多模式雷达在矿区沉降监测中的应用研究

合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)技术在地表形变监测方面已得到广泛应用。介绍了将差分InSAR技术运用于矿区地表沉降监测,获得了河北峰峰煤矿地表Envisat/ASAR和ALOS/PALSAR的雷达形变干涉相位图,并对Envisat C波段和ALOS L波段的形变干涉相位图进行了相干特性和相位特性的分析。通过综合考虑C波段和L波段的优势与不足,将两者联合使用,实验表明利用多模式雷达数据对矿区地表沉降进行检测的可行性。同时,通过对雷达干涉相位图的分析,能够及时提供正在进行地下开采活动的矿区地理位置。     

基于D-InSAR技术的矿区地表形变监测研究

本文利用时序Envisat单视复数据(SLC),分别采用"2轨法"和"3轨法"雷达差分干涉测量,对河北邯郸峰峰煤矿地区地表沉降检测试验,检测矿区内地表沉降发生的位置及范围,结合实验分析了差分干涉测量技术在地表形变监测中存在的问题及其应用前景.     

改进小基线集时序雷达方法监测显著地表沉降

针对现有时序雷达干涉测量在监测时间跨度过大的条件下存在的问题,该文依据结合时序先验约束值辅助构建线性时序模型的总体思路推导并实现了改进的小基线集时序差分干涉分析模型。为验证模型与算法的可行性,实验选取23幅L波段ALOS/PALSAR影像数据,针对河北胜芳镇2007年到2010年的不均匀地表沉降开展量化分析,获得了整体区域雷达视线方向地表累积沉降量,标定了沉降漏斗位置并对累积沉降量进行了评估。     

北京城区地表沉降监测与时空演化特征分析

地表沉降是我国平原地区的主要地质灾害,已经成为制约我国社会、经济可持续发展的重要灾种之一,是地理国情监测的重要监测内容之一。北京市作为我国首都,是拥有2000多万人口的特大型都市,城区人口密集,地下交通与市政管网发达,是重要的全国铁路公路交通枢纽,因此积极开展该地区地表沉降监测的研究与应用对城市的发展与安全具有重大意义。该文应用合成孔径雷达差分干涉测量DInSAR新技术之一的短基线集法,获取北京城区地表沉降的范围、时间序列累积沉降量和年平均形变速率等信息,针对监测结果进行了形变中心时空演化特征、影响因素的分析,为城市规划制定、国土资源开发及大型工程建设等提供参考依据,为政府部门掌握区域地面沉降的空间分布及变化规律、制定科学有效的沉降防控措施具有重要意义。     

新型多基线DInSAR地表形变监测技术研究动态

合成孔径雷达干涉测量（InSAR）是一项广泛采用的雷达遥感测量技术,可以获取大区域、长时间、毫米级的地表形变监测,是SAR图像应用研究的热点。从InSAR技术监测地表形变时面临的问题出发,分析了近年来多基线DInSAR方法的新进展,论述了相干目标算法\,分布目标算法及SAR层析成像技术等在监测地表运动时的原理及技术应用,详细讨论了DInSAR地表形变监测由二维参数研究发展至三维、四维空间,由城区发展至广阔非城区地表监测的发展趋势。     

Sentinel-1A TS-DInSAR津冀核心经济区广域地表沉降监测与分析

津冀地区位于华北平原，严重的地下水开采导致地表沉降十分显著，开展广域沉降监测具有重要的现实意义。以2016年2月至2018年11月获取的59幅Sentinel-1A SAR影像为数据源，采用相干点目标分析(IPTA)方法对该区域开展沉降监测，采用大量水准数据验证监测结果精度，基于验证后结果对研究区域沉降时空分布特点进行详细分析和解释。与水准数据对比，Sentinel-1A IPTA监测结果均方根误差(RSME)为±2.70 mm·a^-1。分析表明：研究区域内存在严重的不均匀地表沉降，最大沉降速率高达218.31 mm·a^-1。同时研究进一步表明Sentinel-1A时序差分干涉应用于广域地表沉降监测具有较高的精度水平和较好的应用潜力。     

