一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法与系统

本发明涉及地质灾害探测，特别涉及一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法与系统。

背景技术：

1、地质灾害是在地球表面普遍发生的地质现象,地质灾害的发生经常造成人员伤亡和经济损失。为减少地质灾害风险，查明活动性地质灾害的清单至关重要。

2、针对几十万平方公里的区域，只有基于星载遥感影像的insar技术和pot技术可以以低成本、高效率的方式获取广域地表变形，特别是在野外调查具有挑战性或不可行的危险区域，已成为探测地质灾害不可或缺的工具。

3、以往研究大多数采用单一技术手段获取大范围地表形变，但事实上不同阶段的地质灾害具有不同梯度的形变信号，移动速度每年达到米级形变的地质灾害常被忽视。尤其是在几十万平方公里的大区域情况下，目前获取形变信息后活动性地质灾害的位置和范围确定依赖于人工解译，耗时耗力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，以解决现有技术中移动速度每年达到米级形变的地质灾害常被忽视，且获取形变信息后活动性地质灾害的位置和范围确定依赖于人工解译，耗时耗力的问题。

2、本发明具体提供如下技术方案：一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，包括以下步骤：

3、获取若干卫星遥感影像；

4、对所述卫星遥感影像进行优化处理，获得毫米到米级形变信息；

5、联合enhanced insar stacking技术、sar pot、opot和dem差分技术对所述卫星遥感影像进行处理，获得毫米到米级形变信息；

6、利用mcd方法统计识别毫米到米级形变信息中的运动像素；

7、利用dbscan方法对所述运动像素进行处理，圈定活动性地质灾害位置和边界，获得活动性地质灾害范围；

8、采集所述活动性地质灾害范围内的平均坡度，利用所述平均坡度将活动性地质灾害划分为活动性滑坡或地面沉降。

9、优选的，所述卫星遥感影像包括：多轨道多波段的合成孔径雷达影像、多期高空间分辨率的卫星遥感影像和多期高空间分辨率的dem影像。

10、优选的，所述对所述卫星遥感影像进行优化处理，获得毫米到米级形变信息，包括如下步骤：

11、联合enhanced insar stacking技术、sar pot、opot和dem差分技术对所述卫星遥感影像进行处理，获得毫米到米级形变信息。

12、优选的，使用enhanced insar stacking技术对所述卫星遥感影像进行处理，包括如下步骤：

13、采取insar stacking与大气改正算法的策略减少卫星遥感影像中非平稳信号带来的估计偏差；

14、利用减少估计偏差后的卫星遥感影像和辅助数据生成干涉图；

15、通过自适应滤波抑制干涉图中的随机噪声；

16、对滤波后的干涉图利用最小费用流算法mcf进行相位解缠；

17、校正相位解缠后干涉图中的大气延迟，并利用最小二乘法估计校正相位解缠后干涉图中每个点的平均速度，获得最终的地表形变信息。

18、优选的，使用sar pot、opot技术对所述卫星遥感影像进行处理，包括如下步骤：

19、所述sar pot与opot通过计算搜索窗口中合成孔径雷达影像块之间的相关性，对多时相影像中移动目标进行追踪，捕捉到整个像素与亚像素级的偏移量，获得最终的地表形变信息。

20、优选的，使用dem差分技术对所述卫星遥感影像进行处理，包括如下步骤：

21、所述dem差分技术为两期卫星遥感影像的dem影像精配准后作差，获得最终的地表形变信息。

22、优选的，所述毫米到米级形变信息包括：sentinel-1升轨los向年形变速率、sentinel-1降轨los向年形变速率、sentinel-1升轨range向形变量、sentinel-1降轨range向形变量、sentinel-2获取的东西向形变和sentinel-2获取的南北向形变。

