
实践表明,运用遥感技术可以进行大范围的地质灾害调查与监测。本书系统介绍了雷达地质灾害遥感现状,结合贵州全省地质灾害隐患排查实施现状,系统性阐述了InSAR滑坡形变监测的方法和应用案例,并结合InSAR监测数据开展滑坡易发性评价,针对特高压输电杆塔安全监测,介绍了输电通道滑坡隐患识别的技术方案和应用案例;在地震雷达遥感应用方面,介绍了地震灾区大范围同震形变信息快速提取的方法,开展了地震震后形变机制研究,实现了极化SAR地震灾害建筑物损毁评估与制图。
雷达地质灾害遥感(精)/新型雷达遥感应用丛书 目录
目录
丛书序
前言
第1章雷达地质灾害遥感现状1
1.1雷达地质灾害遥感的意义1
1.2国内外现状与趋势分析2
参考文献9
第2章基于InSAR的滑坡地表形变监测16
2.1监测原理及技术流程16
2.2技术难点及改进方法23
2.3实验和分析34
2.4成效验证43
2.5本章小结46
参考文献46
第3章利用隐患数据和InSAR监测数据开展滑坡易发性评价49
3.1分析隐患分布规律开展易发性评价49
3.2引入MT-InSAR监测结果更新易发性评价57
3.3结果对比分析62
3.4成效验证65
3.5本章小节66
参考文献66
第4章输电通道滑坡隐患识别68
4.1研究区概况68
4.2实验数据70
4.3输电通道滑坡监测结果74
4.4结果分析与评价81
第5章地震灾区大范围同震形变信息快速提取83
5.1基于干涉SAR测量的大范围同震形变快速提取83
5.2典型地震解译84
参考文献91
第6章地震震后形变机制研究92
6.1震后形变机制研究方法92
6.2震后形变机制研究示例99
6.3本章小结104
参考文献104
第7章极化SAR地震灾害建筑物损毁评估与制图107
7.1国内外研究现状107
7.2建筑物目标损毁实验室仿真成像与极化散射特征分析110
7.3极化SAR数据建筑物损毁评估与制图122
参考文献128
丛书序
前言
第1章雷达地质灾害遥感现状1
1.1雷达地质灾害遥感的意义1
1.2国内外现状与趋势分析2
参考文献9
第2章基于InSAR的滑坡地表形变监测16
2.1监测原理及技术流程16
2.2技术难点及改进方法23
2.3实验和分析34
2.4成效验证43
2.5本章小结46
参考文献46
第3章利用隐患数据和InSAR监测数据开展滑坡易发性评价49
3.1分析隐患分布规律开展易发性评价49
3.2引入MT-InSAR监测结果更新易发性评价57
3.3结果对比分析62
3.4成效验证65
3.5本章小节66
参考文献66
第4章输电通道滑坡隐患识别68
4.1研究区概况68
4.2实验数据70
4.3输电通道滑坡监测结果74
4.4结果分析与评价81
第5章地震灾区大范围同震形变信息快速提取83
5.1基于干涉SAR测量的大范围同震形变快速提取83
5.2典型地震解译84
参考文献91
第6章地震震后形变机制研究92
6.1震后形变机制研究方法92
6.2震后形变机制研究示例99
6.3本章小结104
参考文献104
第7章极化SAR地震灾害建筑物损毁评估与制图107
7.1国内外研究现状107
7.2建筑物目标损毁实验室仿真成像与极化散射特征分析110
7.3极化SAR数据建筑物损毁评估与制图122
参考文献128
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雷达地质灾害遥感(精)/新型雷达遥感应用丛书 节选
