用于滑坡运动的遥感技术

滑坡地表位移场是用于研究滑坡形状和力学性质的一个重要参数。可以用遥感的方法计算地表位移，如利用雷达数据的雷达干涉测量法和利用光学数据的图像相关法。近十年来这些方法被详细地研究并成功地应用到各类传感器（雷达、照相机和地面三维激光扫描成像仪）上，传感器既可放置到空间或空中平台如卫星、飞机和无人无线电控制平台（无人驾驶飞机和直升机）上，也可安装到滑坡前缘的固定位置上。本文总结了用于测量位移的图像分析技术（雷达干涉测量法和光学数据图像相关方法），并研究了每种平台的性能，以法国南部的阿尔卑斯山为例展示了这些技术的应用。依据滑坡的性质（出露的位置、大小和速度）和研究目的（实用或科学目的），运用了一种或多种技术与数据（分辨率、精度、覆盖面和回访时间）相结合的方法。由于各类方法在山区应用的局限性，因此用雷达差分干涉测量或永久散射体技术处理雷达卫星数据主要适用于科学研究。光学卫星遥感图像具有相当高的分辨率，可用于科学研究，但是它与大气条件有很大的关系。平台和传感器，如无人驾驶飞机，固定相机，固定雷达和激光雷达都具有很高的适应性，通过它们可以获得极高分辨率和精确度的三维数据（精确到cm），非常适合于科学研究和实际应用。一、引言分析地表速度场可以用来确定控制低速滑坡（从每年甚至几年运动几cm到每天运动几cm）运动的参数，对于科学和灾害相关的研究都是有用的。地表速度在时间上的变化范围是很大的，包括多年的趋势、季节的变化（受气象影响）以及突发事件（Casson等，2003）。所以需要多时多尺度研究不同的参数特性。目前，用于监测滑坡位移的大多数技术都来自于参考站台连续位置的现场测量。传统的测地技术（三角测量法和视距测量法）和应变测量技术仍然是最为普遍的方法（Angeli等，2000），GPS（全球定位系统）测量也是一种可供选择的方法（Jackson等，1996；Malet等，2002）。通过这些方法获得的数据只适用于大型滑坡。GPS数据只有最近15年的数据是有效的；激光数据也只有20年。而且由于地面运动在空间和时间上的不均匀性，这些基于地面的测量不能完全准确地描述滑坡的速度场。另外，这些技术需要对滑坡或其周围进行人为干涉。遥感成像技术是测量滑坡位移的一个强有力的工具，因为它能够提供滑坡的广景图，并能以不同的时间间隔重复提供。此外，这种技术对从滑坡到整个区域上的各种范围都有效。但是，对地观测卫星图像只有大约25年的历史。而且，直到最近对光学传感器进行了改进，如船载IKONOS、Quickbird或者SPOT5，光学卫星成像系统的空间分辨率才适合于进行滑坡研究。固定在由无线电操控的无人平台上的高分辨率数字相机的发展，使我们能够获得具有合适时间频率的高分辨率图像。最后，陆地摄影测量激光测距（或陆地三维激光扫描成像）传感器在地形和正色摄影方面都给出了厘米量级的分辨率和精度。近几年主要有两种位移测量法。一种是合成孔径雷达差分干涉测量技术（DInSAR），利用的是合成孔径雷达（SAR）数据；第二种是图像相关的方法（也叫做特征跟踪），利用的是光学数据。这些技术的发展与新平台和传感器的发展密切相关。新的平台和传感器可以在与滑坡速度相对应的时帧内获得数据。本文介绍了DInSAR和光学相关技术在位移测量中的应用，并比较了二者的潜力和局限性，还回顾了用于数据获取的平台和传感器，最后讨论了各类数据的具体用途。文中所描述的大部分技术及其发展都已经在LaClapière滑坡研究中进行了测试和验证。