23、优选的，所述利用dbscan方法对所述运动像素进行处理，圈定活动性地质灾害位置和边界，包括如下步骤：

24、使用dbscan方法将所述mcd确定的运动像素进行聚类；

25、将聚类后具有足够密度的区域划分为簇，将所述簇的密度阈值参数minpts设置为3；

26、将所述密度阈值参数minpts大于等于3的簇定义为活动性地质灾害；

27、将所述簇的参数eps设置为2个像素大小，将距离小于2个像素的簇进行连接；

28、利用凸包算法对设置参数后、且符合条件的簇进行边界的绘制，获得最终的活动性地质灾害位置和边界。

29、优选的，所述利用所述平均坡度将活动性地质灾害划分为活动性滑坡和地面沉降，包括如下步骤：

30、设置所述平均坡度的阈值为5°，将平均坡度大于阈值的活动性地质灾害划分为活动性滑坡，将平均坡度小于阈值的活动性地质灾害；

31、在活动性滑坡速度v<100mm/yr时，划定所述活动性滑坡为一级滑坡；

32、在活动性滑坡速度v>100mm/yr时，划定所述活动性滑坡为二级滑坡；

33、其中，所述二级滑坡的速度大于一级滑坡的速度。

34、本发明还提供一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测系统，包括：

35、图像获取模块，用于获取若干卫星遥感影像；对卫星遥感影像进行优化处理，获得毫米到米级形变信息；

36、信息处理模块，利用mcd方法统计识别毫米到米级形变信息中的运动像素；

37、探测模块，利用dbscan方法对所述运动像素进行处理，圈定活动性地质灾害位置和边界，获得活动性地质灾害范围；

38、定性模块，用于采集所述活动性地质灾害范围内的平均坡度，利用所述平均坡度将所述活动性地质灾害划分为活动性滑坡或地面沉降。

39、与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

40、本发明通过对不同卫星遥感影像处理，获得毫米到米级形变信息，提高了检测能力，并使用mcd方法统计识别毫米到米级形变信息中的运动像素，利用dbscan方法对运动像素进行处理，圈定活动性地质灾害位置和边界，对活动性地质灾害位置和范围进行自动化圈定，解放人工圈定的现状，大大提高了活动性地质灾害位置和范围的圈定效率，并结合活动性地质灾害的平均坡度定性地质灾害类型，便于后期防灾部分的及时防护。

技术特征：

1.一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，所述若干卫星遥感影像包括：多轨道多波段的合成孔径雷达影像、多期高空间分辨率的卫星遥感影像和多期高空间分辨率的dem影像。

3.如权利要求2所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，所述对所述卫星遥感影像进行优化处理，获得毫米到米级形变信息，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，使用enhanced insar stacking技术对所述卫星遥感影像进行处理，包括如下步骤：

5.如权利要求3所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，使用sar pot、opot技术对所述卫星遥感影像进行处理，包括如下步骤：

6.如权利要求3所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，使用dem差分技术对所述卫星遥感影像进行处理，包括如下步骤：

7.如权利要求1所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，所述毫米到米级形变信息包括：sentinel-1升轨los向年形变速率、sentinel-1降轨los向年形变速率、sentinel-1升轨range向形变量、sentinel-1降轨range向形变量、sentinel-2获取的东西向形变和sentinel-2获取的南北向形变。

8.如权利要求1所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，所述利用dbscan方法对所述运动像素进行处理，圈定活动性地质灾害位置和边界，包括如下步骤：

9.如权利要求1所述的一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法，其特征在于，所述利用所述平均坡度将活动性地质灾害划分为活动性滑坡和地面沉降，包括如下步骤：

10.一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于多源对地观测的活动性地质灾害探测方法与系统，涉及地质灾害探测技术领域，包括如下步骤：获取卫星遥感影像；联合Enhanced InSAR Stacking技术、SAR POT、OPOT和DEM差分技术对卫星遥感影像进行处理，获取毫米到米级形变信息；利用MCD与DBSACN方法对毫米到米级形变信息进行处理，自动圈定活动性地质灾害的位置和边界；利用活动性地质灾害范围内的平均坡度将活动性地质灾害划分为活动性滑坡和地面沉降。本发明获得毫米到米级形变信息，提高了检测能力，并使用MCD与DBSACN方法对活动性地质灾害位置和范围进行自动化圈定，提高了活动性地质灾害位置和范围的圈定效率。

技术研发人员：李振洪,陈博,宋闯,余琛,张成龙,杜建涛
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15