第1章 雷达地质灾害遥感现状 1.1 雷达地质灾害遥感的意义 我国是地质灾害频发的国家，灾害造成了大量人员伤亡和经济损失。据2019年全国地质灾害通报，2019年全国共发生地质灾害6181起；成功预报地质灾害948起，涉及可能伤亡人员2万多人，避免直接经济损失8.3亿元。据统计，2019年全国地质灾害分布在华北、东北、华东、中南、西南和西北6个地区29个省（区、市），共造成211人死亡、13人失踪、75人受伤，直接经济损失27.7亿元。与2018年相比，2019年地质灾害发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失分别增加108.4%、100.0%和88.4%（据2020年自然资源部地质灾害技术指导中心资料）。 地质灾害已经严重威胁着人民的生命财产安全，阻碍了社会经济的可持续发展。为此，利用当代高新技术加大对地质灾害的调查、监测和防治，已刻不容缓。遥感对地观测技术是当代高新技术的重要组成部分，是“对地观测系统”（EOS）计划的主体，具有时效性好、宏观性强、信息量丰富等特点，不仅能有效地监测、预报天气状况，进行地质灾害预警，研究查明不同地质地貌背景下地质灾害隐患区段，同时能对突发性地质灾害进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。卫星遥感图像可实时或准实时地反映灾时的具体情况，监测重点灾害点的发展演化趋势，增强地质灾害发生的预见性。因此，在地质灾害调查中采用遥感技术尤为必要，也是现代高新技术应用发展的必然趋势。 利用遥感技术，在地质灾害调查中可快速进行大范围、立体性的灾害监测，可以做到动态监测，具体表现在以下几个方面：①获取数据速度快、周期短。②获取的数据范围大，卫星的轨道高度一般均在几百千米以上，卫星遥感可获取更大范围的地面信息。③获取数据不受自然条件影响，地质灾害往往发生在一些人口稀少、环境恶劣、交通不便的区域，采用遥感技术可方便及时地获取各种宝贵资料。④获取的数据信息量大，对地观测遥感器目前已涉及从紫外、可见光、红外、微波到超长波的各个波段。根据不同地物的光谱特征差异，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取地物光谱信息。⑤可获取不同分辨率的数据，根据地质灾害调查需求，可获取低、中、高及超高分辨率影像，满足不同层次需要。随着航空航天遥感技术的不断发展，遥感技术逐渐向多元化发展，形成多传感器、多平台、多角度对地观测。成像也朝着高分辨率、高光谱分辨率、高时相分辨率的方向发展，极大地提高了遥感的观测尺度，也提高了对地物的分辨本领和识别的精细程度，可以快速提供多种分辨率对地观测的海量数据，充分挖掘和利用遥感技术在孕灾背景调查与研究、地质灾害现状调查与区划、地质灾害动态监测与预警、灾情准实时调查与损失评估中的应用潜力。 合成孔径雷达遥感，其显著特点是主动发射电磁波，具有不依赖太阳光照及气候条件的全天时、全天候对地观测能力，并对云雾、小雨、植被，以及干燥地物有一定的穿透性，此外，通过调节*佳观测视角，其成像的立体效应可以有效地探测目标地物的空间形态，增强地形地貌信息。这些独特的优势使得雷达遥感相对光学遥感，在地质学中得到了更为广泛的应用和发展。因为绝大多数的自然灾害具有偶发性，所以对于依赖太阳光在白天工作的光学遥感器而言，夜间对这些灾害的监测是不可能的，而雷达遥感卫星没有这个限制。地质灾害多发生在地形复杂地区，气候类型复杂，天气多变，灾后天气情况恶劣，雾气和降水不断，使光学遥感受到很大限制。依靠自身发射微波信号对地面进行观测的微波遥感则可以利用微波能够穿透云雨的特性，获取到地面的图像，为及时提供地质灾害信息提供了很好的保障。 在过去的20年中，国际民用高分辨率合成孔径雷达卫星研究又向前跨进了一大步，ENVISAT/ASAR、ALOS/PALSAR、TerraSAR-X、COSMO-SkyMed-X、RADARSAT-2、HJ-1C和GF-3等雷达卫星相继升空，雷达遥感获取的信息量越来越丰富，同时数据处理方法和手段也越来越完善，特别是新型成像雷达遥感技术（极化雷达、干涉雷达）的出现，使雷达遥感已经深入地壳形变、地震孕育、板块运动及地面沉降测量等地质研究领域。