多时相SAR振幅信息的大量级沉陷区识别研究

针对传统雷达差分干涉测量技术(DInSAR)无法利用相位信息识别矿区大量级沉降区域地表活动信息的问题,本文采用时序振幅分析方法,对16景Sentinel-1A的振幅数据进行多时相处理,提取了2017年5月13日至2018年2月25日开采沉陷区地表后向散射系数。通过建立研究区后向散射系数分析模型,分析了开采活动过程中地表后向散射系数时序变化特征,发现地表后向散射系数由工作面外边缘至工作面中心逐渐增大,在工作面中心区域变化剧烈;通过对比分析工作面走向和倾向地表特征观测点的沉降速率与后向散射系数的关系,发现两者在开采沉陷过程中平均相关系数r大于0.8,具有较强的相关性。实验结果表明,利用沉陷区地表后向散射系数能较好地分析地表动态沉降速率规律,是识别大量级沉降区域地表活动剧烈程度的指标,为矿区地表变形提供了新的分析手段,具有良好的应用前景。     

干涉SAR模拟器通道幅相特性实时校正方法

干涉SAR模拟器是构建单航过InSAR系统地面半实物仿真系统的重要地检设备,模拟器通道幅相非理想特性会影响对干涉性能的准确评估.研究了基于实时滤波校正模拟器通道幅相特性的方法:采用相关加窗处理从闭环数据中提取通道幅相特性,提出了复Remez算法和遗传算法相结合的方法设计复FIR滤波器系数,采用FPGA实现高数据率数据的实时滤波.通过实时校正将模拟器通道间幅相一致性误差峰峰值从1 dB/10度量级提高至0.1 dB/1度水平,半实物试验验证了本文实时校正方法的有效性.     

一种新的InSAR相位解缠算法

干涉相位解缠直接影响到干涉合成孔径雷达(InSAR)高程测量精度,是InSAR处理及其重要的一步。文中在研究了最小二乘法相位解缠的基础上,提出了一种基于解缠相位误差迭代补偿的加权最小二乘法。首先,采用加权最小二乘法得到相位解缠的初值,然后,再通过对解缠误差相位的迭代补偿,对解缠效果进行优化。另外,针对迭代次数的合理选择,还设计了一种迭代机制,避免了迭代次数过多引入的补偿冗余和迭代次数过少导致的补偿不足。相比最小二乘法,该方法通过加权处理对相位噪声的全局影响进行了约束;通过误差迭代补偿进一步大大提高了解缠精度。仿真试验结果表明:文中所提方法具有优越性。     

一种新的InSAR合成相位展开算法

提出一种新的InSAR二维相位展开方法。该合成算法充分利用了枝切法和有限元方法的优点。方法的核心是确定相位可靠区域与不可靠区域,有效避免了相位误差从不可靠区域向可靠区域的传递,保证了可靠区域相位展开结果的精度,较大程度上提高了整体的相位展开结果精度。仿真数据实验结果验证了这种合成算法的有效性。     

Effect of digital elevation models on monitoring slope displacements in open-pit mine by differential interferometry synthetic aperture radar

Displacement monitoring in open-pit mines is one of the important tasks for safe management of mining processes. Differential interferometric synthetic aperture radar (DInSAR), mounted on an artificial satellite, has the potential to be a cost-effective method for monitoring surface displacements over extensive areas, such as open-pit mines. DInSAR requires the ground surface elevation data in the process of its analysis as a digital elevation model (DEM). However, since the topography of the ground surface in open-pit mines changes largely due to excavations, measurement errors can occur due to insufficient information on the elevation of mining areas. In this paper, effect of different elevation models on the accuracy of the displacement monitoring results by DInSAR is investigated at a limestone quarry. In addition, validity of the DInSAR results using an appropriate DEM is examined by comparing them with the results obtained by global positioning system (GPS) monitoring conducted for three years at the same limestone quarry. It is found that the uncertainty of DEMs induces large errors in the displacement monitoring results if the baseline length of the satellites between the master and the slave data is longer than a few hundred meters. Comparing the monitoring results of DInSAR and GPS, the root mean square error (RMSE) of the discrepancy between the two sets of results is less than 10 mm if an appropriate DEM, considering the excavation processes, is used. It is proven that DInSAR can be applied for monitoring the displacements of mine slopes with centimeter-level accuracy.     

