基于D-InSAR的东川城区周边滑坡灾害识别

东川地处世界深大断裂带,地质构造复杂、侵蚀强烈,区域内滑坡、泥石流与地震等地质灾害频发,主动防范困难.传统地表形变监测方法监测范围小、工作量大、效率低,难以实现大范围宏观连续性监测.InSAR技术在多个地区滑坡灾害监测中得到成功应用,而东川地区高差大、地表植被覆盖显著、人工地物稀少,两期SAR影像相干性低,不利于采用InSAR技术对地面形变进行监测.选取两景Sentinel-1影像,利用D-InSAR技术获取2019、2020年研究区地表形变监测信息,通过分析识别城区周边滑坡灾害点,并利用光学遥感影像对结果可靠性进行验证.实验结果表明:D-InSAR技术能够便捷地获取到东川城区周边大范围地区形变信息,能够对东川地区滑坡灾害进行有效识别.     

基于InSAR的济宁矿区沉降精细化监测与分析

针对矿区沉降监测的需求,分析了雷达干涉测量(InSAR)技术在济宁矿区沉降精细化监测中的应用.分析了InSAR技术在矿区沉降监测中存在的技术难点,建立了适合于矿区沉降监测的InSAR实用化数据处理流程及方法,提出了由粗到精的精细化监测策略.以济宁矿区为实验区,采用L波段的PALSAR(phased array type L-band synthetic aperture radar)雷达数据和双轨法差分干涉测量方法,构建了6个干涉对,获取了矿区的InSAR形变图,得到了多个由于地下采煤造成的沉降漏斗;对其中的葛亭煤矿进行了精细化分析与解译,生成了矿区沉降的等值线图及三维形变图;采用精密水准数据对InSAR测量结果进行了可靠性及精度的验证.结果表明:L波段雷达数据和双轨法差分干涉测量技术非常适合矿区大形变的沉降监测,其监测精度可以达到厘米级.     

融合D-InSAR和Offset-tracking技术的矿区沉降信息提取

矿区开采沉陷具有沉降速度快、量值大的特点,针对使用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术很难正确获取煤炭开采引起的地表下沉全盆地信息的问题,提出融合D-InSAR和Offset-tracking技术提取矿区沉降信息的方法。试验以陕西某矿52304工作面为例,分别采用D-InSAR和Offset_tracking技术提取了下沉盆地微小及大梯度形变信息,分析了D-InSAR中失相干问题和Offset_tracking的监测优势,最后将两者得到的结果进行融合,获取了工作面上方的时序形变图,实例中最大下沉处的相对误差为0.5%~7.3%。结果表明,Offset-tracking可以有效解决D-InSAR无法监测矿区大梯度沉降的问题,该方法可为矿区开采沉陷监测提供新的技术手段。     

InSAR技术在形变灾害监测中的研究进展

合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar,简称InSAR)应用于地面形变监测已经成为地质灾害研究的热点。介绍了InSAR的基本原理和数据处理流程,论述了InSAR技术的最新进展,结合国内外的应用和研究实例,指出了存在问题和应用前景。     

InSAR同震形变场及其在震源参数确定中的应用研究进展

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是20世纪70年代发展起来的一种空间大地测量技术,具有全天时、全天候、高精度、广域覆盖的优势,自20世纪90年代以来在地震地壳形变监测研究领域得到了广泛应用,对地震发生机理研究具有重要意义。尤其是InSAR技术观测的同震地壳变形结果可以为分析发震断层几何学特征和动力学机制提供重要约束。随着InSAR技术的发展,如何获取可靠、多维的同震形变场,构建更加真实的正反演模型,是利用InSAR技术研究地震震源参数的关键。首先,综述了利用InSAR技术获取同震形变场的研究现状,总结了InSAR技术获取同震形变场的优缺点、InSAR技术获取三维同震形变的现状; 接着,回顾了地震震源参数正反演模型及方法的研究历程,包括从简单的弹性半空间位错模型到接近真实地球介质的数值模型,分析了不同反演方法和先验约束对结果的影响; 最后,从同震形变场分离、自动化InSAR数据处理与震源参数反演等方面进行了展望。综上所述,InSAR技术获取的同震形变场具有大范围、高精度的优势; 随着精细地壳介质参数的逐步确定,联合地震学技术方法,InSAR技术可以反演确定比较准确的地震震源参数。     