尤为重要的是，当前迅猛发展的新型成像雷达技术（极化雷达、干涉雷达）为地质灾害雷达遥感注入了新的活力，为自然灾害的研究开辟了新的思路。实践表明，运用遥感技术可以进行大范围的地质灾害调查与监测，使应急速度得到显著提高，但目前传感器种类较多，如何在海量的数据中发现规律、进行数据的协同处理，来弥补地质灾害信息提取能力的不足，是亟待解决的问题。 1.2 国内外现状与趋势分析 1.2.1 差分干涉测量滑坡隐患调查研究进展 合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术集合成孔径雷达与干涉测量技术于一体，是利用由雷达对同一区域两次或多次获取的复影像数据提取出的电磁波信号的相位信息，通过相位差计算地形或形变信息的一项测量技术（Zebker and Villasenor，1992）。D-InSAR技术即差分合成孔径雷达干涉测量（differential synthetic aperture radar interferometric，D-InSAR）技术，是在InSAR技术上发展起来的方法，主要是通过引入外部数字高程模型，去除InSAR技术获取的干涉图中的地形相位，进而得到差分干涉图（Gabriel et al.，1989）。1988年，美国喷气发动实验室对间隔三天的Seasat卫星的两景SAR遥感数据进行干涉处理，得到了Cottonball盆地地区的数字高程模型(digital elevation model，DEM)，首次实现了星载SAR的重轨道多期数据干涉处理，并取得了理想成果（Goldstein et al.，1988）。1989年美国加州理工学院在50km幅宽内以10m分辨率的SAR数据获取了优于厘米级的形变监测结果，首次论证了D-InSAR技术用于探测地表形变的可行性（Gabriel et al.，1989）。此后欧洲航天局、加拿大、美国、日本、意大利、德国等一系列SAR卫星相继成功发射，特别是欧洲航天局ENVISAT ASAR数据和Sentinel-1雷达数据的开放下载，为国内外学者提供了大量不同波段、不同分辨率的SAR数据源，有力地推动了D-InSAR技术的发展，为地表形变监测提供了一种全新的、高精度的技术手段，有效地弥补了传统地质灾害监测方法空间覆盖有限、监测频率低、周期长、点位分布稀疏等缺陷。 差分合成孔径雷达干涉测量（D-InSAR）技术能够开展大范围、高空间分辨率和高精度形变监测，同时得益于其较短的重访周期、远程监测、成本低等特点，能快速地监测更大空间范围的滑坡位移，能够大幅提高对地形复杂地区地质隐患点排查和监测的精度、效率和可靠性（Cascini et al.，2009；Zhao et al.，2012），为传统滑坡监测手段提供了很好的补充，在滑坡调查方面展现出巨大潜力（Colesanti and Wasowski，2006）。由于滑坡隐患点又大多发生在植被茂密的山区，地形复杂，山体陡峭，时间去相干、空间去相干和大气影响制约了D-InSAR技术在滑坡监测中的广泛应用（Di Martire et al.，2017；Strozzi et al.，2017）。**散射体干涉测量（permanent scatterer synthetic aperture radar interferometry，PSI）技术利用在同一区域所获得的大量SAR图像，对具有稳定散射特性的地面目标相位信息进行分析，能够克服D-InSAR时间去相干、空间去相干和大气影响，得到更高精度的滑坡体变形时间序列（Farina et al.，2006）。**散射体干涉测量技术的发展，极大地推动了InSAR技术在滑坡探测、滑坡区域地图的绘制（Herrera et al.，2009）、滑坡的监测与建模（Zhang et al.，2019）、滑坡的危害与风险评估中的应用（Intrieri et al.，2013）。 