基于克里金插值和Chan-Vese模型边界探测的InSAR相位解缠方法

相位解缠是InSAR技术测量高程中的重要步骤,相位解缠的精度直接决定InSAR测量的精度。目前常用的相位解缠方法的解缠精度易受低相干区域的干涉噪声影响,针对在低相干区域相位解缠不准确的问题,提出了基于克里金插值和Chan-Vese模型的相位解缠方法。该方法在低相干区域进行克里金插值,重新计算低相干区域的干涉相位值,高相干区的干涉相位值不变,生成新干涉图,使用Chan-Vese法提取出新干涉图的干涉条纹边界,按照一定的方法计算出跃变数,达到相位解缠的目的。选取西藏自治区班戈县某矿山为试验区,采用C波段的Sentinel-1A合成孔径雷达数据对的干涉相位图为试验数据,对所提出的相位解缠方法与Goldstein枝切法等其他5种方法的相位解缠结果进行了对比分析。研究表明：所提方法具有一定的适用条件,在相干性较高的区域,该方法与其他方法的相位解缠结果差异很小;在低相干区域跨越不超过2个干涉条纹块的情况下,相比于其他方法,由所提方法相位解缠结果反演出的高程与SRTM1数字高程模型之间的差异在合理范围内,说明该方法仍然适用,而在低相干区跨越2个以上干涉条纹块的情况下,该方法不适用。     

矿区沉降监测的InSAR质量图相位解缠方法

煤矿沉降区InSAR干涉图通常具有条纹密集、噪声大、残差点多等特点,传统相位解缠方法难以完全胜任。质量图相位解缠方法在展开此类干涉图相位时比较稳定。不同的质量图指标大多单方面偏重时间 相关或空间相关,往往导致解缠效果不理想。提出了一种融合相位导数变化和相关系数的新质量指标,既考虑像元间的时间相干性又兼顾其空间相似性,较适合于矿山沉降区InSAR相位解缠。一组模拟的高山地形干涉 图相位解缠结果表明,相较于相位导数变化和相关系数指标,新的质量指标可提高解缠精度,避免大误差累积。一组地物覆盖复杂、噪声较大的实测矿区沉降干涉图的解缠结果表明,新的质量指标较可靠,可有效避 免高质量区域误差累积。     

InSAR相位解缠质量对比评价分析

合成孔径雷达干涉测量(In SAR)是通过干涉图的相位信息获取地表的三维信息的技术。InSAR相位解缠在In SAR数据处理过程中起着关键性作用。文中利用最小费用流相位解缠算法及改进的最小费用流相位解缠算法,通过质量评价指标对相位解缠质量进行分析比较。实验结果表明:改进最小费用流算法的解缠精度优于最小费用流算法,但是解缠的效率变慢。     

InSAR图像的梯度自适应滤波方法

干涉合成孔径雷达三维成像技术是最近十几年来非常活跃的研究领域,其一般理论日益成熟,应用前景颇为看好。在研究InSAR干涉纹图噪声来源、特性和相位的统计特性的基础上,研究了InSAR干涉纹图梯度自适应滤波的原理、方法、步骤,在此基础上,提出并实现了根据梯度变化寻找条纹,对条纹统一赋值这种梯度自适应滤波的改进方法。实验结果表明所提出的干涉纹图噪声抑制方法比较有效地抑制了干涉图中的相位噪声,保留了干涉图中的边缘细节信息,达到了比较好的滤波效果。     

改进的Goldstein相位解缠算法

二维相位解缠是SAR干涉测量的关键和难点,文中通过对Goldstein枝切算法的研究和分析,针对它存在的缺陷,即枝切线容易形成闭合环或贯通干涉图而形成许多无法相位解缠的孤立区域,利用Prim算法改进了枝切线的连接策略,减少了孤立区域,有效地改善了解缠结果。     