LaClapière滑坡位于法国Tinée河左岸Mercantour山上，宽约1300米，高650米，体积估计有50.106立方米，由海西期变质岩和混合岩浆岩组成。最近30年的平均速度为1cm/d，测量点的速度达30cm/d（Follacci，1988）。二、位移测量的方法（一）合成孔径雷达差分干涉测量技术（DInSAR）干涉雷达（InSAR）技术是对地面同一景观两次SAR成像的处理。这些图像可以通过装载在平台上的一根天线在两次成像之间轻微移动获得（“重轨”干涉），也可以同一个平台上的两根天线获得（“单轨”干涉）。不管是单轨还是重轨干涉，都要在两次成像之间没有运动或只有很小运动的情况下才能计算DEM（DEM）（Zebker和Goldstein，1985）。在重轨干涉技术中，利用DInSAR对发生在两次成像之间的地表位移的变化进行探测和量化。DInSAR技术给出的图像，称为差分干涉图，表示了发生在两次成像之间的地面运动，精度为1cm，分辨率为10m（Massonnet等，1993）。在消除地形因素影响之后，通过差分两幅SAR图像的相位得到位移。以复合信号来表示运动，信号中一个完整的旋转相位相当于雷达波长的一半。该技术只能提供沿人造卫星视线向的地面位移总向量的投影（大多数卫星的入射角为23°~35°）。在逐渐倾斜的地区，合并上升和下降轨道图像可以得到位移矢量的第二分量（Fialko等，2005）。DInSAR技术已被成功应用于自然和人为因素造成的地表位移的探测和绘图中，例如地震（Massonnet等，1993；Zebker等，1994）；冰川流动（Goldstein等，1993）；火山活动（Massonnet等，1995）和地面沉降（Carnec等，1996；Amelung等，1999；Raucoules等，2006）。已证实，DInSAR技术只在一些情况下能用来确定滑坡区的速度场（Fruneau等，1996；Carnec等，1996；Rott等，1999；Kimura和Yamaguchi，2000；Squarzoni等，2003；Strozzi等，2005）。事实上，DInSAR技术不适合山区研究，因为受到与地形、地表状态和大气影响相关的多种条件的严格限制。1、成像几何关系的限制侧视成像模式造成了SAR图像的几何变形（Schreier，1993）。受到覆盖或遮蔽的地区不能通过传感器成像（Nagler等，2002）。有一些变形是由于地形因素，更特殊的是由于沿卫星视线向的局部倾斜。解决这一问题的一个方法是结合同一地区的上升和下降轨道。例如，在法国南部阿尔卑斯山，31%的地面都不能用下降轨道上的地球资源（ERS）卫星进行成像（Delacourt等，2003），但是结合上升和下降轨道可以把有覆盖物的面积降低到7%。但是在可见地区，依据局部倾斜，地面空间分辨率范围是8米（ERS传感器处于最佳几何关系时）到几百米。因此，根据滑坡的大小和方向，能够成功应用DInSAR技术的地区会大量减少。2、地表状态变化的限制土体物理或几何性质的时间变化（植被覆盖率、含水量）引起雷达回波的去相关（Zebker和Villasenor，1992）。在干涉图中，这种去相关性造成了干扰噪音，遮蔽了地表位移的信号。在大多数情况下，这种去相关性会增强两次成像之间的时间间隔的联系。利用ERS-1卫星C波段（波长为5.6cm）SAR天线获得的法国南部阿尔卑斯山图像，几天之后就发生了树线下面的去相关（Delacourt等，2003）。