时空基线对D-InSAR相干性影响分析

基于In SAR技术发展而来的D-In SAR技术是当前地表形变监测领域的前沿技术,该技术具有全天时全天候成像以及基于面状观测等优势,在地震形变场监测、滑坡监测、城市地表沉降监测等方面应用广泛,然而也面临时间失相关,空间失相关,大气延迟效应等瓶颈问题,影响其获取地表形变的精度、限制了D-In SAR技术的广泛应用。本文介绍了D-In SAR技术基本原理,利用大量数据进行仿真实验,对空间基线和时间基线对相干性的影响进行了验证分析,初步建立了根据时间基线和空间基线估算干涉像对相干性的数学模型,并进行了验证,获得了较好的效果,对如何选择主辅影像,提高干涉质量具有指导意义,对D-In SAR技术在地表变形监测中的广泛应用具有很好的实际意义。     

顾及In SAR形变的CNN滑坡易发性动态评估——以刘家峡水库区域为例

已有的滑坡易发性评估方法所采用的滑坡因子多为静态数据(如地形,地质),缺乏动态数据(如地表形变),无法充分挖掘正在变形的滑坡特征,导致滑坡易发性评估可靠性较差。合成孔径雷达干涉测量(synthetic aperture radar interferometry,In SAR)二维In SAR数据可反映滑坡在垂直和水平方向的形变特征。引入二维In SAR形变数据作为动态因子,结合地形、地质、水文以及人文共计16种滑坡影响因子,构建卷积神经网络模型(convolutional neural network,CNN)进行滑坡易发性动态评估;采用多种评价指标来衡量模型精度,同时对比有无顾及二维In SAR因子的滑坡易发性评估结果,并与支持向量机(support vector machines,SVM)方法进行对比,此外,在不同场景进行应用。实验结果表明,顾及In SAR形变动态因子的多种评价指标整体精度有所提高,模型对正处于缓慢变形的滑坡易发性区域的识别具有良好的效果,在训练数据中,识别率由0.78提高至0.93;在验证数据中,识别率提升0.21,揭示出顾及二维In SAR形变因子可以提升滑坡...     

黄土滑坡典型工程地质问题分析

黄土滑坡是西北地区最为严重的地质灾害。随着西部经济的发展及工程活动的加强,黄土滑坡成为近年工程地质研究的热点问题。黄土滑坡后缘地裂缝发育,具有高陡的后壁以及演化特征。泾阳南塬自1976年大面积农业灌溉以来,发生了27处50余起黄土层内滑坡。2005年～2007年6月,对南塬黄土滑坡进行了多次现场调查和滑坡特征测量,获得了详实的野外资料。在现场工作的基础上,初步分析了地下水位上升诱发高速远程滑坡机制、塬边地裂缝成因机制、滑坡高陡后壁成因机制及其稳定性评价方法及黄土滑坡演化机制与演化平衡等当前黄土滑坡研究亟待解决的工程地质问题。     

基于时序InSAR的青藏高原冻土监测研究

简要介绍了青藏高原冻土监测的意义,对常见的长时间序列In SAR技术概况进行了详细论述,并以五道梁地区为例,使用小基线集方法处理ASAR数据,取得了较好的地表形变结果。     

某地下强爆炸区地表形变DS-InSAR多源长时序监测与分析

为探究地下强爆炸相关的地表形变长时序时空演变规律,通过同质像元识别和相位优化,对ERS-1/2、Envisat/ASAR和Sentinel-1等卫星公开的多源SAR数据进行了时序InSAR处理,获取了境外某试验场1992-2019年地表形变分布,揭示了地下强爆炸后地表形变的时空演变规律。研究结果表明：该试验区内在ERS-1/2卫星覆盖时段形变速率最大(-23 mm/a);沉降中心主要分布于试验场地下强爆炸较为集中的中部,地表沉降速率呈现为从快速下沉到减速再到逐渐稳定的趋势,且沉降区面积也随时间衰减,周边地表逐步趋向稳定。     