基于WebGIS的形变监测成果管理与展示系统

随着空间对地观测技术在地表形变监测中的广泛应用,对形变监测成果管理与展示的需求日益增加。一方面,全球定位系统（Global Positioning System,GPS）和合成孔径干涉雷达（Synthetic Aperture Radar Interferometry,InSAR）等测量技术监测获取的数据量越来越大、类型越来越多,急需进行有效管理;另一方面,监测成果的展示效果需要更加直观和人性化。基于网络地理信息系统（WebGIS）的技术,通过OpenLayers地图框架和ASP.NET技术（Active Server Pages.NET Framework,ASP.NET）,采用依比例分级展示点云数据的方法可视化InSAR数据,采用依比例生成有向线段的方法可视化GPS速度数据;开发了形变监测成果在线展示系统,利用数据库技术规范了监测数据的存储,实现了变形监测成果的高效科学管理,提高了形变监测成果的展示、编辑、管理的效率。     

D-InSAR时序开采沉陷观测的干涉策略选优

为了更好地提取开采沉陷形变的动态演化规律,针对开采沉陷D-InSAR时序差分干涉测量,对比分析了二通加外部DEM和三通差分干涉测量4种模式的优缺点．结果表明,对于D-InSAR地表形变信息提取和时序分析,二通加外部DEM的InSAR干涉策略有致命缺陷,三通法差分较优;得出的采用“累积式”和“相邻重访周期式”相结合的干涉策略,可以提高可靠性,结果可以相互验证,是最优干涉策略．     

基于Sentinel-1A雷达影像的DEM提取方法

合成孔径雷达干涉测量是一种提取数字高程模型、探测地表形变的新技术,近年来已成为快速获取精确DEM的重要手段.以Sentinel-1A雷达影像为数据源,基于InSAR技术提取日本四国岛地区的DEM.结果表明,利用InSAR生成的DEM总体上符合该地区实际地形.基于InSAR技术的Sentinel-1A雷达影像反演DEM在日本四国岛地区是行之有效的.     

基于D-InSAR技术和SVR算法的开采沉陷监测与预计

针对传统开采沉陷监测和预计方法存在诸多缺陷且两者无法实现集成化的问题,提出了利用合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)进行开采沉陷监测,并将监测结果与支持向量回归算法(SVR)相结合进行开采沉陷动态预计,最终实现开采沉陷监测与动态预计的一体化.首先利用D-InSAR技术获取开采沉陷的影响范围与发展趋势;然后将监测结果作为SVR算法的训练与学习样本建立预计函数;最后在已建立预计函数的基础上采用滚动预测方法进行开采沉陷动态预计.以陕西省大柳塔矿某工作面为例,采用所提出的方法,使用13景TerraSAR-X雷达影像进行实验研究与分析.结果表明:D-InSAR监测结果能够很好地反映开采沉陷的影响范围与发展趋势,其开采沉陷的最大绝对和相对预计误差分别为19mm,5.4%.实验结果证明了该方法的可行性.     

金沙江下游永善段隐蔽性滑坡隐患综合遥感识别

隐蔽性滑坡隐患是金沙江下游最普遍的地质灾害发育形式,具有隐蔽性强、突发性强、高位远程运动等特点。近年来,特大山区隐蔽性滑坡灾害案件频繁发生,对人民的生命财产造成了极大威胁。如何突破传统地质灾害调查手段的局限性、滞后性,提前有效识别隐蔽性滑坡隐患并探索其发育特征,对指导中国西南地区防灾减灾、工程规划建设具有重大科学意义。本文选择金沙江下游永善段地质灾害高易发区,利用升降轨时序InSAR–光学遥感综合识别方法,精细识别区域性时序地表形变、隐蔽性滑坡隐患光学遥感信息,通过野外考察,深入探索隐蔽性滑坡隐患发育特征。研究显示：1）通过升轨时序InSAR技术识别隐蔽性滑坡隐患26处,降轨时序InSAR技术识别隐蔽性滑坡隐患28处,光学遥感识别隐蔽性滑坡隐患48处（与升降轨时序InSAR识别结果有10处重合）,合计识别滑坡隐患92处;对识别结果进行100%的野外考察,将升降轨InSAR和光学遥感识别结果划分为完全一致、部分一致、仅有光学遥感识别结果、仅有InSAR识别变形结果4种情况,识别准确率分别为82.86%、80.77%、75.00%和63.64%,总体识别准确率达78.26%,略高于目前国内滑坡隐患识别平均水平,验证了滑坡隐患识别的可靠性和有效性。2）通过对比分析综合遥感识别结果可知,InSAR技术和光学遥感的识别结果与二者的识别方式、影像成像条件、滑坡活动性关系密切,二者不能直接进行互检。3）通过分析滑坡发育特征可知,隐蔽性滑坡隐患发育规律随着地形地貌、地质条件的变化而变化,升降轨InSAR技术和光学遥感识别的隐蔽性滑坡隐患在地貌空间分布、地层岩性均存在一定差别。结果表明,综合遥感识别技术充分利用了升降轨InSAR技术和光学遥感识别方法的互补性,解决了隐蔽性滑坡隐患看不见、看不清、看不准的难题,提高了滑坡识别的准确率。     

