地质灾害遥感监测服务方案.pptx
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地质灾害遥感监测服务方案.pptx
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地质灾害遥感监测解决方案,+,目录,项目背景,解决手段,需求分析,地质灾害预警监测,地质灾害灾后应急,成功案例,坍塌,泥石流,地陷,地裂缝,地震,盐渍化,矿难,滑坡,滑坡灾害,公众对地质灾害关注度越来越高,建立健全的地质灾害保障体系乃重中之重。
地质灾害是以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害;2015年全国共发生地质灾害8224起,与2014年相比,地灾发生数量、造成死亡失踪人数和直接经济损失分别减少24.6%、28.3%和54.0%;2015年全国共成功预报地灾452起,避免人员伤亡20465人,避免直接经济损失5亿元;预警监测是降低地质灾害事件损失的重要措施,灾后应急是减少事件损失的有效手段。
01.项目背景,PART1当今社会面临的地质灾害问题,崩塌灾害,地面塌陷,泥石流,01.项目背景,PART2地质灾害监测的意义,地质灾害带来的危害,地面标高损失明显,地面低洼给水难排,泄洪能力下降,洪涝灾害加重,海水倒灌侵袭,土壤和地下水盐碱化,建筑物地基下沉,工程设施损坏,深基坑围护变形,地下建筑物倒塌,山体滑坡,泥石流,地面塌陷,边坡坍塌,地下管道破坏,目录,项目背景,解决手段,需求分析,地质灾害预警监测,地质灾害灾后应急,成功案例,02.需求分析以深圳市为例,老城区城中村旧建筑,边坡地铁沿线基础设施,深基坑,浅海地区,监测范围:
*,目录,项目背景,解决手段,需求分析,地质灾害预警监测,地质灾害灾后应急,成功案例,03.解决手段,PART1地质灾害监测现用技术,监测对象,水准仪,现用技术,GPS,倾斜摄影,雷达卫星,边坡雷达,03.解决手段,PART1地质灾害监测现用技术,水准测量变形观测站的设置以剖面线形式为主,获得的监测数据主要反映的是城市区域主断面的沉降情况,该方法只能对监测点绘制出沉降剖面曲线图进行分析。
对于大区域地面沉降逐渐采用GPS地面沉降监测网,这种方法主要通过GPS测量确定水平位置和椭球体的高度,根据椭球体高度的差异来确定地面垂直变化的程度。
距离向通过步进频率连续波技术实现高分辨;方位向利用天线在直线轨道匀速运动和孔径综合技术从而实现方位向高分辨率。
实景三维场景对比历史卫星影像可分析出建筑物及设施损失情况,分析事故周围安全隐患,为救灾决策指挥提供强有力的保障。
利用同一地区观测的SAR复影像数据进行相干处理,通过相位信息获取地表高程信息和形变信息的技术。
03.解决手段,PART2解决方式,地质灾害,宏观,局部,InSAR,边坡雷达,倾斜摄影,预警监测,应急支撑,边坡雷达,倾斜摄影,目录,项目背景,解决手段,需求分析,地质灾害预警监测,地质灾害灾后应急,成功案例,04.地质灾害预警监测,PART1地质灾害预警监测方式,宏观角度监测,局部地区监测,雷达InSAR监测,倾斜摄影测量,边坡雷达测量,PART2宏观监测雷达卫星-InSAR基本原理,InSAR基本原理,04.地质灾害预警监测,PSInSAR技术,通过分析具有相位稳定散射特性的地面目标(PS点)在长时间序列上的相位信息,在城区可以获得毫米级的地表形变信息。
该技术具有高精度、大范围监测地表形变的优势,可以监测到人类难以涉足的地方,对地表形变的发生、发展和演化过程进行长期监测。
与传统方法相结合,可用于查明我国主要城市群的地面沉降、地裂缝、矿山开采沉陷、滑坡等地质灾害,为各政府部门进行减灾提供决策数据。
PART2宏观监测雷达卫星-InSAR基本原理,基于序列雷达影像数据,实现毫米级地表形变测量;基于“独立散射体”(即PS点)相位时间序列分析;PS:
雷达后向散射特性在时间上稳定的地面目标物;,建筑物构筑物岩石裸露地表.,PS形变信息提取非常复杂:
PS的识别和探测不同相位贡献的分离与估计相位解缠使用多景影像(大约30景),PSI技术实现毫米级地表形变测量。
每个PS点(在时间上具有稳定雷达后向散射特性的地面目标)的观测信息包括:
PS位置-制图或地理坐标、高程PS平均形变速率PS时间演化分析,InSAR基本原理,04.地质灾害预警监测,PART2宏观监测雷达卫星-InSAR基本原理,InSAR技术特点,04.地质灾害预警监测,PSP-IFSAR技术与标准PSI技术不同,做了一些改进,它是基于序列全分辨率SAR影像数据,对点-点间“弧”进行统计分析,以进行PSs的识别,反演地形和地表形变。
