滑坡监测与边坡稳定性分析

我们利用卫星 InSAR 探测并跟踪缓慢移动的滑坡和不稳定的天然边坡——山坡上、交通与管道走廊沿线,以及整个区域范围内。我们的工作在运动于地面上变得可见之前很久,便识别出边坡正在蠕滑之处,包括任何野外项目都无法覆盖的偏远地形。

及早发现风险在滑坡威胁资产或社区之前发现边坡运动。
大范围监测从单一来源筛查长距离走廊和广阔的偏远区域。
支持更好的决策强化灾害评估、优先排序和减灾规划。
情形卫星 InSAR 能提供什么
缓慢的边坡蠕滑在运动可见之前探测早期运动
管道或交通走廊找出真正在移动的边坡
山区公路与铁路沿线路对巡检排定优先次序
偏远地形无需进入现场即可监测
大型深层滑坡估算体积并跟踪演变

许多滑坡在任何加速之前会蠕滑数月乃至数年,而这种缓慢运动正是卫星 InSAR 擅长测量的。我们绘制活动滑坡体的范围,显示哪一部分移动最快,并跟踪它随时间是保持稳定、正在减速还是正在加速。由于雷达存档可回溯数年,边坡稳定性分析可以从过去行为的历史入手,而不必从零开始。在具备两种视角几何之处,可将视线方向的运动投影至下坡方向,从而使所测速率对工程解释更具直接意义。

突发的灾难性破坏移动太快,超出卫星重访能力,而非常快速或植被茂密的边坡可能丢失信号。来自日本 ALOS-2 的波长更长的 L 波段雷达,改善了对植被边坡的覆盖,因为较短波长在此会失相干。卫星 InSAR 最擅长探测缓慢的前兆蠕滑,并确定应将更近距离的现场监测集中在何处——它是对用于即将破坏预警的地基系统的补充,而非替代。

公路、铁路和管道往往穿越长距离的山地或不稳定地形,一处边坡破坏就可能中断运营或威胁完整性。在地面上逐公里巡检并不现实。卫星 InSAR 一次性筛查整个走廊,标示出真正在移动的边坡,从而将野外投入和工程关注引向真正重要之处。我们已发表的对不列颠哥伦比亚省东北部管道滑坡灾害的区域评估,在走廊尺度上展示了这一方法,区分出对埋地基础设施构成最大风险的缓慢和快速移动的边坡。廊道结构本身的运动——路堤、桥梁引道和稳定地面上的管道——由我们的基础设施变形监测服务覆盖。

在一个县区、流域或行政区范围内,卫星 InSAR 能够识别先前未知的活动边坡,并勾勒出地面运动集中之处的图景。由于它无需任何仪器且能触及偏远地形,它为滑坡灾害制图以及为交通主管部门、土地利用规划者和应急管理确定优先次序提供了实用基础——尤其是在没有监测网络的地方。除了绘制边坡在何处移动之外,由 InSAR 得出的地表位移还可用于估算大型、缓慢移动的深层滑坡的体积;我们已发表的研究正是对加拿大北部的滑坡做了这件事,将一个位移场转化为支持工程和灾害决策的量值。

滑坡监测项目提供突出显示活动边坡的区域速度图;每个边坡的位移时间序列,展示运动是稳定还是正在加速;在涉及线性基础设施时的走廊筛查报告;以及在数据支持之处,对大型滑坡的体积和速率估算。我们根据地形选择雷达波段——用 Sentinel-1 的 C 波段进行大范围区域筛查,用德国 TerraSAR-X 和意大利 COSMO-SkyMed 的 X 波段获取特定边坡的细节,并用日本 ALOS-2 的 L 波段在植被下保持相干。成果以 GIS 图层形式提供,并随新采集数据的到来更新。

卫星 InSAR 能够覆盖偏远、广阔或数量众多而难以逐一布设仪器的边坡,且以多年历史而非单次到访的方式完成。它把一条长走廊或整个区域转化为一个一致的数据集,并突出显示值得关注的边坡。我们的小基线处理在仅依赖永久散射体的方法会丧失覆盖的植被山地上保持测量可靠,且每个速率都附有各自的误差估计。我们的方法以发表于国际遥感期刊的同行评审研究为基础。可应要求集成 GNSS、对照野外数据进行验证,并为灾害和合规用途提供报告。滑坡与边坡监测是我们四项核心监测服务之一,另外三项为采矿地面沉降油气监测。

InSAR 能监测哪些类型的滑坡?

缓慢移动的深层滑坡和蠕滑边坡最为适合。该技术在整个边坡范围内测量渐进运动,包括无需仪器的偏远地形。

InSAR 能提供破坏的早期预警吗?

它最适合用于探测缓慢的前兆蠕滑,并确定何处需要现场监测。对于特定边坡上实时的即将破坏报警,地基系统仍不可或缺;InSAR 以大范围背景和历史对其加以补充。

它适用于管道和交通走廊吗?

适用。卫星 InSAR 可一次性筛查整个走廊并标示出正在移动的边坡,这远比在地面上逐公里巡检更为实用。我们已发表过正是采用这一方法的区域性管道滑坡灾害评估。

你们能估算滑坡有多大吗?

在许多情况下可以。由 InSAR 测得的大型、缓慢移动的深层滑坡的地表位移,可用于估算其体积,我们已发表的研究已对加拿大北部的滑坡加以证明。

它在森林下和植被边坡上有效吗?

比仅依赖永久散射体的方法更好。小基线处理和波长更长的 L 波段雷达正是为在植被山地上保持相干而采用的,尽管非常密集的林冠和积雪仍可能造成空白,我们借助存档和多颗卫星加以应对。