植被少有利于图像的一致性。然后必须在缺少相关性和最小信号检测之间找到一个折衷的方法。至于缓慢滑坡，两次成像之间的时间间隔必须足够大，使之能检测到信号，但是为了避免去相关又要足够短。L波段（波长为23.5cm）雷达图像，例如由JERS-1卫星（到1998年）获得的图像，有部分能克服这个问题。L波段的信号的确比C波段穿透植被的能力强，因此，能够从更稳定的散射体上获取信息，由于植被变化而引起的时间去相关也就更少些（Strozzi等，2003，2005；Raucoules等，2006）。L波段特别适合研究缓慢位移（Strozzi等，2003）。它的一个干涉条纹对应了卫星视线向上11.25cm的运动（而C波段是2.8cm）。因此，用L波段来检测几个月才发生几厘米位移的缓慢滑坡需要几个月的时间间隔。3、大气artefacts的限制不同成像之间的大气层下部（对流层）大气条件的变化改变了雷达信号的时间延迟，造成雷达信号相位的旋转。因此，可以在干涉图上观测到一些对流层的边缘（Tarayre和Massonnet，1996）。在山区有两类对流层的artefacts。第一种是大气的均匀变化产生了与地形相关的低空间频率的artefacst，可以通过统计法（Beauducel等，2000）、模拟（Delacourt等，1998）或者用辅助卫星数据测量含水量的方法来消除（MODIS，Remi，2005）。第二类artefact是由于对流层水蒸气含量小范围的局部非均质性造成的，产生了高频artefact（Tarayre和Massonnet，1996）。由于在几十米到几千米的水平范围内的大气的不均匀现象，因此这些artefacst可以解释为滑坡运动的信号。大部分的大气非均质性不存在空间和时间上的相关性，因而无法利用单一的干涉图检测和消除这些artefacts。因此唯一的办法是比较各种不相关的干涉图。4、永久散射体技术永久散射体技术，例如PS技术（Ferretti等，2001），可以在一定程度上克服由于缺少相关性（在不完全相干的地方）和大气artefacsts造成的限制。这种方法识别很多SAR图像（多于20个）中的永久散射体（PS）、雷达高清和相位稳定的目标，例如建筑物、公用设施和出露岩体，来获得一系列高时空分辨率的位移。这种技术被广泛地应用到城市地区（Colesanti等，2003a，2003b），这些地方的永久散射体密度达到每平方公里几百个基准点。利用这种技术已经成功地描述了植被稀少地区的缓慢滑坡（为几mm/y）在几年内的运动情况（Colesanti等，2003c；Hilley等，2004）。但是在没有出露岩体和人造建筑的植被区，永久散射体密度会降到0，就不能应用永久散射体技术。而且，永久散射体技术要求采集图像时位移处于稳定状态。阿尔卑斯山的大部分滑坡运动的时间和空间变化都很快，因此会限制永久散射体技术的系统应用（Squarzoni等，2003）。有4种主要的卫星已经获得了大量的雷达图像，能够用干涉测量进行处理：a）欧洲ERS1-2（），b）欧洲ENVISAT（），赤c凳）加拿大援RADARS点AT巾（愿http:/纹/radar个sat.sp衬ace.gc北.ca/a而sc/en包g/sat共ellite裕s/rad棋arsat1督/back佳ground雀.asp渐），贝d愉）日本玩JERS晒（笼http:/秒/www.e匀orc.na害sda.go殊.jp/JE党RS-1/德）。