获取张北地震同震形变场的差分干涉测量技术

基于合成孔径雷达差分干涉测量的基本原理,利用地震前后的ＥＲＳ－１／２的三景数据,获取了１９９８年１月１０日张北地震（Ｍｓ＝６．２级）的同震干涉纹图。这种差分干涉纹图能表现地震断层和形变场的同震形变特征,而且该方法无需任何的辅助信息,适用于大范围的地震监测与研究,研究表明,通过合成孔径雷达差分干涉测量技术能够获取高精的强震同震位移场数据,这是传统的地面观测方法所无法做到的。     

基于Sentinel-1A数据反演九寨沟地震地表形变场

针对四川省九寨沟2017年8月8日发生的7.0级地震引起的地表形变,使用欧空局2014年发射的Sentinel-1A卫星C波段雷达影像数据,采用两轨雷达差分干涉技术(D-InSAR)处理得到了研究区范围内同震形变场。干涉结果显示,此次地震造成了明显的地表形变,景区内最大抬升达到了12.6cm,最大沉降达9.8cm。研究结果表明:Sentinel-1A卫星的C波段雷达数据非常适用于对植被覆盖葱郁、地形复杂的区域进行D-InSAR形变监测。D-InSAR技术获取的地表形变信息可用于分析讨论地震受灾范围和地震机理。进一步明确了D-InSAR技术在大范围地表形变探测和地学研究范畴的重要地位。     

2016年门源地震的InSAR同震形变监测与断层反演

针对2016年1月21日发生于青海门源的Mw 5.9级地震震源参数的不确定性问题,利用了升降轨两个观测方向获取的Sentinel-1A影像,对该地震开展了差分干涉测量与同震形变分析,并基于Okada弹性位错模型进行了滑动断层反演。监测结果显示,地震引发的地表形变以抬升为主,LOS向局部最大抬升量超过6 cm。反演结果表明发震断层滑动以逆冲滑动为主并兼有走滑分量,集中分布于地下3~6 km范围内,断层走向约为134?,倾角约为45?,在地下5.1 km处出现接近1.5 m的最大滑动量,此次地震释放地震矩能量达9.07×1017 N?m,约合矩震级Mw 5.9。经比较,上述同震形变监测与滑动断层反演的结果和国内外相关地震学调查监测资料高度吻合,具有较高的精度和可靠度。该实验分析一方面验证了相关反演方法的可行性,另一方面也充分体现了C波段Sentinel-1A卫星数据在地震形变测量中的应用价值。     

基于SBAS-InSAR技术的西宁地表形变监测

地表形变引发的地质灾害给自然环境和社会带来了巨大威胁,小基线集合成孔径雷达干涉测量（SBAS-InSAR）技术以其监测精度高、监测范围大和非接触等优势,成为地表形变监测的重要手段,为预防地质灾害发生、降低灾害损失,实现地表形变有效监测具有重要意义。利用SBAS-InSAR技术对青海省西宁市2018年1月7日至11月27日27景Sentinel-1A数据进行处理,得到西宁市地表平均形变速率分布图。与同期8个西宁南山GPS地面观测点比较,除一个点误差较大外,其余7个点均方根误差都在3 mm以内,证明了SBAS-InSAR监测结果的可靠性。SBAS-InSAR监测结果表明：山体滑坡是西宁市地表形变的主要形式,特别是沿互助北山和G6京藏高速公路一带滑坡运动尤为明显。实验首次获取了西宁市火车站东北滑坡灾害点定量形变数据,为分析该灾害点状况、保障西宁火车站安全运行提供有价值的参考。     

昆仑山口西8.1级大地震震后库赛湖地区多时相InSAR地表形变遥感探测

利用2003年~2007年间14景欧空局ENVISAT ASAR卫星数据,结合SRTM DEM数据,采用多时相SAR协同配准方法进行二路干涉处理,对2001年11月昆仑山口西8.1级大地震宏观震中—库赛湖地区的地表形变场进行了多时相探测。结果表明:①多时相InSAR技术能够对位于高海拔山区的东昆仑断裂带库赛湖段的地表形变实施连续监测;②震后发震断裂带的调整活动经历了一个动态变化的过程,2003年~2004年、2005年9月至2006年2月相对活跃,调整幅度较大,2004年11月至2005年9月间调整较小;③2006年~2007年发震断裂带地区活动逐渐减弱。     

