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滑坡的遥感监测 |
发布时间:2014-06-14 |
滑坡的遥感监测主要有监测和InSAR监测。 1、GPS监测 GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。系统包括三大部分:卫星星座、地面监控系统、信号接 收机。 经近10年我国测绘等部门的使用表明,以全天候、髙精度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖。同时由于能提供髙精度的三维信息,而且能方便地测量变形体相对于变形区外稳定点的变形, 在变形测量中有广阔的应用前景,因而比较方便地应用于滑坡体的监测。 用监测变形的方法是:以坐标、距离或角度为基础,新值与初始坐标之差反映目标的运动。 利用定位技术进行滑坡等地质灾害监测时具有下列优点: ①测站间无需保持通视。由于定位时测站间不需要保持通视,因而可使变形监测网的布设更为自由、方便。可省略许多中间过渡点(釆用常规大地测量方法进行变形监测时,为传递坐标经常要设立许多中间过渡点),且不必建标,从而可节省大量的人力物力。 ②可同时测定点的—维位移。采用传统的大地测量方法进行变形监测时, 平面位移通常是用方向夂汇、距离交汇、全站仪极华标法等手段来测定;而垂直位移一般采用精密水准测量的方法来测定。水平位移和垂直位移的分别测定增加了工作量,且在地势陡峻地区进行地质灾害监测时进行精密水准测量也极为困难。改用三角高程测量来测定垂直位移时,精度不够理想,而利用GPS定位技术来进行变形监测时则可同时测定点的三维位移。由于我们关心的只是点位的变化,故垂直位移的监测完全可以在大地高系统中进行,这样就可以避免将大地高转换为正常高时由于高程异常的误差而造成的精度损失。虽然采用定位技术来进行变形监测时垂直位移的精度一般不如水平位移的精度好,似采取适当措施后仍可满足要求。 ③全天候观测。测量不受气候条件的限制,在风雪雨雾中仍能进行观测。这一点对于汛期的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害监测是非常有利的。 ④易于实现全系统的自动化。由于接收机的数据采集工作是自动进行的,而且接收机又为用户预备了必要的入口,故用户可以较为方便地把变形监测系统建成无人值守的全自动化的监测系统。这种系统不但可保证长期连续运行,而且可大幅度降低变形监测成本,提高监测资料的可靠性。 ⑤可以获得毫米级精度。亳米级的精度已可满足一般崩滑体变形监测的精度要求。耑要更高的监测精度时应增加观测时间和时段数。 正因为GPS定位技术具有上述优点,因而在滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的监测中得到了广泛应用,成为一种新的有效的监测手段。 利用定位技术进行地质灾害监测时也存在一些不足之处,主要表现在以下几个方面: ①点位选择的自由度较低。为保证测量的正常进行和定位精度,在GPS测量规范中对测站周围的环境作出了一系列的规定。如测站周围髙度角15°以上不允许存在成片的障碍物;测站离高压线、变压器、无线电台、电视台、微波中继站等信号干扰物和强信号源有一定的距离(例如200〜400 m); 测站周围也不允许有房屋、围墙、广告牌、山坡、大面积水域等信号反射物, 以避免多路径误差。但在崩塌滑坡体的变形监测中上述要求往往难以满足, 因为监测点的位置通常是由地质人员根据滑坡、断层的地质构造和受力情况而定,有时又要考虑利用老的观测墩和控制点,测最人员的选择余地不大, 从而使不少变形监测点的观测条件欠佳。 ②整体环境对观测不利。崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害往往发生在地势陡峻的山区,尤其是江河两岸和峡谷地区。在这些地区进行测量时,视场往往较为狭窄,大量卫星被山坡遮挡,而且多路径误差较为严审,使定位精度较正常情况差。 ③函数关系复杂,误差源多。与倾斜仪和传统大地测量等变形监测手段相比,定位结果和观测值之间的函数关系要复杂得多,误差源也要多得多。在定位中基准站与变形监测点之间的坐标差是依据两站的载波相位观测值和卫星星历经过复杂计算后求得的,定位结果受卫星星历误差、卫星钟差、接收机钟差、对流层延迟、电离层延迟,多路径误差、接收机的测量噪声以及数据处理软件本身的质量等多种因素的影响。在数据处理过程中还将涉及周跳的探测及修复、整周模糊度的确定等一系列问题,其中任一环节处理不好都将影响最终的监测精度。此外接收机天线相位中心的不够稳定也是影响监测精度的一个重要原因。 综上所述,通过国内外实测试验与研究,证明在滑坡监测时,完全可用来代替常规的外场观测方法,且在精度、速度、时效性、效益等方面都优于常规方法。GPS进行滑坡监测是一种比较实用有效的方法,从国内外许多应用实例来看均取得了良好效果。随着定位技术的不断发展,仪器功能增强和完善、价格进一步降低以及各种解算模型的完善,在滑坡监测中有非常广阔的应用前景。 2、InSAR监测 InSAR是一项较新的空间测量技术。它使用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达系统获取高分辨率地面反射复数影像,毎一分辨元的影像信息中不仅含有灰度 信息,而且还包含干涉所需的相位信号。InSAR技术是通过两次或多次平行的观测或两幅天线同时观测,获取地面同一地物的复图像对,并得到该地区的InSAR影像干涉相位,进而获得其三维信息。干涉雷迖优点较多:具有全天候工作能力,发射的微波对地物有一定的穿透能力,能提供光学遥感所不能提供的信息,且是主动式工作方式,对于欧洲雷达卫星ERS-1/2和加拿大雷达卫星RADRSAT-1,采用干涉技术来产生DEM,监测地面位移变化精度可以达到毫米量级。因此,该技术手段特别适于解决大面积的滑坡、崩塌、泥石流以及地裂缝、地面沉降等地质灾害的监测预报,是一项快速、经济的空间探测高新技术。 InSAR用于滑坡监测的优点: ①数据获取方面典有大面积覆盖,相对传统的监测手段价格低廉,传感器的空间分辨率可以达到10m以内,监测不受天气影响,可全天候、全天时成像。 ②从面上来监测整个滑坡体的过程得出一个整体的变化趋势。 ③能够提供宏观的静态信息,并能够给出定量的动态信息,为滑坡提供了新的信息源和一种新的监测研究手段。 InSAR用于滑坡监测的缺点: ①主要是对大气参数的变化(对流层水汽含量和电离层变化)、卫星轨道参数的误差和地表覆盖的变化非常敏感。 ②在滑坡监测时,其存档数据的时间分辨率还不能满足要求,参数设置不是专门针对测量来设计的,必须加人其他的辅助数据和必要的技术手段来加以改善。 在高山地区成像时不可避免地存在雷达波束叠掩和雷达阴影现象,这是雷达成像的几何局限性。差分干涉测量技术适合于绝大多数的滑坡监测,只要能够收集到合适的空间基线和时间基线的数据,都能够得到满意的结果。 对于需要布段角反射器的滑坡,监测太大的滑坡布设成本比较高,监测小一些的滑坡比较合适。对于髙陡峭地形内短期迅速发育,具有较高变形梯度的滑坡,差分干涉测量技术监测并不适合。 |