摘要

論文內(nèi)容：本文首先對(duì)中國滑坡隱患InSAR廣域識(shí)別的發(fā)展脈絡(luò)與背景進(jìn)行了梳理，并基于文獻(xiàn)計(jì)量視角（發(fā)展時(shí)段與發(fā)文量）對(duì)比分析了該技術(shù)在國內(nèi)外的研究進(jìn)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，然后對(duì)該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢及面臨的核心技術(shù)挑戰(zhàn)進(jìn)行了總結(jié)與展望，以期為InSAR技術(shù)更深入、高效地服務(wù)于國家地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)防控提供參考。

InSAR技術(shù)在國內(nèi)滑坡領(lǐng)域的首次應(yīng)用可以追溯到2002—2004年XIA等和YE等 在三峽水庫區(qū)域開展的相關(guān)InSAR測量實(shí)驗(yàn)。隨后在三峽庫區(qū)的InSAR滑坡監(jiān)測研究逐漸增多，如2008—2010年，WANG等采用多種InSAR技術(shù)測量了三峽大壩周圍地區(qū)如巴東縣的形變；2013年，LIU等也成功識(shí)別到巴東縣的斜坡形變區(qū)域；2016年SHI等基于先進(jìn)陸地觀測衛(wèi)星（advanced land observing satellite，ALOS） 相控陣型L波段SAR數(shù)據(jù)在三峽庫區(qū)共計(jì)探測到30處不穩(wěn)定斜坡（圖1（d）），三峽庫區(qū)成為了滑坡災(zāi)害InSAR早期識(shí)別研究與應(yīng)用最早的典型區(qū)域。

圖1 大范圍InSAR技術(shù)識(shí)別結(jié)果

InSAR技術(shù)工程化應(yīng)用日益廣泛，且伴隨衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量提升與計(jì)算能力進(jìn)步，滑坡隱患識(shí)別的空間尺度持續(xù)擴(kuò)展。2019年，在自然資源部統(tǒng)一部署下，全國地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)9省市采用以InSAR技術(shù)為核心的綜合遙感手段，實(shí)施業(yè)務(wù)化大范圍滑坡隱患普查，覆蓋黃河上游、四川強(qiáng)震區(qū)、藏東南、滇西北及三峽庫區(qū)五大典型災(zāi)害分布區(qū)（圖2），總面積達(dá)118萬km2。歷經(jīng)4個(gè)月作業(yè)，全國高、中易發(fā)區(qū)內(nèi)221個(gè)縣區(qū)共識(shí)別出8 450處疑似隱患。同期，重大地質(zhì)災(zāi)害隱患綜合遙感識(shí)別與監(jiān)測技術(shù)向全國14個(gè)災(zāi)害影響突出省份推廣，成為新一輪地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查的核心技術(shù)支撐。

圖2 全國典型滑坡隱患InSAR廣域識(shí)別應(yīng)用區(qū)域

基于中國知網(wǎng)（http：//www.cnki.net/）以“滑坡識(shí)別+InSAR”為關(guān)鍵詞檢索，共獲得相關(guān)論文約200篇（圖3）。數(shù)據(jù)顯示，2008—2017年間累計(jì)發(fā)文量僅為6篇；2017年四川茂縣新磨村特大山體滑坡事件［4］中，InSAR技術(shù)的災(zāi)害回溯分析引發(fā)學(xué)界廣泛關(guān)注，2018—2019年總發(fā)文量快速增長至近20篇。2020—2024年總發(fā)文量激增至169篇，較2018—2019年的年均發(fā)文量增幅約2倍。此顯著增長主要源于2019年自然資源部印發(fā)《地質(zhì)災(zāi)害防治三年行動(dòng)實(shí)施綱要》，明確提出需充分利用“空-天-地”觀測技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜區(qū)大型滑坡隱患早期識(shí)別。這表明政府部門業(yè)務(wù)化需求有力推動(dòng)了該領(lǐng)域的發(fā)展。值得注意的是，2022—2024年發(fā)文量趨于穩(wěn)定，一定程度反映InSAR滑坡廣域識(shí)別正從研究轉(zhuǎn)向工程化應(yīng)用。學(xué)科分布方面，地質(zhì)學(xué)（34.29%）、工業(yè)通用技術(shù)及設(shè)備（32.32%）與自然地理學(xué)和測繪學(xué)（24.06%）位列前三（圖3），印證該技術(shù)已突破測繪學(xué)科范疇，獲得地質(zhì)與工程技術(shù)領(lǐng)域的全面重視。