利用Sentinel-1A合成孔径雷达干涉时间序列监测陇东地区地面沉降变形

基于覆盖陇东地区同一轨道的97景Sentinel-1A卫星影像,在ISCE和StaMPS数据处理平台上利用PS-InSAR技术进行叠加数据处理,获得研究区自2014年10月至2019年5月的年平均地表LOS向形变场,并对形变场结果进行二维网格滤波处理,获取沉降中心的变化特征。研究结果表明：陇东地区主要存在两类形变,一类是由构造活动引起的地表形变,主要分布在海原断裂与六盘山东麓断裂转换区附近,跨海原断裂年平均形变约为1 mm/a,而六盘山东麓断裂附近断层无明显变形,鄂尔多斯块体内部变形微弱;另一类则是由人类工业活动,如煤矿开采、地下水开采活动等导致的地表沉降,主要影响区域为华亭矿区和宁正矿区,均呈现漏斗状沉降形态,年均最大沉降分别约为8 mm/a和30 mm/a。     

面向地表形变高精度监测的GNSS-InSAR融合方法北大核心CSCD

GNSS-InSAR数据融合进行监测地表形变是目前地表形变监测领域研究的热点问题,传统GNSS-InSAR数据融合方法融合简单、不能动态地反映地表形变特点,导致数据使用不充分、形变特征精度低等后果。提出了一种新的基于InSAR校正值和卡尔曼滤波的GNSS-InSAR融合方法。根据时间序列的GNSS观测值和InSAR校正观测值的时空相关性,通过卡尔曼滤波对两种数据进行融合,得到更精确的地表三维形变结果。利用2018年11月15日至2022年6月3日103景Sentinel-1A数据和同期13个GNSS点位数据进行处理,实验结果表明:校正后的InSAR观测值与GNSS观测值经卡尔曼滤波融合结果比未校正的InSAR观测值与GNSS观测值融合结果精度高45%,比InSAR观测值精度高57%。因此,基于InSAR校正值和卡尔曼滤波的GNSS-InSAR融合模型提高了InSAR变形监测的精度,拓展提升InSAR应用范围的广度和深度。     

基于SBAS-InSAR的关闭矿井地表形变规律研究

矿井关闭后,煤岩体在应力、地下水、氧气等多种因素的作用下发生风化劣化、强度降低,采动破裂岩体的应力和承载能力发生改变,易导致采空区地表发生二次形变。现有研究多是集中在矿区开采过程中的地表形变监测,而针对矿井关闭后的地表形变监测研究较少。为探明矿井关闭后地表的形变规律,利用2015-12-21—2019-12-24的62景Sentinel-1A影像,采用短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术获取了徐州西部关闭矿井(包括庞庄矿、夹河矿和张小楼矿)4 a内时间序列的地表形变结果和形变规律。研究结果表明:3个矿区内地表最大沉降速率达-48 mm/a,4 a累计最大下沉178 mm;夹河矿地表呈现先下沉后抬升现象,而庞庄矿、张小楼矿地表持续下沉;4 a内3个矿区地表最大倾斜变形为1.70 mm/m,最大曲率变形为-0.039 mm/m 2;通过插值统计计算得到庞庄矿、夹河矿和张小楼矿地表形变大于10 mm的形变面积分别为10.5,13.7,11.6 km 2,且呈逐年上升趋势。     

雷达InSAR数据在矿山地表形变监测中的应用研究

针对矿山地表形变这一特殊区域，开展星载InSAR测量的研究工作，在大量调研的基础上确定技术流程和关键技术及解决方法，选择具有典型意义的河北武安地区，应用InSAP数据，采用三次、二次过境差分法处理，获得了几个时间间隔内矿山开采地表形变图像。经与实际对比应用效果较好。真实地反映了地表形变的动态信息。实践证明，利用InSAR数据进行地表形变动态监测有着重要的现实意义和广泛的应用前景。     

升降轨SAR数据融合的地震形变场观测

鉴于D-InSAR方法在雷达视线方向上存在模糊现象而无法得到地表三维方向形变量的问题,利用升降轨雷达视线方向形变量和限定方程联合求解地震三维形变量的方法。该方法首先对干涉纹图特征进行分析,然后基于发震断层走滑分量较小的特点,将断层走向形变值假定为零作为限定方程,从而实现三维形变场的解算。以拉奎拉Mw6.3地震为例,实验结果与野外调查结果相一致,验证了该方法的有效性。     

基于MATLAB的多种插值算法在地表时序监测中的应用研究

为了克服InSAR技术获取数据时,由于部分月份缺失影像,而导致对研究区进行长时间序列形变分析时,所获取的形变序列为非等时距,不利于系统地反映其形变趋势的问题。本文基于MATLAB软件进行插值算法编写,对缺失时间跨度同的两种地表形变监测数据,分别进行多种插值算法实验。实验结果显示:对于缺失月份较少的数据,三次样条插值拟合效果最好;对缺失较多月份或分布不均匀的数据,立方插值拟合效果最好;线性插值和邻近点插值的拟合效果较差,不适用于对缺失的数据进行插值。该结果对由于缺失部分数据而影响其形变时序分析的情况提供了方法指导,具有较强的实用意义。     