基于InSAR技术矿区地表形变的监测

合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic apertture radar,简称InSAR)因具有全天候、连续获取信息和高空间分辨率的特点而被广泛应用于地学、海洋、资源探测及灾害监测等众多领域。在介绍InSAR技术获取地表形变信息基本原理的基础上,重点讨论InSAR技术在矿区地表形变监测中的的几个关键技术问题,包括SAR图像的获取和选择、SAR影像配准算法、水平地形效应的消除、相位解缠和数字高程模型的提取等,并结合国内外应用实例展望了发展前景。     

西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测研究进展

我国西南山区大型水电工程大量建设于金沙江、澜沧江、雅砻江流域,但是这些流域复杂的地层、岩性、构造、水文等地质条件导致水电工程库岸滑坡灾害分布广泛,多发频发。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术凭借其覆盖范围广、监测精度高、不受云雾遮挡等特点为水电工程库岸滑坡早期识别与监测带来了新的机遇,在近年来得到水电工程建设及库岸地质灾害防治相关领域的极大重视。基于此,对西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测的应用概况进行了梳理,从研究时间、研究内容、研究对象等多角度进行了分析; 对水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测技术的研究现状、研究热点进行了归纳与总结,揭示了以白鹤滩水电站为里程碑,水电工程库岸滑坡早期识别与监测目前已开始进入InSAR技术应用与研究的爆发阶段; 最后,探讨了水电工程全生命周期(蓄水前阶段、蓄水阶段、蓄水后阶段)对InSAR技术的不同应用需求与算法适用性。随着SAR数据质量提升与算法进步,InSAR技术必将常规化地参与到水电工程全生命周期库岸滑坡的识别与监测工作中,为水电工程库岸滑坡的早期识别、监测预警、触发机理研究及灾害防治等提供重要支撑,提升我国水电工程库岸滑坡地质灾害防治能力。     

采动覆岩活动规律的“空-地”监测技术

准确有效地掌握采动覆岩活动规律,已成为解决西部煤炭资源开发与生态环境损害矛盾的重要理论基础.本文围绕D-InSAR测量技术和氡气探测技术的工程应用两大方面对其国内外研究现状进行了概述,并指出了现有研究领域存在的不足之处.为此,从"采动地表形变+采动裂隙发育"的整体角度出发,提出了一种将"D-InSAR测量(空)"与"地表氡气监测(地)"二者融合的监测方法,形成了"空-地"一体化动态监测技术体系.在此基础上,论述了开展采动覆岩活动规律的"空-地"监测研究的内涵及预期目标;分析了该研究方向需解决的关键科学问题,主要包括低相干条件下D-InSAR影像高精度配准、覆岩采动裂隙介质中氡气运移数理模型及"采动地表形变-采动裂隙发育-工作面开采参数"三者动态耦合关系.     

miniSAR遥感卫星

miniSAR遥感卫星主要利用SAR卫星在复杂气象条件下的高分辨率成像和高精度形变测量能力,用于地区沉降监测、地质灾害监测、桥梁及建筑物形变监测等城市安全及应急领域,提升应急保障的数据支撑能力.miniSAR卫星分辨率高达0.5m,可清晰反映道路、江河、建筑、植被、车辆等地物特征,可更精细地观测城市各类建设要素、调查城市资源环境要素、掌握城市变化变迁要素,有效提升地质灾害预警能力与城市智慧化管理能力.此外,miniSAR卫星能够实现地面目标的毫米级沉降形变测量,长时间序列干涉形变测量精度5～7mm/a,可通过长期观测获取目标形变特征规律,对异常情况进行提前预警,实现建筑、桥梁、道路、边坡等目标的灾害预警预防.可用于地区沉降监测、地质灾害监测、桥梁及建筑物形变监测等城市安全及应急领域,提升应急保障的数据支撑能力.     

利用DORIS软件进行SAR差分干涉测量提取地震形变研究

合成孔径雷达差分干涉测量（D-InSAR）作为一种新型的空间测量技术,具有不受时间和空间的限制、对地物有一定的穿透性等传统测量所不可比拟的特点.它可以探测由地震、火山等引起的地表细微变化信息,精度可达厘米甚至亚厘米级,所以已得到较为广泛的应用.介绍了D-InSAR技术的基本原理,阐述了DOR IS软件进行SAR数据处理的步骤,最后以Bam地震为例提取了地震同震形变干涉图.     