触5茧、雷达卫星的办前景您未来的雷达卫愉星将会进一步听提高空间分辨乎率。例如敏RADARS锦AT2葵卫星，于瓦2006遮年发射（样http:/翠/www.r幼adarsa毅t2.inf子o/冬），分辨率能住达到筛3助米。正DInSAR质技术将不能应拐用到大于几米仍的地表位移的岂探测和绘图中肾。两个邻近象绍元之间大于四逃分之一波长的枕相对位移（相埋位混淆）无法绍观测到（辱Masson限net塌和剥Feigl等，赛1998逮）。卫星分辨软率的提高能更龄好的评估小范信围或大梯度的劝位移。因此能鞭研究更大范围帮的滑坡（不仅轧是面积最大、茎速度最慢的滑季坡）。申Cosmo-势Skymed纽卫星系统于半2007卧年发射（暂http:/柏/www.a辉si.it/闹sito悟/progr窗ammi_誓cosmo.除htm疏），优点是二赚次访问的间隔烫时间短（比较叨好的情况下是心12兵小时）。但是爆对于干涉测量秘技术，在时间圣去相关方面，互这些卫星的闯X女波段传感器可柏能没有趟C假和砍L沫波段有效：这悉样就会在分析杂大多数位于郊想外或者干旱区禽的滑坡方面有歼局限性。樱另一方面，肚ALOS饲卫星（遇http:/妄/www.n仿asda.g水o.jp/p栏roject鼠s/sat舟/alos/酷index_溪e.html炕）或舞TerraS宵AR-L王卫星（社Zink席，墓2003丘）上的新传感术器能够提供约L怒波段的优势。洗不过，在这些个卫星建立适合窃多时处理（永感久散射体和其互它技术）的数德据存档之前，携还需要好几年开。在未来的几粘年里，那些方告法仍然要用灿ERS-2职卫星（自从在逆2001西年发生姿态问赛题以来到现在陈还有问题）和若ASAR埋卫星（来自航ENVISA咬T隆平台）。型Ferret穗ti解等（然2004颂）证实了井ERS芳和懂ASAR江数据之间的中辈等兼容性，尽巴管信号频率有中轻微的不同，唱但还是可以进龄行永久散射体蔑处理。因此当母ERS伟卫星任务结束伴时，弱ASAR下传感器可以保扑持数据的连贯苗性。6、固定雷达铅2000都年发明了地面闪SAR给干涉仪（考Antone装llo绕等，林2004浑）。这个系统勺是最SAR中装置的半便携猫式版本，称为升LISA卧（线性榨SAR茎）。它由一个银几米长的直轨疏道组成，装有宋高频雷达（标嫌称波长是动1.8cm固）。这样的话薄，一个完整的与旋转相位对应两了引9mm趴的运动。空间度分辨率依据的晃是雷达和目标顽之间的距离。群这个装置已被雕试用软到稿“毙Ruinon丑”侧滑坡中（意大撞利）（按Antone浑llo揉等，轰2004充）。通过盖18默个小时的测试筒调查，利用装LISA菊观察到了分9mm音的最大位移。纲但是由于雷达韵的高频率，这德种技术对地表往状态的改变十捕分敏感。为了兆降低相干性的件损失，可以应精用扔LISA角的印C必波段和辞L许波段。蹈（二）光学数匹据的相关性冰利用在不同时竭间内获得的两饥幅光学图像的咽相关性，得到稿地表的二维位卫移场。这种方艰法已经被应用割到航片和卫片怪中，来测量由眯地震（闯VanPu阴ymbroe射ck老等，民2000播）、滑坡（虑Delaco沃urt魂等，委2004御；扶Casson家等，刃2005怨）和冰川流（购Scambo奇s希等，畅1992袖；底Kääb走，址2002面；舒Kääb洽等，完2005咸；离Berthi舒er放等，招2005略）引发的位移刘。