基于时间序列TerraSAR-X影像分析方法的昆明地表形变监测

利用2010年6月至2011年4月间获取的26景空间分辨率3m的TerraSAR-X数据,采用StaMPS永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)获取了昆明地区地表形变信息,并对重点沉降区域沉降的时序特征及成因进行了分析。昆明地铁1号线沿线、广昆高速小团山段以及南昆铁路倪家营段地面沉降的监测结果表明,TerraSAR-X数据能获取空间上更为细致的变化,体现了TerraSAR-X数据在地表形变监测上的优势。对比Envisat ASAR数据和TerraSAR-X数据获取的形变监测结果,发现沉降区域分布的地理位置以及沉降的速率都非常接近,表明了PS-InSAR技术地表形变监测结果的正确性。     

基于D-InSAR的大通煤矿地表形变监测应用研究

本文以大通煤矿地表形变监测为依托,利用雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术,获得2013-10至2014-04连续五期的SAR影像监测图,在6个月间隔里出现了2处沉降漏斗区域,并且沉降漏斗区域与矿区分布一致,并与GPS形变监测相互对比,发现两种监测方法结果相互符合,说明D-InSAR能够有效监测矿区地表形变。     

DEM精度对D-InSAR提取地表形变的影响分析

从双轨法D-In SAR形变测量的原理出发,理论分析了外部DEM对双轨法D-In SAR提取地表形变的影响,得出外部DEM精度与地表形变误差之间存在线性函数关系,在其他参数不变的情况下外部DEM高程中误差越大所引起的形变误差就越大;探讨获取地表形变的技术流程,并结合实例分析了外部DEM对双轨法D-In SAR提取形变精度的影响,分析指出不同精度的外部DEM会直接影响到干涉条纹的数量、密度和质量。     

基于北斗系统的矿山地表GPS监测研究

矿山地表形变是一种常见的灾害类型,是在自然因素和人为因素的双重作用下引起矿区周围岩土体应力状态的变化,导致矿山地表岩土体发生垂直升降运动或者水平运动现象,进而引起岩土体弯曲变形、破裂。矿山地表形变具有形变空间分布密集、强度大的特点,矿山地表形变具有缓慢型和突发型两种类型,前者形变周期长,后者形变时间短,对矿山地表形变监测带来了困难。基于此,文章将北斗系统应用于GPS监测系统中,尝试分析了基于北斗系统的GPS监测系统的形变监测效果。实践表明,该技术可以获得更高的监测精度,对矿山地表形变的动态变化规律有着直观的反应,对研究矿山地表形变规律有着重要的促进意义。此外,将北斗系统应用于矿山地表形变监测中,可以显著提高GPS监测系统的监测精度,能够获得实时动态监测数据,且受监测环境的影响较小,能够输出多元化的监测分析成果图件,提高了监测技术的自动化程度。     

InSAR技术在天津地铁六号线盾构区间沉降监测中的应用研究

以天津市地铁六号线为例,采用高分辨率SAR数据集和时序In SAR数据处理方法获取了地铁六号线沿线高精细度的地表沉降监测成果,并利用纵、横断面分析方法从空间上分析了地铁沿线地面沉降的分布和变化特征。最后,结合工程开挖模拟结论和现场验证成果,验证了In SAR技术在城市轨道交通领域施工沉降监测中应用的可行性,为后续的城市轨道交通施工大范围、长时间监测提供参考。     

D-InSAR技术在地表变形监测中的应用

传统的地表变形监测技术如GPS、水准测量等,存在监测范围小、费用高和仅能获取点目标形变信息的局限性。D-InSAR技术具有全天时、全天候,能够获得面式数据等优点。本文选取龙滩水电站附近36KM2的范围为主研究区域,以Radarsat-2为数据源,采用GAMMA软件对该地区5景数据进行了完整的差分干涉处理,提取变化量并对地表变形趋势作出了分析,得出了几处主要形变区域在时间上和空间上的形变趋势,对库区的安全监测具有重要的意义。     

黄土中灌溉水入渗过程的现场试验研究

黄土台塬地带频发的滑坡灾害与农业灌溉活动密切相关.为研究水分在原位黄土中的入渗规律,在陕西泾阳南塬开展了场地直径为20 m的灌溉入渗试验,分析了浸水过程中入渗水量,土体体积含水率、基质吸力和孔隙气压的变化规律,揭示了灌溉水在原位黄土中的入渗过程.监测结果表明:①持续灌溉条件下,湿润锋下移深度大于11.0 m,初始入渗率...     