时序InSAR技术地表沉降监测结果可靠性及沉降梯度分析

为系统评价时序InSAR技术监测结果的精度和可靠性,进一步挖掘监测结果中隐藏的空间地理信息,利用两种时序InSAR技术对天津市及周边区域地表沉降情况进行监测,并基于水准数据测量结果、不同时序InSAR技术监测结果以及夜间灯光数据二次分析结果,研究了系统评价监测结果可靠性的方法,对监测结果进行了精度和可靠性的评价。在此基础上,基于ArcGIS空间插值与梯度分析方法,对研究区两个重点沉降区域进行了沉降梯度分析。研究结果表明:1研究区时序InSAR技术监测结果精度较高、可靠性较好;2重点沉降区域分布于天津市市区周边辖区,而市区相对比较稳定;3沉降梯度较大区域多分布于"沉降漏斗"的边缘,沉降梯度大小与沉降速率之间没有直接联系。     

基于NPSI方法的西安市地裂缝灾害链地表形变监测与演化态势分析

受构造背景、地下水采掘、活断层等因素的综合作用,西安市地裂缝于近年间不断加剧,引发多处不均匀地表沉降,并演化为对地表及地下建筑物均有强烈破坏作用的城市地质灾害链。为探明西安市地裂缝灾害链区域近年间的地表沉降态势、辨析不均匀沉降与地裂缝发育的联系,引入在城市地表形变监测精度和可靠性方面具有显著优势的网络化永久散射体时序雷达干涉测量（NPSI）方法,以2017年3月至2018年3月间成像的15期Sentinel-1A卫星SAR影像为数据源针对西安地区开展了时序监测分析,结合水准测量数据验证发现NPSI监测结果的精度达到 ±4.75 mm。实验结果表明：西安市地裂缝正向西南郊发育,地下水采掘及地上地下工程的建设在地裂缝发育趋势下加剧了不均匀沉降灾害,在形成地裂缝灾害链的鱼化寨、电子城、曲江新区以及地铁3号线等危害严重区域需要实时监测地裂缝发育趋势,并合理规划地下水开采及工程建设活动。相关研究结果可为路政、城建等部门的业务工作及相关研究提供参考信息。     

基于PSI技术的芜湖市地面沉降时空特征分析

城市的沉降监测有利于了解区域实时高程,可为地质灾害与防护部门提供数据依据,避免因高程损失而带来的地质灾害。基于2016年1月至2017年12月共22景Sentinel-1A干涉宽幅模式影像数据,利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术以及合成孔径雷达差分干涉测量技术进行芜湖市地表形变监测,并分析研究区地面沉降的时空分布特征。空间上,阐述芜湖市地面沉降的整体格局,再以道路为专题,分析了道路的沉降分布格局。时间上,以时间为基线,逐月分析地面沉降部分在年内的具体变化。结果表明:空间上,芜湖市地面沉降主要集中在长江以东的范围,呈现出由西向东逐渐增加的趋势,长江以西呈现零星漏斗式沉降分布,其中,沉降累积量也与道路的密度与建设相关,道路汇集区与修建区域的沉降累积量较大;时间上,研究区整体沉降量各月变化较均匀,其中,沉降量变化范围在6月最大,10月与11月最小。     

基于PSI技术的芜湖市地面沉降时空特征分析

城市的沉降监测有利于了解区域实时高程,可为地质灾害与防护部门提供数据依据,避免因高程损失而带来的地质灾害。基于2016年1月至2017年12月共22景Sentinel-1A干涉宽幅模式影像数据,利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术以及合成孔径雷达差分干涉测量技术进行芜湖市地表形变监测,并分析研究区地面沉降的时空分布特征。空间上,阐述芜湖市地面沉降的整体格局,再以道路为专题,分析了道路的沉降分布格局。时间上,以时间为基线,逐月分析地面沉降部分在年内的具体变化。结果表明：空间上,芜湖市地面沉降主要集中在长江以东的范围,呈现出由西向东逐渐增加的趋势,长江以西呈现零星漏斗式沉降分布,其中,沉降累积量也与道路的密度与建设相关,道路汇集区与修建区域的沉降累积量较大;时间上,研究区整体沉降量各月变化较均匀,其中,沉降量变化范围在6月最大,10月与11月最小。     