相关图像必忍须有共同的（倍地面或图像）庭几何形态，可哥以通过正射校桥正两幅图像（下相关性体现在汉地面的几何形穷态上）或在参汽考图像的几何捕形态上再采样皱一幅二次图像嚷（相关性体现战在图像的几何狐形态上）获得蜜。在这两种情晓况下，都需要愧DEM羡，它所需要的似精度和相关图托像的视角差反锯相关。理论上拜，应该用到两奥个不同的毕DEM患，它们与每幅梅相关图像是同槽期的。对于稳雀定的区域，两莫幅连续图像上达的可见地面特慢征应该是重叠荒的。当地面发形生运动，可见芝和可以识别的注特征由于位移荡而移动。为了膛确定发生在两闭幅图像之间的印地表位移，在施参考图像上（硬通常是最早的库那幅）定义一眯个给定窗口（切大约罢15~50洁象元）。利用芦最大化相关函坚数，在二次图份像上寻找相应孝的窗口（嘱Vadon构和葱Masson模net妨，笛2000石；哈Barato揭ux捧等，类2001解）。寻找的起捎点是假设两次骤成像之间没有晕位移发生的那医个预计位置。逆测量的这个移副动直接与地表狸位移的象元大兰小相关。计算储的主要参数是喷局部窗口的大行小和预计的两慧次成像之间的午最大位移。在兴最早的图上，约对每个象元重解复这个过程。躬结果由与相关蚁图像同样大小侦的趴3殊个数组组成。岁第一个数组包芒含的是每个象觉元在横向上的著移动，第二个盗数组是在纵向然上的移动，第长三个数组说明架了相关性的好椅坏。相关窗口衡大小的选择是低在想要得到的牵移动精度和速猾度场所需的空轻间分辨率之间璃折衷。随着窗舞口大小的增加花，由于每次测乞量是整个窗口恩上的平均值，第因此噪音和无谜关测量的数量刮会减少。地表央状态的变化（蛾由植被生长、鸦崩积层的运动涛或人为活动造再成）是显著影逮响相关性好坏脂的一个因素。近但是，相关技淡术没有蜜InSAR覆对地表变化那符么敏感：对于牛滑坡，找到好滥的相关性需要送利用几年时砌帧洲的光学图像。尿这个时间间隔轰对于任何准确鹊的池InSAR罩处理都太长。斤在图像要求不波同的日光条件掘下又出现了另坦一个问题。一稿些稳定的特征姿确实会在相关像图像上表现出块明显的位移，环因为它们的阴鸦影的大小和方纳向发生了变化忙（支Berthi击er肉，龟2005扫）。因为在相胀关窗口中不同怖树木的信号太劈多，在森林中摊要获得一个好妙的相关性也很跟难。这种技术狱的精确度主要惠依赖于具有相输同几何形态的挑两幅图像的投边影质量，这就村意味着至少要歌再取样一幅图闯像。对于卫星示影像，估计位盈移值的下界大司约是象元大小凳的倡1/5嗽，对于航空数乱据是两或三个师象元（由于光片学图像较严重杨的变形）。位哨移值的上界不围受相关技术的雷限制，更多的芹是取决于与位腊移相关的地表堤变化：燕Delaco耻urt堤等（攻2004剃）指出测量到嗽的位移高达渠80臂像素。枕利用这种方法幸，可以测量到蚁局部位移向量独在传感器焦平弹面上的投影。倚在用垂直入射钻角获取图像的今情况下（最常券见的情况），英测量的是平面遭（水平）移动州。如果图像是粮用两个相似但仙不垂直的入射临角获取的，那锡么相关性也对量垂直位移敏感即（休Berthi狐er葱等，已2006酒）。用两个多止时相脚DEM酿和水平位移分比量来确定垂直法位移量。垂直拨位移等于最早愧图像上的一个迹象元的高程值吧与最新图像上菠相应象元的高屯程值之间的差己值，这些高程裙值可以在对应爽的屈DEM奔上测量出。为概了提高测量的贤精确度，用最薪小化固定区域历的垂直距离来盆调整修DEM疮。如果那样的沈话，垂直分量必的精度依赖于朱DEM吴的相对精度，抹一般等于象元烤的大小或者更垮好（慈Casson左等，果2005合）。