基于D-InSAR技术的同震位移场反演及验证

差分干涉合成孔径雷达(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)技术在获取地震同震位移场中具有极大的潜力,但由于地震产生的同震位移场区域通常较大,难以获得地表对应区域的测量数据(如GPS、水准测量等测量数据)进行验证,使得对D-InSAR获取的同震位移信息进行精度检验比较困难.以2016年中国台湾省高雄市发生的6.7级地震为例,采用Sentinel-1 A升降轨数据,使用D-InSAR技术反演该区域的地震同震位移场信息,并采用典型特征点的升降轨数据的相关性、基于弹性半空间模型(Okada)反演的断层几何参数辅助验证D-InSAR反演结果的有效性.结果表明:升降轨反演结果的相关性较高,D-InSAR反演结果带入Okada模型模拟的位移场信息与以往研究结果基本一致;D-InSAR反演结果中,地震区最大抬升和沉降量分别为17.2 cm和15.6 cm,升降轨典型特征点形变量线性拟合的R2为0.9784,Okada反演的参数显示地震位于旗山断层和潮州断层的断裂带上,震源深度为14.59 km,发震机制为走滑逆冲断层.     

地面雷达在边坡形变观测中的环境影响校正

基于地面合成孔径雷达干涉技术的微变形监测系统(IBIS-L)是具有远距离、大范围、连续空间覆盖、实时监测能力的创新雷达.IBIS-L差分干涉测量中,易受大气扰动影响,严重影响测量精度.根据角反射器安置像素点强散射、高质量相位、高相关性的特点,结合泰森多边形分析法则和加权平均算法,提出了用邻近的角反射器安置点来校正观测墩所在像元大气扰动误差的方法.采集IBIS-L系统对水电站边坡为期几个月的连续监测数据进行了误差校正试验,得到了在雷达视线方向优于毫米级精度的形变结果,具有很好的可靠性、实用性和精确性.     

InSAR技术在地质灾害早期识别中的应用

我国川西地区近年来发生多次7.0级以上地震,诱发大量震裂山体。震裂山体有着高位隐蔽性特点,对灾区人民的生命财产造成了极大威胁。InSAR技术对于识别潜在崩滑地质灾害有着较好的应用效果,本文采用InSAR技术与地表专业位移监测方法对杂谷脑河左岸进行地质灾害识别。研究结果表明:通过InSAR技术识别出该区域存在3处变形体,其中黄泥坝子滑坡在2017年8月10日产生整体滑动,西山村滑坡仍在蠕滑变形,裕丰岩变形体(疑似滑坡体)为蠕滑变形;通过地表专业位移监测结果,显示西山村滑坡变形趋势与InSAR结果一致,验证了InSAR结果的合理性;西山村滑坡体失稳后堆积体运动演化过程具有阶段性特征,即加速滑移阶段、减速滑移阶段、渐进稳定阶段。     

一种基于GVF-Snake模型边界探测的相位解缠算法

针对矿区沉降监测中低相干和强噪声下出现相位不连续、条纹间断等导致的InSAR(Interferometric SAR)监测可靠性不高等问题,提出了一种基于GVF-Snake(gradient vector flow snake)模型干涉条纹边界探测的相位解缠方法.该算法利用GVF-Snake模型对沉降漏斗区的干涉条纹进行边缘检测获取干涉条纹的边界,对检测边界内的像元按照相关准则进行解缠绕,通过改进的中值滤波方法消除孤立点.以济宁矿区为实验区,采用日本ALOS PALSAR真实雷达数据进行矿区沉降监测以验证新解缠算法的有效性,利用两组实验数据分别采用基于GVF-Snake模型的边界探测解缠算法与最小费用流等其它5种解缠算法进行对比实验与分析.结果表明:所提算法在干涉条纹质量较好的情况下与其它解缠算法高度一致,以MCF(minimum cost flow)最小费用流解缠方法作为评价标准,新方法解缠精度可以达到±0.005 8rad;在干涉条纹间断、噪声影响严重的情况下,可以实现InSAR矿区沉降漏斗的正确相位解缠,从而保证InSAR矿区大量级沉降监测的可靠性及精度.     

基于D-InSAR技术的煤矿区开采沉陷监测

基于煤矿区地表沉陷的基本特征,论述了合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术的基本原理,阐述了利用该技术提取煤矿区地表沉陷数据的过程及处理方法;分析应用中存在的失相关等问题,提出解决方法并对获取的矿区地表沉陷变形值做进一步的分析,以期得到地表变形值在不同方向上分量值;最后得出结论:D-InSAR作为一种新的沉陷监测技术,在开采沉陷方面有着常规监测手段无法替代的优势,应用前景广阔.