PS-InSAR在南昌地表变形监测中的应用研究

利用2014-2018年覆盖南昌市区域范围Sentinel-1A卫星数据,采用PS-InSAR技术对南昌市主要的基础设施建设,如高铁、地铁、隧道、桥梁、高楼等地表形变情况进行计算、趋势分析与及时监测,为区域灾害提供预警与评估,及为地区规划与发展提供决策支持。PS-InSAR技术在地面沉降、自然灾害等地表形变监测方面已得到广泛的应用。就PS-InSAR在南昌地表形变监测的应用进行了探讨,并根据InSAR的特点,指出了InSAR的部分缺陷,给出了InSAR的使用局限以及今后的研究方向。     

基于D - InSAR的彬长矿区沉陷变形监测

差分雷达干涉测量(D - InSAR)技术能够监测沉陷区空间连续曲面的形变,具有精度高、连续监测、成本低等特点,是对现有矿区地表沉陷监测方法有益的补充.以陕西彬长矿区为例,根据获取的雷达影像图开展干涉测量的研究,将形变前后2幅干涉图相位差分得到地表形变,对照矿区的实际情况,分析去相干源影响,并对其误差作了简要分析.结果表明:D - InSAR技术,能够准确反映出矿区沉陷的位置和下沉程度,尤其在黄土高原,地质地貌条件比较复杂的条件下,更展示出D - InSAR技术在矿区地面沉降监测适用性、优越性和实用价值.     

基于方差分量估计的InSAR三维形变估计

InSAR因其具有全天候、全天时的工作能力,能够实现实时动态监测,具有较强的穿透能力,已经成为获取地球空间信息的重要手段,它不仅能快速测量各种比例尺的地图,而且在环境监测、防灾减灾等领域也发挥着日益重要的作用,尤其是在监测地表形变获取全球高程方面有着显著的效果。然而,InSAR技术仅对地表一维(雷达视线向,LOS)形变敏感,而我们关心的是发生在三维空间框架下的真实形变,这一缺陷使得InSAR形变监测的广泛应用受到了极大的限制。应用经典的赫尔默特方差分量估计来融合不同平台、不同轨道的InSAR观测值,使形变从一维扩展到三维的精度结果更加准确。使用了PALSAR升轨和ASAR升降轨三个平台的数据,以研究区域内的GPS连续观测站观测的三维形变速率为形变真值,内插了实验区的三维形变速率,模拟出了的InSAR的观测值,并对其进行了方差分量估计,确定了合理的随机模型,最终反演了该三维形变。该结果相对于各平台等权处理反演结果,在精度上有了很大程度的提高。     

基于InSAR技术的地表形变监测

地表形变引发了一系列的地质灾害,因此,对地表形变进行监测显得尤为重要.卫星合成孔径干涉测量是一项极具潜力的区域地表形变监测技术,具有很好的优越性,应用前景广泛.介绍了地表形变及其带来的危害和SAR数据的基本处理流程等,并以BAM地震为例对InSAR技术在地表形变监测中的具体应用进行了讨论与分析.     

广域InSAR时序分析技术对华北平原地表形变的监测

基于2015—2019共4年的合成孔径雷达(SAR)卫星影像,提出一种广域合成孔径雷达干涉测量(InSAR)时序分析技术,对华北平原的地表形变进行高精度连续监测。首先对SAR影像进行干涉处理,得到干涉图。在此基础上,使用经过并行化改进的永久散射体技术斯坦福改进(StaMPS)方法,提取干涉图中所有永久散射体(PS)像元,获取研究区域全分辨率的时序形变信息。之后,使用大气模型校正法与共景叠加法相结合的联合大气校正方法,估计并去除形变信息中的大气噪声。经过上述处理流程后,成功地获取华北平原地表大空间尺度、长时间跨度、全空间分辨率和高精度的形变信息,进而监测到平原内部由长期地下水开采导致的高达100 mm/a的大范围强烈沉降信号。相较于既有算法,并行化StaMPS方法通过在多个计算节点之间的实时分配,节约至少60%的计算时间,联合大气校正方法则可以去除约74.3%的大气噪声项,有效性显著高于两种校正方法的单独使用效果。广域InSAR时序分析技术可以有效地实现对大范围地表形变的高精度连续监测。     

时序InSAR大范围地表形变监测的关键问题分析

地表形变作为一种缓慢变化且不可逆转的环境地质现象,具有覆盖范围大的特点.受SAR影像幅宽限制,单幅SAR影像显然无法满足区域性地表形变监测,如何实现大范围地表形变监测成为当务之急.长条带时序InSAR监测与多轨道InSAR监测成果的拼接成为大范围地表形变监测的有效手段,但面临计算效率、误差传递以及坐标系与基准不统一等问...     