之由不同传感器假获得的图像也摩能分析相关性责（众Delaco燕urt池等，率2004验）。为了确拦定怒“贡LaCla份pière宝”跑滑坡的速度场弃，已经成功地玻把该滑坡的航汗片和高分辨率林的胆Quickb列ird箩影像相关起来侄，尽管二者的奥几何形态不同胳。如果是在同父一个地点获得啦的连续的单象躺图像，也能应农用图像相关技么术。这些图像搞中必须包含可面用来参考的固掌定点。因为象委元的大小依赖卡于其到相机的情距离，所以在蔑比例尺方面，蚂速度场不是均过匀的。因此，兴相关性的结果红不能直接解译什为速度场。饱三、数据集、姜平台和传感器胃（一）航空影荡像绵从厉1937失年开始，用两提次连续调查之笔间间隔时间大抬约为灶5不年的航片来拍瓣摄法国领土，琴这项工作由杰IGN即（法国国家地诉理协会）负责垒。这些航片用锤底片为音24仆cm涛×倍24汪cm俱的测量摄影相可机拍摄，一个乓场景覆盖的地义表范围大约为时5km婚×乓5km喊，相邻场景有驰60%颤重叠。用摄影求测量扫描仪对餐图像进行扫描框，控制变形要宋小于万分之一追。一般扫描精迟度为锋1000dp匪i滋，所以像素的色分辨率会高于输1m闹。再利用相邻方场景的数字扫播描、冠IGN傅提供的相机的表内在参数（焦尚距、基准点的援位置、相机主范要点的位置和角镜头的失真）却以及被测量区圣域内地面控制矩点（游GCP皂）的绝对位置版来建立数DEM枝。甚至对于缺带少辐射动力学律的图像，也有先可能得到分辨姑率为仓1m唯的地理参考锦DEM发，相对精度高秧于截1m浩（塌Casson环等，跪2003竟）。在最差的散情况下，也能胡建立相应的正杯摄图像，精度洁为墙1m壶，进而可以估戒计精度为宾1m槽的三维位移场饿。当时间间隔币为慧5携年，这些图像救可以成功地监塞测速度为每年怕0.5m霉至宵16m锤的滑坡运动，圈对应的位移为誓2.5瓶个像素至携80胁个像素。汽总之，航片的类主要应用优势州是数据存档的怒价值（法国桥50植年的数据）和避数据的精度（裂接近于烂1m损）。这种方法垒的主要缺点是孙瞬时清晰度低镜。为了提高瞬共时清晰度，需床要有计划地进覆行专门研究，劣不过这一解决碧方法成本很高语。撒（二）卫星光询学图像床对于上面提到服的限制因素，训解决方法之一药是用更新时间问为妄20~30狂天的卫星图像蚂。直到碎21辅世纪初，光学纺卫星（涉SPOT义，宏LANDSA元T排）的平均空间扔分辨率是评10m更。由于大多数划阿尔卑斯山的嘉滑坡面积小，蚂这些图像不适誉合进行滑坡分桶析。新一代的重高分辨率卫星恰（丧Ikonos肚；纪QuickB爱ird垃）可以提供颤0.6m括至挖1m罚分辨率的数据轨，覆盖面积为劈10km×1寄0km姜。适2002终年扫5杏月移4订日发射的筐SPOT5竭卫星在很高的繁分辨率模式下顺地面分辨率较就低（柔2.5m利），但是档60km×6蚀0km解的覆盖区对于绿区域研究是很前有用的。此外业，图像能够给弄出精确的轨道跃位置和姿态说陷明。在没有任眯何啊GCP冬（地面控制点学）的情况下，垂一幅地面图像厚的精度为增30m库的均方根。虽姿然对地观测卫胞星与太阳同步航，但是在两次费成像之间光照傍的改变使得阴海影的长度和方幅向发生了很大呈的变化。例如参，握2003辆年围9么月赠19毯日拍的第一张领图像，盖2004岩年嫌8享月琴22害日对同一点拍虹摄，一棵质4m平高的树的阴影纳，在南北方向叼上有大约管1.2m星（光0.5普个像素）的明贸显位移，从而齐影响了直线方露向上的相关性尝。