基于关联维数的黄土滑坡空间分布结构及其成因分析

 为定量探究区域滑坡空间分布结构,揭示不同规模类型区域滑坡分布模式异同,分析其异同原因,拓深对区域滑坡空间分布规律的认知,在建立黄土滑坡详细编录数据库的基础上,借鉴粒度分析理论,引入滑坡径级概念。采用关联维数、核密度和GIS空间分析方法,定量地分析不同径级上区域黄土滑坡空间分布结构及其形成原因。结果表明：(1) 径级50～75 m黄土滑坡所占比例最大,占到滑坡总数的28.87%;径级＞100 m黄土滑坡所占比例较小,占到滑坡总数的15.12%;(2) 各径级区域滑坡空间结构具有多分形特征,在30 km尺度上存在明显的拐点;在小于30 km尺度上区域滑坡各径级的关联维数随着径级规模增大而增加,分布模式由聚集分布逐渐过渡到分散分布,在大于30 km尺度上区域滑坡都呈现聚集分布状态;(3) 成因分析表明,黄土滑坡在发育过程中,更多是受地形地貌的影响,在遴选的3个分布模式主要影响因素中,距河流距离对区域黄土滑坡分布模式的影响最大,其次为地形起伏度,小规模滑坡在距河流距离近(地形起伏度小)的地方所占比例较高,而大规模滑坡在距河流距离远(地形起伏度大)的地方所占比例较高。坡度虽然是影响滑坡稳定性的重要影响因子,但对于分布模式的影响几乎没有。     

云南漾濞5.21地震诱发地表形变的D-InSAR快速探测分析

2021年5月21日云南漾濞县发生M_S6.4级地震,为快速了解和掌握地震对地表形变造成的影响,利用Sentinel-1卫星获取的两景震前和震后的降轨数据,采用二轨法D-InSAR差分技术,对云南漾濞5.21 M_S6.4地震诱发的地表变化进行快速探测,识别出4个较大的形变区域,探测出此次地震造成卫星视线方向(LOS)的最大地表抬升值和沉降值分别为8.8 cm和8.0 cm,初步发现卫星视线方向(LOS)地表形变变化最大的区域主要分布在最大震级震中的东南侧。最后结合余震分布信息的空间叠加和典型形变区的剖面图绘制及曲线特征,对典型形变区进行定量分析,结果表明利用D-InSAR探测出的形变区与余震点位具有较大的空间关联性,实证了利用D-InSAR差分技术,对地震诱发的地表形变进行快速探测的可行性。     

PS-InSAR和SBAS-InSAR的地表沉降监测对比研究——以雄安新区为例

永久散射体(PS)和小基线集(SBAS)InSAR时序分析技术能够克服传统差分干涉雷达受时空和环境影响的缺陷，被认为是监测微小形变的重要技术手段，而针对这两种方法的适用性仍需进一步研究分析。本文以雄安新区为研究区，选取覆盖研究区的30景ENVISAT ASAR数据，分别采用PS-InSAR和SBAS技术对其地表沉降情况进行长时间序列监测，获取了2005年3月～2010年8月期间雄安新区年地表平均沉降速率，并对比分析两种技术在城区和非城区的监测表现。研究结果表明，PS-InSAR与SBAS-InSAR技术都监测出研究区北部呈现下沉趋势，研究区南部都呈现出抬升趋势，监测结果具有较好的空间一致性，并且两种技术获得的形变速率具有较高的相关性(R²=0.87),因此，两种技术均能有效监测地表的沉降变化。两种方法获得的监测点数目在城区差异较小，而在非城区存在较大差异。相比PS-InSAR技术，SBAS-InSAR能够在非城区获得更多的监测点，更适用于非城区的地表形变监测。     