自适应伪相干值改进的InSAR干涉图Goldstein滤波算法

In SAR技术作为当前反演DEM及变形监测的重要手段之一,其干涉图的滤波效果将直接影响着最终获取结果的精度。在In SAR干涉相位图滤波算法中,Goldstein滤波是一种最经典的频率域滤波算法。针对其滤波参数选取的不确定性及全局不合理性问题,提出了一种自适应改进的Goldstein干涉图滤波算法。该算法将自适应伪相干值作为滤波参数,使其能够进一步凸显干涉图的质量,对于干涉图质量较好的部分进一步减弱滤波程度以更好地保留相位信息,对于干涉图质量较差的部分进一步增强滤波程度以有效抑制相位噪声。采用Terra SAR-X/TanDEM-X数据对改进滤波算法进行了定性及定量分析,结果表明:改进滤波算法在噪声抑制及相位信息保留方面相对于Goldstein算法及其改进算法具有明显的优势;此外,枝切树相位解缠及DEM反演分析也进一步验证了改进滤波算法的可靠性。     

基于空间插值方法预测煤层瓦斯含量

为了弥补线性回归方法对矿区瓦斯含量预测精度不高的缺点,提出了在样本较为丰富的区域采用空间插值的方法预测瓦斯含量,并针对样条插值、克里金插值、反距离权重插值及线性回归4种方法的瓦斯含量预测精度进行了对比研究。研究结果表明,克里金插值方法对插值实验所在矿区最为适用,可较好地提高矿区瓦斯含量预测准确性。     

基于InSAR技术的煤矿区数字高程模型的建立

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是一种获取矿区数字高程模型(DEM)的新技术。基于煤矿区地表形变的基本特征,在介绍雷达干涉测量高程模型的基础上,叙述了利用InSAR技术建立数字高程模型的方法和过程,并对影响数字高程模型精度的因素进行了定性分析。     

Insar数据处理中相位解缠算法综述

相位解缠是合成孔径雷达干涉测量(Insar)数据处理流程中的关键环节,相位解缠成果的好坏直接影响着DEM的质量。故相位解缠是Insar变形监测的重点及难点,如何选取最优的相位解缠方法一直是广大学者争议的话题。目前为止,相位解缠方法主要有路径跟踪、最小二乘、最优估计算法,文中对这些方法进行归纳总结,并分析优缺点及适用范围。     

顾及相位误差改正的InSAR形变监测研究

利用InSAR监测地表形变时,大气延迟、轨道趋势等相位误差是限制其精度的关键。文中给出了InSAR相位误差改正方法,并以西安地区的差分干涉测量为例,验证了方法的有效性。试验结果显示:InSAR形变结果与GPS的差异的均方根由改正前的24.4 mm/a降至改正后的10.8 mm/a,干涉测量精度提高了约56%。     

InSAR测量技术在矿区地表沉降监测中的应用

为了探讨InSAR测量技术在矿区进行地表沉降监测的可行性,首先采用传统的GPS测量矿区的地表沉降情况,并获得GPS地表沉降监测数据,然后采用瑞士的GAMMA软件处理矿区的主辅两景InSAR影像,通过相位解缠等操作最终得到矿区地表的沉降图。以淮北某矿区一个工作面的地面观测数据为例,通过仿射变换进行坐标转换把地面上GPS观测点转换到对应的InSAR栅格数据阵列中,对比分析二者的观测数据,可以发现InSAR监测结果与GPS观测结果具有一致性,能够满足矿区地表沉降监测的精度要求。     

基于D-InSAR技术的公路采空区变形监测

利用某高速采空区的ALOS卫星6景PALSAR数据,采用二轨差分干涉处理的数学模型,在完成图像的配准、重采样、去除地形相位、滤波和相位解缠之后,获取了高速公路采空区D-InSAR条带变形时间序列,并与实测数据进行了比较,将InSAR数据进行改正,结果显示D-InSAR用于公路采空区变形监测是可行的,具有广泛的应用前景。     