在不同季节高获得的图像上间，位移更明显蹲。驻虽然卫星数据访的瞬时清晰度孕比航空数据的没要高，但是图教像的获得与轨苏道参数紧密相私连。此外，对良于小的慢速滑走坡，米量级的谎空间分辨率和筐大约咐20拔天的瞬时清晰庙度不总是相配烦的，加上高分花辨率的卫星存健档数据也是很敲有限的，因此豪目前还不能应栗用到山丘范围术或单一滑坡的挣一般调查中。堆（三）遥控平紫台颂直到上世纪详90僻年代中期，配成备像素大于级6M浇的传感器和高瓶质量镜头的数迎码相机的发展挣，才逐渐带动押了新型遥感技折术的发展。这扣种相机，重量浑小于交2kg父，可以安装在凳低速无人驾驶数飞机或直升机鸣上，在地面上麻用无线电控制挖，与操作员之咳间的距离可以班达到潜2km针。无人驾驶飞恶机是一个两米沃翼展的降落伞色，可以低速飞爪行，速度大约拣15km/h酿，飞行高度达役到撞600m们。这种飞机很尖容易受气压条退件的影响，只卷有当风速小于豆20km/h郊时才能飞行。惊直升机的旋翼劝为荷1.5m稀的直径，当风督速达到春50km/h译时可以飞至型100m计的高空。无人土驾驶飞机和直久升机都备有一座个摆动装置，估相机就固定在进上面，这样相驼机的视线向近音于垂直。为了捆保证高质量的色定位和导航作禽用，在无人驾防驶飞机和直升染机上配备了影GPS烈和摄影机。根声据飞行高度和叫相机的光学质青量，图像的分祸辨率为弯1cm~10绒cm套，图像覆盖的妄地面面积在计30m×20莲m~400m年×250m捕之间。数据的后质量事实上依潜赖的是镜头的计质量、平台的剪速度和控制曝雄光时间的光照荒条件。图像一对般是连续拍摄盯的，并要求重博叠部分达到妥70%炎。利用在绝对村参考系中精确乡定位的研GCP烟，以传统方法鹿获得猛DEM查和正色摄影。筋影响费DEM担和正色摄影精芹度的因素是诱GCP碗的位置，为了造精确地给出相把机的位置，必惕须用与图像分姥辨率相似的精诊度进行确定。煮利用差分库GPS长和视距法，可怎能分别获得芳1cm粮和爷5cm鸡的精度。因为障成像的滑坡面应积一般都大于广300m×2叼00m删，所以必须把循一些煮DEM震和正色摄影都算结合在一起，辨得到一幅完整近的滑坡图像。辽这种结合也会遥引起一些误差霉，大致是林2倘至畜5喊个像素。因而允，由该系统测列量的位移会比岭较大，误差条益线外面有甘5耐个像素，对应她的位移的绝对饼值是栗5~50cm升。这种系统的国主要优点是可休以用适合于滑灌坡速度的频率脖来获取数据，骑并且空间分辨舰率很高。线（四）固定相线机劳在飞行平台上域获得的数据，咳存在一个主要俯的问题：不能智获得绝对相同坐几何形态的图挡像，瞬时清晰微度要依赖于飞句行条件。建立苹DEM甩要求相机的位勇置和方向能够悬从寒GCP也计算得到。数况码相机安装在冤滑坡的前缘，撤并且以不变的融时间步长来拍史摄图像。如果矛这样的话，图岛像就具有了相制同的几何形态颗，并能够直接祸相关。相关性性的精度受几个据方面影响：问a匪）相关性的计迎算方法，零b壤）由于热变化隆造成的相机运咸动，鲁c兵）相机和滑坡示之间大气折射恳指数的改变，席d筝）光照的变化观。用亚像素的狠精度来实现相撤关性可以忽略贞影响摸a旬）。如果相机近被固定在一个超刚性架上，虏b归）就可以被避般免。实验表明怒，如果把一个衫焦距为呀22mm子的相机安装在方离滑坡演1km诱处，完c拴）造成的表面号位移能达到羞2育个像素。为了斤最小化这些不眨利影响，图像撞必须包括一个猫能够作为参考劈的稳定区域。