基于点-点间“弧”统计分析的PS识别与分析的优点:
对大气延迟扰动和轨道误差等空间相关信号具有鲁棒性充分利用点对连接的冗余度方式以保持原始SAR影像的全分辨率,使得有能力从低强度SAR信号中提取相关信息,如从异常光滑表面或自然地表(假设不随时间变化,不受开垦和密集植被的影响)获取PS观测点,从而获得高密度的PSs。
更高的“弧”数量或更高的图形连接,保证更加可靠的PS识别和更加精确的形变和地形测量极高分辨率雷达卫星如COSMO-SkyMed星座、TerraSAR-X、Radarsat-2能够大大提升PSP算法的性能,以提取更多的PSs在这个意义上,PSP算法中的PS可以定义为:
具有点状和/或完全分布式后向散射特性、且该后向散射特性不随时间推移而改变的散射体。
Padua-Venice高速铁路,意大利。
2009.5-2011.9月间50景COSMOstripmap升轨数据,基线跨度1574米。
红色PSs是由加强PSP技术得到,黄色PSs是由标准的PSP技术得到。
测量点都投影至对应于COSMO影像像元尺寸的规则格网中,突出其对应于有相干信号区域的每个像元。
InSAR基本原理,04.地质灾害预警监测,PART2宏观监测雷达卫星-InSAR基本原理,PART3InSAR数据保障体系,COSMO-SkyMed,TerraSAR-X,ALOS-2,意大利航天局和国防部四颗雷达卫星高分辨率合成孔径雷达多期影像对比提取PS点,AirBUS发射运营弥补COSMS数据缺失高分辨率高精度对地观测雷达卫星,日本先进陆地观测卫星,又称大地2号唯一一颗在轨运行的L波段合成孔径雷达卫星弥补COSMO与TerraSAR数据缺失,数据保障体系,COSMO-SkyMed、TerraSAR-X、ALOS-2,04.地质灾害预警监测,PART3数据保障体系,COMSMO-SkyMed,04.地质灾害预警监测,PART3InSAR数据保障体系,TerraSAR-X,04.地质灾害预警监测,PART3InSAR数据保障体系,ALOS-2,04.地质灾害预警监测,D-InSAR,合成孔径雷达差分干涉技术快速定性处理分析至少需要7景影像数据精度和可靠性较低,PART4InSAR技术路线,04.地质灾害预警监测,PS-InSAR,永久散射体(PS点)干涉测法至少25景影像数据高精度的定量分析可长时间进行地面沉降监测,基线计算精确,而且测量精度非常高。
PART4宏观监测雷达卫星-InSAR技术路线,04.地质灾害预警监测,同一雷达反射点的升降趋势,利用雷达干涉现象测量同一地物的升降变化,雷达观测不受云雾阻挡,摄影时间,PART4宏观监测雷达卫星-InSAR关键技术,04.地质灾害预警监测,以COSMO和TerraSAR数据覆盖情况为例,PART4宏观监测雷达卫星-InSAR技术成果,04.地质灾害预警监测,PS-InSAR技术报告,地面沉降变形图地面沉降等值线图地面沉降动态变化图高精度时间序列地面沉降量、沉降面积及沉降速率统计表,PART5局部地区监测手段倾斜摄影测量,04.地质灾害预警监测,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从一个垂直、四个(六个、八个)侧视等不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。
同一地物的多角度影像,公众级单台传感器无人机,配合多轴云台的角度调整进行预设交叉飞行,可以快速灵活的采集小区域影像数据。
倾斜摄影测量,PART5局部地区监测手段倾斜摄影测量,04.地质灾害预警监测,三维建模技术,三维建模技术,建模技术原理,倾斜摄影测量应用,大型矿山安全监测,实景三维数据可针对大型矿山道路宽度、坡度、无人区坍塌、土方量进行量测分析。
PART5局部地区监测手段倾斜摄影测量,04.地质灾害预警监测,PART5局部地区监测手段倾斜摄影测量,04.地质灾害预警监测,倾斜摄影测量成果,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测原理,边坡雷达是基于地基合成孔径雷达差分干涉技术(DInSAR)的地面远程自动监控遥感系统,可对大范围边坡进行定点连续监测,对危险区域灾害进行预报。
PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测原理,SAR和RAR相比技术优势:
