本研究由西班牙奥维耶多大学地质系的José Cuervas-Mons、María José Domínguez-Cuesta和Montserrat Jiménez-Sánchez共同完成，论文题为“Potential and Limitations of the New European Ground Motion Service in Landslides at a Local Scale”，发表在学术期刊*Applied Sciences*上，于2024年9月3日正式发表。
一、 研究背景
滑坡是全球范围内最严重的地质灾害之一，对人类社会和经济造成重大影响。在西班牙阿斯图里亚斯地区，滑坡尤为频发。传统上，滑坡评估依赖于现场勘查和地貌学证据，现代技术则引入了合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar， InSAR）等技术，能够大范围、高精度地监测地表形变。欧洲航天局推出的欧洲地面运动服务（European Ground Motion Service, EGMS），基于哨兵一号（Sentinel-1）卫星的A-DInSAR（高级差分合成孔径雷达干涉测量）数据，为全欧洲提供了免费、系统性的地表形变监测产品。尽管EGMS已在区域和大陆尺度上得到应用，并显示出在矿业沉降和基础设施监测等方面的潜力，但其在局部尺度（尤其是滑坡监测方面）的应用潜力与局限性，特别是在缺乏现场仪器数据情况下的验证，仍有待深入探讨。
因此，本研究旨在评估EGMS在局部尺度上探测和监测滑坡的能力与局限。具体目标是：通过结合地貌学方法、建筑物损害调查和降雨数据分析，对EGMS在西班牙阿斯图里亚斯地区的拉米埃拉（La Miera）古滑坡的监测结果进行空间和时间上的验证，从而为在没有原位仪器数据的情况下，如何有效利用和解读EGMS产品提供方法论参考和实践范例。
二、 详细工作流程
本研究采用了多学科交叉的研究方法，工作流程主要分为四个核心步骤，紧密围绕EGMS数据的下载与分析展开。
第一步：EGMS数据获取与分析 研究人员从EGMS平台下载了覆盖研究区域（2015年至2021年期间）的四套Sentinel-1 A-DInSAR数据集。这包括： 1. L2B级别的升轨（Track 001）和降轨（Track 052）数据，这些数据提供了卫星视线方向（Line of Sight, LOS）的形变速率和时间序列，具有哨兵一号的全分辨率。 2. L3级别的水平（东西向）和垂直分量数据，这些数据是通过分解校准后的LOS数据得到的，分辨率为100米网格。 下载后，所有数据被导入地理信息系统（GIS）环境中进行管理和分析。研究定义了±4.0毫米/年作为活动测量点（Measurement Points, MP）的阈值（基于LOS速度的标准差），用于识别不稳定区域。重点分析了LOS速度、东西向水平速度以及累积位移时间序列。
第二步：详细地貌填图与活动证据识别 为了从空间上验证EGMS探测到的形变，研究进行了高分辨率（1:5000比例尺）的地貌填图。此步骤包含两部分： * 影像解译：利用西班牙国家地理研究所提供的1956年至2021年的多期正射影像和2021年的激光雷达（LiDAR）数据，在GIS环境中识别滑坡边界、主/次陡坎、堆积体、流动沉积物等微地貌特征，并寻找运动迹象（如张裂缝）。 * 野外实地调查：于2023年9月进行，旨在验证和细化影像解译结果。调查团队实地踏勘了EGMS数据显示有变形的区域，记录了诸如道路裂缝、坡面蠕动、不稳定沉积物等直接的地貌活动证据，并更新了滑坡的精确边界。最终，绘制了包含最新活动特征和滑坡界限的详细地貌图。
第三步：建筑物损害编录 在野外调查期间，研究人员对滑坡影响范围内的洛斯坎波斯、拉米埃拉和埃尔瓦耶三个村庄的所有建筑物进行了系统的损害调查。他们采用Cooper（2008）提出的分类方案，将滑坡或沉降引起的结构损害分为7个等级（1-极轻微至7-完全倒塌）。调查记录了每栋受损建筑的损害等级和具体特征（如裂缝宽度、长度）。这些损害数据随后被与EGMS在相应位置测得的形变速率进行关联分析，以建立地面运动强度与地表建筑物响应之间的空间对应关系。
第四步：降雨数据收集与关联分析 为了从时间上验证EGMS监测到的位移动态，研究收集了距离滑坡仅约2.2公里的波拉-德莱纳气象站的日降雨数据（2015年1月至2021年12月）。研究人员将降雨时间序列（特别是强降雨事件）与EGMS获得的位移时间序列（主要是降轨LOS位移时间序列和水平位移时间序列）进行了详细的比对和统计分析。目的是识别位移加速期是否与特定降雨事件或降雨集中期在时间上吻合，并计算两者之间的相关系数，以定量评估降雨对滑坡活动的触发作用。