融合概率积分模型与D-InSAR的开采沉陷预计

矿区地表植被多,开采沉陷速度快、量值大,所产生的地质灾害较一般性的地表沉陷严重,极易使得2景SAR影像失去相干性,造成解缠错误。针对矿区SAR影像相干性较低、下沉盆地中央相位值易丢失的情况,结合合成孔径雷达干涉差分技术（Differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR）和基于遗传算法的概率积分模型,提出了一种矿区开采下沉盆地预计方法。以该方法利用矿区下沉盆地边缘一定数量的相干系数较高且下沉较明显的D-InSAR监测值和下沉盆地中央最大下沉点与拐点附近的少量观测值对某矿II3720工作面进行试验,首先利用概率积分模型反演概率积分法预计参数并采用遗传算法进行多次优化,然后利用得到的参数对该工作面下沉盆地进行模拟预计,结果表明：通过该方法得出的下沉盆地参数及下沉值与实测值较接近,有助于弥补由于矿区SAR影像干涉效果不佳而导致的预计精度不高的不足,通过少量的观测数据可较为有效地预计矿区下沉盆地,对于提高矿山开采沉陷监测与预计的精度有一定的参考价值。     

矿区InSAR DEM精度的影响因素分析

利用InSAR技术获取矿区DEM成为最近几年的研究热点,研究人员并逐渐从开始的理论研究转为实际应用。但由于SAR系统的测量方式(侧视成像),以及矿区的特殊地表情况,导致影响其测高精度的因素很多。从InSAR测高的原理出发,利用误差理论知识,分析了测高精度的相关误差源,推导出了测高精度与相位误差、基线长度、基线倾角的关系,并做出了误差传播曲线,得出了彼此之间的影响规律;同时根据矿区开采沉陷变化特征分析了地形特征对测高精度的影响规律,最后得出矿区开采沉陷变化引起的地形坡度变化对InSAR测高精度的影响具有明显的分区性。     

克立格插值法在矿井生产中的应用

依据克立格插值法在张集煤矿某工作面基岩面标高实际控制应用情况,分析了影响控制精度的各因素,为勘探各阶段合理布置钻孔提供理论指导。同时采用交叉验证与采样验证相结合的方法,对不同控制方案的控制精度进行评价,确定合理的评价方案。     

PSO优化算法在尾矿库空间预测中的应用

由于尾矿库的空间变异特殊性,传统的插值法预测精度不高,误差很大。为解决这一问题,考虑到粒子群算法在求解非线性问题时具有更强的全局搜索能力、并行性和多样性、适应性和自适应性,提出了一种基于粒子群算法优化Kriging模型来拟合尾矿库内部参数数据的克里格空间预测算法,旨在提高尾矿库内部参数信息的拟合精度,减少误差。为验证改进算法的有效性,采用多种预测评价指标进行分析,并与传统Kriging进行交叉验证分析,确定优化算法的可靠性。结果表明：相比于传统的加权最小二乘法拟合法,采用PSO算法拟合 Kriging 模型参数时,内摩擦角平均误差率降低了23.36%,黏聚力平均误差率降低了8.45%,证明算法可行和有效。     

基于相干目标短基线InSAR的矿业城市地面沉降监测研究

针对煤矿区非线性地表沉降特征,探讨了相干目标短基线InSAR用于矿业城市地面沉降监测研究的方法与效果。该方法以相干目标短基线差分相位时序分析为技术核心,综合相干系数阈值法和振幅离散指数最大化提取有效相干目标,以此构建相干目标Delaunay三角网,进而分析相邻目标的时序相位差,根据差分相位构成中各分量的时空特性,对短基线条件下干涉相位序列进行逐个分离,最终获取地表下沉速率和下沉累积量。以唐山市为例,选用2004-2010年27景ENVISAT ASAR 影像进行分析,查明了唐山市城区地面沉降量及其空间分布特征,最大年沉降速率达到-46.8 mm/a,主城区沉降速率普遍低于-11 mm/a。连续动态监测也显示了矿区开采沉陷不同阶段的地面沉降特征。