受限于SAR数据来源，我国在InSAR技术对滑坡监测研究上起步也相对较晚，但是近些年仍取得了较大的进展。2000年，武汉大学重点实验室采用D-InSAR技术监测天津市地面沉降，得到的结果与1995～1997年水准测量结果一致（李德仁等，2000）。2001年，中国地震局地震研究所游新兆等利用1992年5月至2000年4月的42景ERS-1与ERS-2 SAR数据对三峡库区地表形变进行监测，组成27对，解算出11对数据干涉较好，获得了较为理想的干涉图像（游新兆等，2001）。2002年，谭衢霖等分析了崩滑流雷达遥感应用的潜力，综述了我国崩滑流遥感的应用现状，着重分析了成像雷达遥感在崩滑流识别、监测、预警中的独特优势（谭衢霖等，2002）。2002年，夏耶在三峡库区树坪滑坡和范家坪滑坡通过安装角反射器，利用11景TerraSAR-X数据监测到了部分滑坡体的形变。2004年，张洁等综述了D-InSAR技术的基本原理和在滑坡监测中的主要方法，指出D-InSAR技术在滑坡监测中要注意DEM精度及失相关等问题（张洁等，2004）。2010年，张建龙等利用两期RADARSAT-1数据监测到了四川丹巴县甲居滑坡整体滑动有加快的趋势（张建龙等，2010）。2015年，王立伟对高山峡谷区D-InSAR技术的应用进行了分析，提出了基于D-InSAR技术的滑坡动态监测方法（王立伟，2015）。2017年，朱建军等分析了D-InSAR技术在城市、矿山、地震、火山、基础设施、冰川、冻土和滑坡等领域的研究现状和不足之处，总结出InSAR技术变形监测在多维形变和低相干区测量、大气和轨道误差去除、精度评定等方面的前沿问题（朱建军等，2017）。 1.2.2 滑坡风险研究进展 滑坡易发性评价是指综合地形地貌、气象水文、地质构造及人类活动等多种因素，对研究区滑坡空间分布的定性或定量的评价。国内外许多学者基于地理信息系统（geographic information system，GIS）平台对滑坡地质灾害评价进行了有意义的研究和探索，并且到目前为止已经取得了很多研究成果（石菊松等，2005；唐川等，2001）。Mollard采用摄影测量的方式，利用航片对区域内滑坡体进行识别和解译，获取了滑坡空间位置和形态信息，并在此基础上讨论了防治滑坡的风险及手段。至此，遥感技术作为滑坡监测的重要数据获取方式，越来越广泛地应用到滑坡研究中。 随着信息技术的不断发展，GIS大大地推进了区域性滑坡评价和评估研究的发展。GIS技术的空间数据存储、空间数据分析、可视化等功能与遥感技术获取的大量数据相结合，在计算机技术的辅助下，将地质灾害评估研究带入了信息化的时代。随着学者对滑坡防灾减灾认识的不断深入，滑坡灾害风险分析与风险管理工作的地位日益突出。研究者利用GIS技术，从影响滑坡灾害的条件要素方面，选取地层岩性、地形地貌、地质构造、气象水文、植被覆盖等影响因子，结合统计学模型、数字高程模型、机器学习模型对滑坡灾害的易发性、危险性、风险进行了研究。Martin、Takashi和Aleotti等相继提出并进一步发展了关于滑坡易发性指数（landslide susceptibility index）这一概念，并结合滑坡的历史规律，考虑相应的控制因素对未来滑坡的影响（Cross，1998）。随着对地质灾害研究的不断深入，许多学者由传统的定性分析研究转入对地质灾害的定量研究中，对地质灾害的特征、易发性和危险性等问题进行定量化研究。2003年，Gregory基于GIS平台采用多重逻辑回归分析模型对美国堪萨斯州东北部的滑坡进行预测分析，得到了较好的结果（Ohlmacher and Davis，2003）。Saboya等（2006）通过模糊逻辑方法对土耳其开展区域滑坡敏感性评价实验。Gorsevski和Jankowski（2010）选取美国
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