三、 主要结果
研究在拉米埃拉滑坡区取得了系统的发现，综合验证了EGMS数据的有效性和应用边界。
1. EGMS揭示的形变特征： * 空间分布：降轨数据和水平分量数据成功探测到了显著的地表形变。最大LOS速度为-11.6毫米/年（负值表示远离卫星，即向下坡方向运动），最大东西向水平速度为-7.9毫米/年（负值表示向西运动）。这些活跃的测量点主要集中在洛斯坎波斯村、拉米埃拉村西侧以及位于滑坡后缘的埃尔瓦耶村。而升轨数据和垂直分量数据则显示该区域基本稳定，形变值很小。这表明滑坡运动具有明显的方向性，主要是向西（下坡方向）的水平运动，垂直分量很小，这与滑坡坡向和基岩产状相符。 * 时间演化：从降轨和水平位移时间序列可以看出，2015年至2021年间，滑坡体累积位移呈线性增加趋势，最大累积位移分别达到-44.7毫米和-41.9毫米。时间序列显示存在明显的位移加速期和随后的恢复/稳定期，呈现出脉动式的活动特征。
2. 地貌与建筑物损害验证： * 空间一致性：详细的野外填图更新了滑坡边界，并识别出多个活动的地貌单元，如蠕变区、流动沉积物和次生陡坎。最重要的是，EGMS探测到显著形变的区域（洛斯坎波斯西侧和埃尔瓦耶村），恰恰是野外观察到明确活动证据的地方。例如，在洛斯坎波斯西侧，EGMS测得-7.1至-7.9毫米/年的LOS速度和-7.2毫米/年的西向水平速度，而该处的建筑物（建于1941年）出现了等级为3（中等）和4（严重）的损害，表现为厘米级宽度的裂缝，且道路和墙体上存在明显的张裂缝。 * 损害与形变速率关联：在埃尔瓦耶村，四栋出现等级3损害的建筑物（裂缝宽度1-5厘米）对应着EGMS测得的最高形变速率（最大LOS速度-11.6毫米/年，水平速度-7.2毫米/年）。相比之下，滑坡体上其他在1970年代至2010年代建造的较新住宅区，尽管EGMS也探测到了一定的形变速率（-9.7至-4.0毫米/年），但并未观察到明显的结构损害。这可能与不同年代的建筑标准差异有关。这些发现强有力地证明了EGMS数据与地表实际发生的、可观测到的地质过程和工程效应在空间上高度相关。
3. 降雨触发的时空关联： * 定量对应关系：将位移时间序列与日降雨记录对比，发现了非常清晰的关联模式。位移加速期总是与强降雨事件或连续的降雨期在时间上重合，而位移恢复或稳定期则对应着少雨期。例如，2021年1月至8月的位移加速期与2020年12月至2021年6月的多次强降雨（日降雨量30.8-40.4升/平方米）同步。在水平位移时间序列中，识别出的四个主要位移加速期（如2018年10月至2019年4月、2019年11月至2020年1月等）均与特定的强降雨事件相对应。 * 统计显著性：计算得到的位移加速期与对应降雨事件之间的相关系数（R²）在0.45到0.91之间，显示出中等到高度的相关性。这从统计学上证实了降雨是该滑坡活动的主要触发因素，同时也表明EGMS捕捉到的毫米级位移动态能够可靠地反映滑坡体对降雨入渗的水文力学响应。
四、 结论与价值
本研究得出以下核心结论： 拉米埃拉滑坡被确认为一个活动的、复杂的、运动速度极慢（<16毫米/年）的古滑坡，其运动以西向水平位移为主。EGMS被证明是一个强大的工具，能够在局部尺度上有效探测和监测此类滑坡的活动。研究创新性地提出并实践了一套多学科验证框架：在缺乏原位仪器数据的区域，可以通过“地貌学证据和建筑物损害调查”实现对EGMS探测结果的空间验证，通过“高分辨率降雨数据分析”实现对EGMS位移时间序列的时间验证。 这套方法为地质灾害研究者，尤其是那些在偏远或监测设施薄弱地区工作的研究者，提供了一种经济、可靠地利用免费遥感大数据（EGMS）进行滑坡识别、评估和初步监测的可行路径。
五、 研究的亮点
六、 其他有价值的内容
研究在讨论部分对未来的研究方向提出了建议，包括：在EGMS数据空白区或需要更高精度监测的部位，可考虑布设人工角反射器；可结合无人机摄影测量获取高分辨率地形变化来补充解释滑坡机制；可使用其他专业InSAR处理软件（如StaMPS）对数据进行再处理以作交叉验证；以及考虑引入GNSS或传统测量技术进行点位精度校验。这些建议为后续研究提供了清晰的技术路线图。
这项研究是一项出色的应用示范，它架起了新兴的、面向大众的卫星遥感监测服务（EGMS）与传统的地质学、地貌学和工程地质学实地调查方法之间的桥梁，显著提升了我们利用公共数据资源进行地质灾害识别与评估的能力和信心。