基于PSI技术的芜湖市地面沉降时空特征分析

城市的沉降监测有利于了解区域实时高程，可为地质灾害与防护部门提供数据依据，避免因高程损失而带来的地质灾害。基于2016年1月至2017年12月共22景Sentinel-1A干涉宽幅模式影像数据，利用永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术以及合成孔径雷达差分干涉测量技术进行芜湖市地表形变监测，并分析研究区地面沉降的时空分布特征。空间上，阐述芜湖市地面沉降的整体格局，再以道路为专题，分析了道路的沉降分布格局。时间上，以时间为基线，逐月分析地面沉降部分在年内的具体变化。结果表明：空间上，芜湖市地面沉降主要集中在长江以东的范围，呈现出由西向东逐渐增加的趋势，长江以西呈现零星漏斗式沉降分布，其中，沉降累积量也与道路的密度与建设相关，道路汇集区与修建区域的沉降累积量较大；时间上，研究区整体沉降量各月变化较均匀，其中，沉降量变化范围在6月最大，10月与11月最小。     

DInSAR技术的最新进展

从传统合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)技术面临的问题出发,分析了近年来DInSAR技术发展的新趋势,详细论述了最小二乘(Least Squares,LS)方法、永久散射体(Permanent Scatterer,PS)方法和小基线集(Small Baseline Subset,SBAS)方法的原理、应用及发展趋势。     

COSMO-SkyMed数据在常州市地表形变监测中的应用

小基线集合成孔径雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)已成功应用于城市地表形变监测,并表现出极大的潜力和优势。X波段高分辨率雷达卫星在地表微小形变探测方面较C波段和L波段更为敏感。选取覆盖常州地区COSMO-SkyMed高分辨率SAR影像,采用SBAS-InSAR方法获得了地表形变时间序列,对比水准观测数据,分析了干涉测量结果的精度,根据历史地下水位监测数据,分析了地下水水位变化对地表形变的影响。结果表明:干涉测量结果与水准观测数据具有很好的一致性,沉降区域主要发生在武进区,最大沉降量超过-40mm,主城区出现了轻微的回弹现象,回弹达到+5mm;地下水水位持续上升与地面沉降减缓、地面回弹趋势一致,地下水水位变化仍然是常州市地表形变的主要影响因素。     

京津城际铁路（北京段）沉降监测及影响因素分析

利用干涉点目标分析技术对37景TerraSAR-X数据进行处理,从而准确地估计沿线区域的地表形变。此外,引入同期二等水准测量数据验证了计算结果可靠且精度较高;采用最大信息系数分析高铁的形变及其与影响因素之间的关系,将变形结果与收集的地下水、降水、可压缩层厚度等资料结合,定量描述其与沉降点之间的关系。结果表明,在观测期间,沿着高铁跨丰台区、东城区段年均沉降率小于10mm/a,至朝阳区前段沉降率增大,至中段达40～60mm/a,通州区年均沉降速率稳定;地面沉降与地下水位的变化有很好的响应,地下水开采量的增加和地下水位下降导致该地区的沉降量增加;地面沉降与地质构造有着一定的关系。确定沉降监测的重点区域,为铁路的安全运行提供决策支持。     

ENVI SARscape高级雷达数据处理工具

合成孔径雷达（SAR）拥有独特的技术魅力和优势,逐渐成为国际上的研究热点之一,其应用领域越来越广泛。SAR数据可以全天候对研究区域进行量测、分析以及获取目标信息。InSAR技术可提取地形信息和地表形变信息,SAR及其干涉测量技术主要应用于地形数据（DEM）提取、地表沉降监测、滑坡／冰川移动监测、目标识别与跟踪、原油泄漏...     