天地一体化地物变化监测与风险评估

外力破坏和地质灾害是威胁油气管道安全的两大隐患,传统的人工巡检和地基传感器监测方式存在一定的局限性。本文基于高分辨率卫星光学影像,通过利用多学科交叉、多领域前沿科技融合技术,深入分析和研究高分辨率遥感影像特点,研究多种优化的变化检测算法,构建了集多种算法于一体的自动变化检测软件,解决了管道沿线施工变化情况和工程车辆的自动检测,另外,该技术还可用于对高后果区内建筑物的变化进行定期统计更新。同时,本文基于星载合成孔径雷达(SAR)影像,采用InSAR方法分析了管道沿线的地质形变,并辅以卫星光学影像、气象、地基传感器、水文、地质等多源数据,建立基于卫星遥感的空天地一体化地质灾害监测体系和技术识别方法,实现地质灾害的天地一体化综合识别与预警。     

川藏高速巴塘-芒康段地质灾害遥感综合早期识别研究

G4218高速公路所处的巴塘-芒康段位于金沙江河谷至高原的过渡带,新构造活动强烈、岩体破碎,地质灾害问题非常严重,其修建和维护面临着巨大的难题。传统地面地质调查手段在选线和地灾评价方面面临诸多困难,从而无法给线性工程的规划建设提供合理的理论依据。利用光学遥感对地质条件形态解译与InSAR变形观测的技术相结合,有望能高效、准确的调查区域内地质灾害及揭示其发育规律,为可能出现的施工难题提供地质依据。本文根据青藏高原高山峡谷区特殊的地质条件总结了该区域常见的地质灾害,并针对这些灾害结合遥感技术制定了公路遥感综合识别技术方法。利用该方法对巴塘-芒康段进行灾害调查,充分掌握了光学遥感目视解译技术与InSAR技术的使用,再辅以野外地质调查、GIS空间分析、工程地质类比等工作,获得了一些知识：(1)研究区内光学目视遥感解译固有地质灾害670处,结合四种SAR数据的InSAR技术解译活动地质灾害数量220处,对线路可能产生直接不利影响的地质灾害共72处;(2)研究区不同类型地质灾害的发育规律随着地形地貌、地质条件和地质灾害等的变化存在较大差异,可将其划分为金沙江宽谷段、垄曲窄谷段、日荣深沟段、灵芝河切割段、芒康平缓段以及拉乌山坡降段六个段,为预设线路的调整设计提供了地质依据;(3)光学遥感解译结果和InSAR解译结果并非完全一致,二者不能直接进行互查工作;(4)综合遥感技术方法的使用在青藏高原高山峡谷区的公路建设中具有普适性,它充分利用了光学遥感解译技术和InSAR变形观测技术的互补性,在节约时间成本的基础上,对区域的地质灾害发展情况有更了全面的了解。     

机载毫米波InSAR技术测制3D产品精度分析

文中介绍了机载毫米波InSAR地形测绘的原理与方法,并通过试验研究,分析了机载毫米波InSAR技术测制的3D(DEM、DOM、DLG)成果的平面精度和高程精度。讨论了影响DEM高程精度和DLG平面精度的因素。试验表明采用我国自主研发的机载毫米波InSAR系统测制的3D成果,满足1∶5000国家规范的精度要求。     

被动微波遥感数据超分辨率增强与混合像元分解研究综述

星载被动微波遥感数据以其全天候、穿透性以及不受云干扰等特点,在全球变化研究领域取得了广泛的应用,然而其较低的空间分辨率,限制了后期地物参数的反演精度。对国内外被动微波遥感数据空间分辨率提高方法进行介绍,重点介绍了基于图像处理技术的超分辨率增强和混合像元分解方法。通过对两类方法的介绍和评价,展望被动微波遥感数据混合像元分解方法的研究前景。被动微波遥感数据空间分辨率的有效提高,可以为更多的研究和应用领域服务。     

基于联合像素模型和WAVES的频InSAR相位融合

提出了一种基于联合像素模型和信号子空间加权平均方法(weighted average of signal subspaces,WAVES)的多频带InSAR自适应相位融合方法.首先,采用联合像素模型对各频带InSAR信号建模,然后,借鉴WAVES的思想对多频带信号子空间进行聚焦和加权,获得通用协方差矩阵,最后,利用窄带估计方法估计出绝对干涉相位.该方法可以在图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下获得稳健的干涉相位估计性能,仿真数据和SIR-C实际雷达数据验证了此方法的有效性.