基于SARscape的干涉叠加在地表形变监测中的应用

地表形变主要表现为地震形变、地面沉降、山体滑坡等,由InSAR技术发展而来的干涉叠加通过挖掘时间序列SAR图像获取mm级的形变信息。本文介绍了干涉叠加技术的基本原理和技术流程、基于永久散射体的方法,利用2008年～2010年的23幅Cosmo-skymed数据对北京奥林匹克公园内的主要区域进行了地表形变的监测。     

顾及相干系数的InSAR形变场采样算法

利用SAR差分干涉测量技术获取的大范围连续覆盖地表形变场为断层活动性质、发震断层参数等反演研究提供了丰富的数据信息。为提高形变机制反演数据源的可靠性和结果的准确性,提出一种顾及InSAR相干系数的概率采样算法。该算法基于四叉树数据压缩模型,将窗口形变梯度以及自适应核运算后的相干表征量按权重分配作为分割窗口的约束参数,以此建立概率采样函数;并引入数字高程模型对无效采样信息进行掩膜处理,达到兼顾提高采样点质量和保留细节形变信息的目的。通过对2016年中国台湾地区美浓M_w6.7级地震同震形变场数据进行实验分析,结果表明,顾及相干系数的概率采样算法在保留高质量数据和重要细节信息方面优势更为明显。     

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。     

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.     

地铁隧道形变监测系统断面采集数据的建模及算法研究

隧道形变数据包括整体的沉降和偏移数据以及断面的形变数据.针对断面形变监测数据,结合开发的监测系统,提出一种断面监测数据融合的数学模型,将采集数据进行有效融合,能够比较准确地反映隧道变形情况,为运营隧道的形变监测提供直观可靠的数据.同时,模型具有一般性,对类似管道、隧道的分析都具有参考价值.     

基于SBAS-InSAR技术的煤矿开采沉陷监测与分析

地下煤炭资源大量开采导致的地表形变,引发严重的安全和环境隐患,雷达干涉测量技术是高精度、大范围地表形变监测的重要手段之一。以辽宁省沈阳市沈北新区蒲河煤矿为例,采用SBAS-InSAR技术探测2018—2019年矿区地表形变结果,获取了采煤引起地表形变的时空分布特征,结合采场所在区域的地质条件和变形诱发因素,利用数值模拟技术对观测形变结果进行模拟分析,进而讨论了蒲河煤矿地面沉降在时间和空间上的变形规律和机制。InSAR形变监测结果显示,开采区域内存在两处沉降漏斗,且数值模拟结果与InSAR形变观测值分布规律一致,反演结果接近实际情况,可为相关部门制定地面沉降防治措施提供科学依据。     

基于1:25万地形的两通与三通差分干涉处理对比分析

以1997年11月8日发生Ms7.6级地震的我国西藏玛尼地区为例,利用覆盖该区的两景震前TandemERSSAR影像和一景震后的ERSSAR影像及我国1：25万地形数据,分别进行三通和两通模式下的干涉处理。经对比分析两种处理得知：两种模式下的同震形变场在条纹的整体分布上是一致的,在断层附近吻合较好,随着距断层的垂直距离拉大,残余地形对干涉条纹的形成起了主要作用,两种条纹间的差异也逐渐增大。结果说明：基于当前ERS卫星分辨率和没有特殊要求的情况下,我国的1：25万地形数据可以用作两通差分干涉模式下的外部DEM数据,所得结果在整体上与三通干涉结果基本一致。     

融合Cesium和Geoserver的地质数据形变监测可视化方法

随着地质研究与大数据的融合,形成了"多元异构、高容量、低价值密度的"海量地质数据.尤其在城市建设中反映地表和地面沉降情况的地质形变监测数据,具有容量大、时变性、维度复杂的特点.如何通过可视化技术更直观的服务于地质研究分析与问题决策,成为该领域数据可视化研究与应用热点.本文针对这一问题,通过干涉合成孔径雷达(Interferomeric Synthetic Aperture Radar,InSAR)采集的数据,提出一种在 Cesium 和 Geoserver 融合构建的Web三维场景下,展示地域沉降形变监测情况的可视化方法.在形变图层展示效果上,不同于Google Earth单一的渲染效果,设计出一种动态改变形变监测点云数据过渡颜色的方式.在可视化分析交互上与ENVI/SARscape进行对比.实践及应用结果表明,相对于传统方法如二维平面展示以及通过Google Earth导入数据的集成展示,本文方法对形变监测结果有更加直观的展示.同时拥有更加丰富的人机交互方式,为地质专业者提供更良好的辅助决策功能.     

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。