MLAMBDA算法在干涉雷达时间序列分析中的应用

干涉雷达时间序列分析方法是差分干涉测量技术中的一种新方法,利用高斯马尔可夫模型构建其相位模型,对参数进行估计,需要解决整周相位模糊度问题.因此,将改进的最小均方模糊度去相关调整算法(MLAMBDA算法)引入干涉雷达时间序列分析中求解整周相位模糊度,通过多次实验对比分析,解决了算法应用和软件编写中的关键问题.最后应用在天津地区沉降监测项目中,获得了可靠的沉降监测结果,同时表明MLAMBDA算法在干涉雷达时间序列分析方法中的应用正确有效.     

融合PS、SBAS、DS InSAR技术的昆明地面沉降研究

时序InSAR技术为城市地面沉降监测和防治提供了有效方法,然而PS-InSAR和SBASInSAR技术自身的缺陷限制了InSAR技术的监测精度,特别是复杂地形产生的低相干性引起的PS点稀疏问题。在PS和SBAS算法基础上,通过引入Stacking技术联合PS-InSAR进行相干目标点选取,提出融合PS、SBAS、DS-InSAR的技术,并对比提出的方法与常规PS+SBAS-InSAR的监测结果。研究结果表明：提出的方法与PS+SBAS-InSAR反演的昆明沉降速率结果存在较好的一致性,其中本实验提出的方法能增强观测区域点目标空间分布的密度,进而得到更多有效的地表形变信息。从整个研究区来看,昆明市城区地表整体存在-22～8 mm/a的沉降速率,严重沉降区集中在官渡区、西山区和五华区,并已经形成多个沉降漏斗。自1989年以来,小板桥和河尾村依然是最严重的两个沉降漏斗中心,而东北方向的蒋家营则是本次研究中发现的新沉降点。结合历史资料的验证分析表明：昆明地面沉降主要受地下水抽汲、建筑荷载与工程施工以及断陷盆地的构造运动的影响。     

基于三维激光扫描的商业广场地面水平沉降测量设计

考虑到传统方法在测量商业广场地面水平沉降时存在中心位置和边缘处的测量精度低问题,提出了基于三维激光扫描的商业广场地面水平沉降测量设计与研究。根据商业广场位置设计激光器的扫描参数,采集商业广场的地面水平沉降点云数据,利用三维激光扫描技术匹配地面沉降的点云数据,并形成干涉图,完成商业广场地面水平沉降的点云数据处理,基于商业广场地面水平扰动区示意图,得到商业广场拖带扰动区的半径,计算了商业广场地面水平扰动区范围,根据商业广场水平沉降的几何关系,设计了商业广场地面水平沉降测量原理,实现商业广场地面水平沉降的测量。实验结果表明,基于三维激光扫描技术的地面水平沉降测量方法可以同时提高商业广场地面水平沉降中心位置和边缘处的测量精度,在地面水平沉降监测中具有一定可行性。     

ENVI SARscape高级雷达数据处理工具

合成孔径雷达（SAR）拥有独特的技术魅力和优势,渐成为国际上的研究热点之一,其应用领域越来越广泛。SAR数据可以全天候对研究区域进行量测、分析以及获取目标信息。InSAR技术可提取地形信息和地表形变信息,SAR及其干涉测量技术主要应用于地形数据（DEM）提取、地表沉降监测、滑坡／冰川移动监测、目标识别与跟踪、原油泄漏跟踪、作物生长跟踪、农作物产量评估、森林制图,以及洪水、火灾和地震的灾害评估等领域。     

北京平原区地面沉降PS-InSAR监测

地面沉降是北京平原区的主要地质灾害之一。针对地下水长期超量开采引发的大范围地面沉降,采用雷达遥感的技术方法对其进行监测分析:以2003~2010年间覆盖北京的31景ENVISAT ASAR数据为基础,采用永久散射体干涉测量技术对北京市平原区进行长时间序列的地面沉降监测,并对比地下水水位变化数据,通过GIS空间分析的方法讨论地面沉降的时空演化特征。结果表明:2003~2010年,北京市平原区地表形变速率范围为-52.1~8.2mm/yr,已经形成五大沉降漏斗(朝阳—通州沉降漏斗、天竺—金盏沉降漏斗、来广营沉降漏斗、高丽营沉降漏斗和昌平沉降漏斗),地面沉降发生区域与地下水漏斗形成区域基本一致。