注：數(shù)據(jù)檢索時(shí)間為2025-02-18。

圖3 中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫國內(nèi)“滑坡識(shí)別+InSAR”檢索

基于Web of Science數(shù)據(jù)庫檢索，國際范圍內(nèi)涉及InSAR技術(shù)用于滑坡識(shí)別的科技論文共計(jì)352篇。如圖4（a）所示，國際學(xué)界利用InSAR技術(shù)進(jìn)行滑坡隱患識(shí)別的研究活動(dòng)始于2004年前后，此后研究成果數(shù)量呈持續(xù)增長趨勢。由于時(shí)序InSAR算法的改進(jìn)與逐步成熟，2011—2014年間相關(guān)論文發(fā)表量呈現(xiàn)快速增長。2015—2017年發(fā)文量出現(xiàn)顯著增長，這主要源于Sentinel-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)的發(fā)射及其開放獲取政策，促使國際學(xué)者更廣泛地將該技術(shù)應(yīng)用于滑坡隱患識(shí)別；此增長階段較中國得益于Sentinel-1數(shù)據(jù)所帶來的顯著研究增長期（2018—2019年）提前約2~3年。2020—2024年發(fā)文量未呈現(xiàn)顯著增長，表明該技術(shù)趨于成熟并逐步進(jìn)入全面應(yīng)用階段；這一發(fā)展態(tài)勢較中國同類轉(zhuǎn)變約提前2年。在檢索文獻(xiàn)中，逾50%的論文隸屬于地球科學(xué)及其交叉學(xué)科領(lǐng)域，其次為遙感學(xué)科、影像科學(xué)與攝影技術(shù)以及環(huán)境科學(xué)等（圖4（b）），表明該研究方向主要受到地球科學(xué)與遙感領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。

圖4 國際上滑坡隱患InSAR識(shí)別發(fā)文現(xiàn)狀

基于上述發(fā)文量分析及國際上滑坡隱患InSAR識(shí)別的典型案例與關(guān)鍵事件節(jié)點(diǎn)，該領(lǐng)域發(fā)展歷程可劃分為4個(gè)階段（圖5）：起步階段、探索階段、應(yīng)用階段與爆發(fā)階段。2004—2008年間，年均論文發(fā)表量維持在2篇，標(biāo)志著國際InSAR滑坡識(shí)別研究的起步。此階段的代表性成果包括：隨著永久散射體（persistent scatterer，PS）-InSAR的提出，HILLEY等首次將該技術(shù)應(yīng)用于滑坡識(shí)別領(lǐng)域，成功探測滑坡體并精確界定其空間分布，驗(yàn)證了InSAR技術(shù)在滑坡隱患識(shí)別中的有效性。

圖5 國際上滑坡隱患InSAR識(shí)別的發(fā)展時(shí)間線

2015—2019年期間，國際InSAR滑坡隱患識(shí)別研究的年均發(fā)文量增至15篇，標(biāo)志著該技術(shù)進(jìn)入廣泛應(yīng)用階段。代表性案例如下：JOURNAULT等基于RADARSAT-2數(shù)據(jù)對(duì)普森河谷滑坡位移進(jìn)行評(píng)估，識(shí)別出6處活動(dòng)斜坡；HANDWERGER等利用ALOS-1數(shù)據(jù)在北加州海岸山脈約14 000 km2范圍內(nèi)定位50個(gè)緩慢移動(dòng)滑坡；BOUALI等整合34景ENVISAT與40景COSMO-SkyMed影像，實(shí)現(xiàn)加州帕洛斯維德半島263處潛在滑坡識(shí)別。在此階段，意大利、挪威及德國相繼完成國家/洲際尺度的廣域InSAR滑坡隱患識(shí)別（圖6（a）、6（b）），全面支撐地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作。該進(jìn)展主要得益于Sentinel-1數(shù)據(jù)的充分存檔與全球覆蓋，輔以高性能超級(jí)計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用，共同實(shí)現(xiàn)了以歐洲為主的國家尺度滑坡隱患識(shí)別。