钱因为稳定区内和没有位移，用畅相关方法计算灾的最大位移将追会给出不稳定鱼区误差的一个其上边界。为了百降低光照的影披响，只有对连阻续两天同一时背间获得的图像反进行相关分析摊，优先选择太喜阳高度最大时痛获得的图像。糊也可以对每年拣同一日照时间卧下获得图像进凳行相关分析，钟效果比较好。区另一个问题来劲自滑坡的大小绳和图幅宽的比蜓较。一般只对围滑坡的下部进剪行成像。这些亭方法也有固有罚的技术局限性爆。为了快速处衫理数据，图像汗传输系统必须谜与获得图像的激过程连接起来商。另一个问题书更理论化：如塞果没有用劫DEM饰，图像的精度乡就依赖于滑坡掏和相机的距离姓。还有位移要证用相关方法以美像素为单位来滑求取，不能用脂距离进行转化仗。如果有高空秋间分辨率的灶DEM男可用，那么就宴会绕开这个问参题。通过调节渣两次成像的间杂隔时间，对于岁很快和很慢的施滑坡，都可以没应用这种技术蜓。另一个严重旷的约束是地表城的变化，这种救变化必须足够倒小以保证还存扛在相关性。我承们把这种方法抵运用秋到屈“贺LaCla自pière夹”塌滑坡上。在滑婶坡前方大约缎1km越处安装了一个拣600伯万像素、镜头昼焦距为顿22cm络的数码相机。介因此，图像能接够包括滑坡的挂下部和在其东而北方向的一个圆稳定区域。每该30断分钟成一次像捧。得到了亦2004津年滚7她月屠22霜日到步2005厨年工9基月谣2刑日之间的位移店分布。因为相陷机固定在滑坡欺前方，所以位敲移主要发生在话图像的线性方填向上。滑坡的叶东部边界清晰众可见，还可以狠评价运动的空叔间变化。在植据被区，成像期居间地表状态的卸变化掩盖了位贺移分量。端（五）陆地三曲维激光扫描仪司成像意三维激光扫描当仪本质上就是阳一个计算三维胖空间内沿着已紫知轨道与目标桃点距离的测距嚼仪。它由一个裙放射二极管组拼成，能够以特彼殊频率产生激需光源。当脉冲篮以极快的速度苏放射出来时，溜扫描仪前面的暗旋镜将不同轨恋道的光线反射尸到一个垂直面全上。同时，整龟个扫描仪顶端沃在水平面上旋阁转，进而连续末收集数据（役Riegl腥，巩2004映）。这个系统宇与一个经过校询准并固定方向露的高精度数码午相机相连。本慢次研究所用的鹰系统是酱RIEGL同LMS-Z4执20i药激光扫描仪和梢Nikon蚕D100蛙数码相机。这程个完全便携式迫的系统能提供天地形（激光）夺和照片（照相进机），精度高乏于益1cm基（每百万州+慰/喝–饱1/20寺），分辨率高柏（根据激光扫流描仪与目标之售间的距离，实也际最大的角分眠辨率为触0.004平°夏）。为了能覆店盖较宽的面，侧必须把不同的碍图像组合在一框起。根据目标哥的后向散射条遵件，激光和滑躬坡之间的最大磁距离能够达到另800m谣。在潮湿的条驼件下，在由黑泊色泥灰土组成沟的滑坡上，这猜个最大距离会嫩小于助400m叮。这种技术被酬成功地应用在棋“收LaCla末pièr桐e晴”碍滑坡坡脚处面俱积为迷100m×1黎00m弯的范围内。在打2003戒年译7芝月、蹄2003叨年恼10拣月和役2004折年厉10羡月进行了三次属成像。植被的窑变化影响了数堤据质量，阻碍绸了我们用相关袜技术对这些相夕片进行分析。益不过由于高采衬样率（平均每企25cm惠2却一个点），煤10%习的点没有植被公覆盖，可以单桑独地建立辣DEM菊。再DEM蛙可以清晰地表家现滑坡的各种晶特征，例如弧轻形陡坡。最后剧计算多时差分摆DEM贼，反映滑坡上处部损耗和下部诞堆积的情况。四、结论姜根据暴露条件槽、滑坡的大小伞和速度，以及考研究目的