距离分辨率不受距离影响;SAR监测范围广,监测距离远SAR不易受恶劣自然环境影响,RAR易受恶劣自然环境(如大风等)影响,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测原理,距离向通过步进频率连续波技术实现高分辨;方位向利用天线在直线轨道匀速运动和孔径综合技术从而实现方位向高分辨率。
核心技术:
地基合成孔径雷达零基线差分干涉测量技术,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测原理,把同一目标区域,不同时间获取的SAR复图像结合起来,通过比较目标在不同时刻的相位差,获得目标的毫米级精度位移信息。
核心技术:
地基合成孔径雷达零基线差分干涉测量技术,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测原理,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测应用,北京密云首云铁矿边坡位移监测,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测应用,北京密云首云铁矿边坡位移监测,第1天位移累积无预警,第2天位移累积无预警,第3天位移累积无预警,第4天位移累积黄色预警,第5天位移累积橙色预警,第6天位移累积红色预警,PART5局部地区监测手段边坡雷达,04.地质灾害预警监测,边坡雷达监测应用,北京密云首云铁矿边坡位移监测,第7天发生滑坡,目录,项目背景,解决手段,需求分析,地质灾害预警监测,地质灾害灾后应急,成功案例,倾斜摄影测量,边坡雷达,无人机+传感器,PART1灾害应急,05.地质灾害灾后应急,S-SAR,通过倾斜摄影测量系统对福建三明5.8泥石流现场真实三维还原,供专家组及指挥中心现场指挥调度使用。
PART1灾害应急-倾斜摄影测量,05.地质灾害灾后应急,泥石流现场还原,实景三维场景对比历史卫星影像可分析出建筑物及设施损失情况。
PART1灾害应急-倾斜摄影测量,05.地质灾害灾后应急,05.地质灾害灾后应急,泥石流现场评估,实景三维场景分析事故周围安全隐患。
指挥部通过三维实景数据隐患排查得出:
周边部分电力塔被山体碎石砸中,旁边排水渠遭碎石堵塞,事故挖掘地点周围700m内有6处泥石流隐患点,PART1灾害应急-倾斜摄影测量,05.地质灾害灾后应急,泥石流现场评估,通过实景三维数据测量本次泥石流发生于低山山间冲沟,整个冲沟在泥石流灾害发生前覆盖原生灌木林,处天然状态。
灾害发生前,沟底分布大量松散滚石和碎块石。
PART1灾害应急-倾斜摄影测量,05.地质灾害灾后应急,泥石流现场空间分析,边坡雷达应急救灾,广东深圳光明新区“12.20”渣土受纳场滑坡事故应急救援:
为救援现场提供实时监测数据,PART2灾害应急-边坡雷达,05.地质灾害灾后应急,广东深圳光明新区“12.20”渣土受纳场滑坡事故应急救援,PART2灾害应急-边坡雷达,05.地质灾害灾后应急,边坡雷达应急救灾,目录,项目背景,解决手段,需求分析,地质灾害预警监测,地质灾害灾后应急,成功案例,05.成功案例,浙江省水利厅钱塘江海塘安全形变监测,应浙江省水利厅对于海塘安全监测的需求,开展了钱塘江海塘的雷达干涉测量形变监测。
项目收集杭州地区EnvisatASARStripmapI2成像模式SAR影像31景,时间跨度为2006年1月到2010年1月。
(圆点表示SAR影像,实线表示PSInSAR干涉图,虚线表示SBAS干涉图。
红色点标记的2009年1月29日影像为配准的参考影像,也是PSInSAR中的主影像。
橙色点标记的2008年5月29日和2009年8月27日影像在SBAS处理中因严重的大气相位被剔除。
),雷达影像数据,干涉网络组合,PART1InSAR技术手段,05.成功案例,浙江省水利厅钱塘江海塘安全形变监测,形变速率分布,时间序列分布图,形变结果对比图,PART1InSAR技术手段,05.成功案例,倾斜摄影测量应用局部地区监测,PART2倾斜摄影测量,空间威胁分析,可评估污染及辐射源对周边环境的影响。
协助排查人员对有害物体泄露调查,安全规避。
最佳路径分析,可通过三维场景模拟,迅速判断最佳路线及目标位置。
05.成功案例,倾斜摄影测量应急鲁甸地震灾害现场还原,PART2倾斜摄影测量,05.成功案例,PART3边坡雷达,边坡雷达应用局部地区监测,陇南紫金尾矿库初期坝不均匀沉降监测,05.成功案例,边坡雷达应用局部地区监测,陇南紫金尾矿库初期坝不均匀沉降监测,PART3边坡雷达,05.成功案例,PART3边坡雷达,边坡雷达应急浙江丽水“11.13”山体滑坡灾害应急救援,
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