圖6 國家和洲際尺度廣域滑坡隱患InSAR識(shí)別及其形變監(jiān)測結(jié)果

SAR衛(wèi)星的迅猛發(fā)展為InSAR技術(shù)進(jìn)步提供了重要機(jī)遇，不少技術(shù)瓶頸與應(yīng)用挑戰(zhàn)有望隨硬件性能提升而逐步解決。未來5年內(nèi)，L波段衛(wèi)星觀測資源將顯著擴(kuò)充。隨著高性能星載SAR系統(tǒng)（如中國L波段陸探一號(hào)、美國NISAR衛(wèi)星及日本ALOS-4衛(wèi)星）相繼發(fā)射（圖7），長波長、高分辨率SAR數(shù)據(jù)的獲取將有效提升滑坡隱患InSAR識(shí)別精度與監(jiān)測質(zhì)量。

圖7 SAR衛(wèi)星未來發(fā)展

綜合審視上述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)近3年來國內(nèi)外InSAR滑坡隱患廣域識(shí)別領(lǐng)域的研究論文數(shù)量增長相對(duì)平緩，表明算法基礎(chǔ)性研究或突破性發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)出節(jié)奏有所放緩，顯著提升監(jiān)測性能的創(chuàng)新算法（如SBAS-InSAR等）鮮有出現(xiàn)。與此形成對(duì)比的是，InSAR技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別中的廣域應(yīng)用得到全面推廣，似乎已從探索階段邁入全面推廣階段。然而，在部分InSAR觀測困難區(qū)域（如植被茂密區(qū)、高海拔陡峭地形區(qū)、地表形變梯度劇烈區(qū)），其識(shí)別結(jié)果的精度與可靠性仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要技術(shù)挑戰(zhàn)集中在以下3個(gè)方面：

1）低相干區(qū)域形變信息的精確提取。

2）InSAR測量可探測性的明確界定。

3）廣域InSAR時(shí)序分析的計(jì)算效率提升。

本文系統(tǒng)回顧了中國滑坡隱患InSAR廣域識(shí)別技術(shù)的發(fā)展歷程與研究背景。2017年以來，新磨村滑坡、白格滑坡等災(zāi)難性滑坡事件的發(fā)生，促使政府、學(xué)術(shù)界及工程界對(duì)該技術(shù)高度重視，從而有力推動(dòng)了InSAR在滑坡廣域識(shí)別領(lǐng)域的高速發(fā)展。同時(shí)綜述了國內(nèi)外滑坡隱患InSAR識(shí)別的現(xiàn)狀與進(jìn)展。相關(guān)研究文獻(xiàn)的內(nèi)容分布與數(shù)量增長均表明，當(dāng)前滑坡InSAR廣域識(shí)別技術(shù)，無論在國內(nèi)還是國際范圍，均已步入廣泛應(yīng)用階段，而不再局限于技術(shù)探索層面。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步歸納了該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢與技術(shù)挑戰(zhàn)：盡管應(yīng)用日益廣泛，但在低相干區(qū)域形變信息的精確提取、InSAR測量可探測性的明確界定以及廣域InSAR時(shí)序分析的計(jì)算效率提升等方面，仍面臨顯著困難與挑戰(zhàn)。同時(shí)，SAR數(shù)據(jù)時(shí)空分辨率的持續(xù)提高、AI算法的深度融合以及星上計(jì)算能力的發(fā)展，將成為支撐并引領(lǐng)未來InSAR技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。

來源：引用格式：戴可人, 許強(qiáng), 鄧晉, 卓冠晨, 陳有東, 韓亞坤, 李振洪. 滑坡隱患InSAR廣域識(shí)別研究綜述[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào) ( 信息科學(xué)版), 2025, 50(8): 1469-1482.