呼图壁地下储气库地表形变模式与机理研究

为探究地下储气库区域地表形变时空分布特征及影响因素,利用Sentinel-1A升轨合成孔径雷达影像,基于小基线集雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术提取了2017年3月—2019年5月呼图壁地下储气库的时序地表形变信息。结果表明,在时间上,每年4月至10月注气阶段储气库地表靠近卫星约10～30 mm;同时,在夏季降水量不能满足农田灌溉需抽取地下水时,注气阶段储气库区域特别是接近农田灌溉井的区域由于抽取地下水会存在明显的抬升量减小现象;每年11月至次年3月的采气阶段,地表远离卫星约5～10 mm。空间上,储气库西侧卫星视线向抬升大于东侧,注气时地表抬升响应也较为迅速;而离灌溉井近区域地表抬升量明显减小。分析发现储气库注气阶段地表抬升,采气阶段地表沉降;区域存在地下水抽取时导致地表抬升量有减小趋势,储气库区域地表形变是注采气与地下水抽取综合作用的结果。     

灌溉型黄土滑坡变形破坏特征的离心机模型研究

在黑方台地区,自1968年开始人工大规模农田灌溉之后,随着灌溉量的不断增加,台塬面上陆续出现了大面积沉降湿陷,相继发生数十次大规模的黄土滑坡,在台塬周边形成了黄土滑坡群。本文以黑方台焦家13#滑坡为地质原型,利用原状黄土制成1∶200室内灌溉模型,采用成都理工大学500 g·t大型土工离心机进行离心试验,模拟和实时监测灌溉诱发黄土滑坡变形破坏过程。对区域边坡预测预报、现场防治施工等具有一定的指导意义。     

基于遥感数据与PS-InSAR的城市桥梁形变量的监测研究

本文提出一种新的监测城市桥梁形变的方法,利用遥感数据与PS-In SAR技术来监测桥梁的形变量。首先通过基于面向对象的影像提取方法,对高分2号的高分辨率遥感影像进行桥梁提取,将影像分割成由同质像元组成的影像对象,利用对象的光谱特征及空间特征进行分类提取,将影像分为陆地与河流两大类,在将陆地单独提取为一个面要素图层,同时对分类后的河流和陆地两大类别进行二值化处理,再经腐蚀膨胀开闭运算,从而得到连通的河流对象,再将河流单独提取为一个矢量图层;最后将河流与陆地两个矢量图层进行求交的空间运算获得桥梁面。其次通过合成孔径雷达干涉测量技术得到研究区大范围的地表形变矢量(shapefile)点数据。最后利用GIS空间运算将提取的桥梁面数据与形变点数据做空间叠加运算得到桥梁面内的形变点数据,然后通过反距离权重差值,获得高分辨的沉降速率图。通过对形变量的量化分析,最终得出桥梁的安全级别。     

基于SBAS-InSAR技术的南昌市中心城区地表沉降监测

南昌市由于近年来中心城区改造以及地铁线路的施工,导致了大范围的地表沉降。为了有效监测南昌市中心城区的地表形变,采用21景哨兵一号(Sentinel-1)数据结合短基线集(SBAS-In SAR)技术处理得到了以南昌市中心城区为研究区的地表沉降分布和沉降速率图。监测结果表明,研究区内绝大部分区域地表形变速率位于[-3～10]mm/a区间内,最大地表形变速率为-14 mm/a。研究区内存在三个重点沉降区域,其中,位于西湖区洪城大市场商区周边地表沉降最严重。     

FLAC-3D在黄土滑坡变形特征分析中的应用

暴雨是影响黄土滑坡稳定性的重要因素,本文以陕西-黄土滑坡为例,利用有限差分法FLAC-3D软件对在自然和暴雨条件下黄土滑坡的变形进行数值模拟分析。根据数值模拟结果,得到滑坡体在自然状态下和暴雨状态下的变形特征和塑性分布特征,确定了滑坡体变形特征与滑坡稳定性间的联系,为黄土滑坡的稳定性评价提供必要的理论依据。