基于双阈值法的地基合成孔径雷达影像永久散射体选取方法研究

为了有效探测地基合成孔径雷达(GB-SAR)干涉测量中的永久散射体(PS),该文利用GB-SAR影像具有高相干性特点,基于以往雷达影像PS点选取理论提出一种平均相干系数阈值与振幅离差指数阈值的“双阈值法”自动探测法,并对阈值参数进行优化,以挑选出GB-SAR影像中精确可靠的PS点.经过实验验证,证实了该方法是有效可靠的,并得到大量数据,比少量数据选取PS点更有效、可靠.     

GBInSAR隔河岩大坝变形监测试验

为解决传统大坝变形监测方法仅能获取点变形信息,且监测周期长、劳动强度大等问题,将地基合成孔径雷达干涉(GBIn SAR)变形监测新技术用于大坝变形监测。分析GBIn SAR变形监测系统及其成像特点,建立利用稳定参考点进行大气校正的数学模型,并应用于清江隔河岩大坝监测。结果表明:在距离1 300 m处大气扰动误差可达85 mm,雷达视线向大气扰动是影响GBIn SAR变形监测精度的主要因素;消除大气影响后GBIn SAR监测的坝体变形速率与垂线监测结果一致;大坝表孔泄水闸变形明显大于坝体变形,且随水位上升变形量增大。     

附加约束条件短基线DInSAR法及其应用

短基线合成孔径雷达差分干涉(DInSAR)法利用具有较短空间基线的SAR影像对生成干涉图,提取地表高相干区域,获取高时间和空间采样率的地表形变场,但该方法没有考虑地表形变的先验信息,需要应用奇异值分解(SVD)分解获取相位平均速率的最小范数最小二乘解.在分析短基线DInSAR法基础上,对地表形变相位速率附加约束条件,提出一种附加约束条件短基线DInSAR新方法,该方法不需对系数矩阵进行奇异值分解,可直接求解模型参数的最小二乘解.利用南京地区从1996年到2000年间8幅SAR影像生成的13幅差分干涉图提取的地表沉降结果证明了新方法的有效性.     

基于GBInSAR技术的微变形监测系统及其在大坝变形监测中的应用

研究基于地基合成孔径雷达干涉技术的微变形监测系统(IBIS-L)的组成及关键技术,并与TCA2003全站仪进行变形监测精度对比。大坝变形监测试验研究表明,该系统能以优于毫米级精度实现大坝高空间分辨率以及连续的变形监测。     

SAR影像配准中控制点粗差剔除方法研究

复数影像配准是雷达干涉测量中的关键步骤之一,而配准中选取的控制点往往存在粗差,影响配准精度。分析了SAR影像配准时控制点粗差产生的原因,提出了方差因子检验和Baarda数据探测法剔除控制点粗差的方法,建立了基于可靠控制点计算影像纠正的几何变换模型。利用ENVISAT卫星ASAR图像对所提方法进行了验证,结果表明,影像配准的精度达到了0.1像素,粗差剔除后SAR影像配准精度有明显提高。     

考虑可视性的双轨SAR库岸滑坡识别与监测

针对高山峡谷地形中SAR影像的几何畸变问题，提出一种考虑可视性的双轨SAR库岸滑坡识别方法，基于该方法对卡拉水电站坝址上下游15 km范围的7处潜在滑坡体进行监测。结果显示，4处滑坡体基本稳定，3处滑坡体不稳定，识别结果与现场勘测一致，且另发现1处新的不稳定滑坡体；InSAR与GPS监测方法得到的下马鸡店滑坡体变形趋势一致，不稳定的GPS测点均分布在该方法识别的高形变区域，而InSAR方法的监测范围更全面，可指导现场GPS测点布设；同一滑坡体不同位置加速变形的影响因素不同，海拔高的位置更容易受降雨量的影响。     

基于PS方法的地基SAR在大坝变形监测中的应用

大坝变形监测是大坝安全监测的一项重要内容。该文详细阐述了运用基于地基SAR的IBIS-L系统测量微小形变的基本理论,简明论述了PS-In SAR技术及其优势。以湖北隔河岩大坝采集的60幅地基SAR影像作为实验研究对象,提出一种基于热信噪比、估计信噪比、相干系数、相位稳定性四个参数的PS点选取方法。运用PS法在坝体上选取了18个特征点,通过对特征点视线向位移随时间变化情况进行分析,得出坝体结构稳定的结论,通过实例验证了IBIS-L系统在大坝位移监测领域的广阔前景。     

永久散射体差分干涉测量和小基线集技术在常州地面沉降分析中的应用

当前大中型城市普遍存在地面沉降的现象,地面沉降会给城市建筑、基础设施、地下空间建设等带来巨大的威胁,从而给人民群众生产、生活及生命安全带来隐患.为了可以及时预防城市地面沉降带来的灾害,该文采用较为前沿的永久散射体差分干涉测量(PS-InSAR)和小基线集(SBAS)技术分别对常州市武进区的地面进行沉降监测,分别得到了武进区的主要沉陷区分布图和沉降值大小.最后结合当地水准数据得到PS-InSAR与SBAS技术的平均误差均小于2.3mm/a,均方根误差小于4.4mm/a,从而证明了PS-InSAR与SBAS技术监测该地区的地面沉降精度达毫米级是可行的,两种技术都可以应用到城市地面沉降监测中.     

PSI技术应用于防波堤沉降监测研究

防波堤工后稳定性监测是其安全运行的关键,需大量的实测数据进行分析评估,而水准测量和GPS等传统测量方法需耗费大量人力物力,且仅能提供稀疏的点状沉降数据。PSI技术通过雷达传感器和地面目标(如人工建筑物、道路和其它基础设施)之间距离变化信息,获取高密度目标点的雷达视线向形变值,转换得到垂直向位移(沉降量),适用于监测长期发生缓慢形变的区域。以某港区东防波堤(8 km)为例,对2016年9月29日至2017年12月29日共38景Sentinel-1A卫星C波段合成孔径雷达影像处理分析,提取788个均匀分布的稳定散射体点(PS点),并选取9个特征点分析其形变规律。结果表明,该防波堤累积沉降量达到336 mm,占堤高的0.8%,堤身安全稳定。最后将PSI监测结果与同期水准测量结果对比分析,可以发现二者具有一致性,能满足防波堤地表沉降的精度要求,表明PSI技术在同类线性工程沉降监测领域具有较大应用潜力。     

海量时序地基SAR影像相干目标选取

从序列SAR影像中选取全部有效的相干像元是提高SAR干涉变形监测空间密度和可靠性的重要保障。针对地基SAR的局域性、连续观测、数据量大、零基线干涉、相干性强和空间分辨率不一致等特点,在研究其成像特点的基础上,提出从海量时序地基SAR干涉图中提取相干目标的双阈值法,利用隔河岩水利工程区域1 330幅地基SAR影像对该方法进行了检验,实验结果证明该方法可有效提取可靠的相干像元,并指出当地基SAR影像多于600幅时,小于0.3的平均相干系数阈值对相干目标数量几乎没有影响,而振幅离差指数阈值是影响地基SAR相干目标数量的主要因素。