联合时序SBAS-InSAR与GACOS的青岛胶州湾大桥形变监测与分析

为解决SBAS-InSAR技术在获取水汽饱和度较高的海滨城市地表形变信息受大气影响严重的问题,选用23景Sentinel-1A SAR影像数据,联合时序SBAS-InSAR技术与GACOS大气校正模型,监测得到2021年1月—2022年6月青岛胶州湾大桥的地表形变信息;利用线性模型和线性-温度模型分析了其形变特征及其温度影响。结果表明,桥梁整体的形变速率在可控范围之内,其地表形变过程是非线性的,与平均温度变化有较高的相关关系,线性-温度模型拟合的地表形变过程与联合时序SBAS-InSAR技术与GACOS大气校正模型监测的地表形变过程具有较高一致性,表现出了季节性变化规律。     

基于SBAS技术的天津市地面形变特征分析

地面沉降是一种普遍存在的地质灾害,天津是我国地面沉降较为严重的城市之一,对地面形变特征的研究,有助于了解地面沉降分布,合理进行城市规划。基于覆盖天津地区的Sentinel-1升轨和降轨数据,使用改进的小基线时序干涉测量方法获取卫星视线向（line of sight,LOS）向形变速率场,针对沿海地区大气影响严重等问题,引用InSAR通用大气校正在线服务（Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR , GACOS）模型去除大气误差影响。从获取的天津地区形变速度场可以看出,天津市区内形变量相对较小,市区周边的静海区、西青区存在一定的形变漏斗,最大LOS向形变量约-40mm/a;武清区和北辰区形变量最大,有一个范围和形变量级都较大的形变漏斗,形变漏斗中心为武清区王庆坨镇,其最大LOS向形变量在升轨和降轨结果中分别为80mm/a和99.2mm/a,结合该区域土地利用情况,发现主要是由于产业园密集建设,导致工业和生活用水过度导致地下水超采。从形变结果可以看出,后续需要对存在形变漏斗的区域进行科学用水管理和合理城市规划,从而有效改善区域形变的影响。     

基于D-INSAR技术在双鸭山矿区地面沉降监测试验研究

该文采用常规雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）,对德国的TerraSAR数据（RAW）进行处理,监测黑龙江省双鸭山矿区煤矿地面沉降,获取监测矿区内地面沉降发生的位置及范围,结合实验分析差分干涉测量技术（D-InSAR）在地表形变监测的应用前景。     

利用时序InSAR技术监测兰州市主城区地表形变

城市地表形变是城市发展进程中的阻碍因素,为监测城市地表形变,利用46景Sentinel-1A影像,通过短基线集干涉测量技术(SBAS-InSAR)对兰州市主城区进行监测,SBAS-InSAR技术是在传统的D-InSAR技术上发展起来的时序InSAR技术,可以监测长时间序列上高精度的地表形变结果。实验获得了2017年1月到2018年8月间的地表形变信息,结果表明兰州市区存在大范围的地表沉降,最大年平均沉降速率达到104.2mm/a,累积沉降量达到174.4mm,并对兰州市区内沉降区域分布范围和发展趋势做了总结。城区北部的沉降区域主要分布在新开发的居民区周围,形成了四大沉降中心区域,城区南部沉降最为严重的是七里河区,有多个区域的年平均沉降速率达20mm/a以上。     

利用结合土地覆盖类型的自适应DS-InSAR方法监测矿区地表形变

针对传统时序InSAR技术在测量点选取过程中多采用全局单一阈值,在受时空失相干影响严重和短时间内形变梯度较大的矿区容易出现测量点稀疏且空间采样不足,因而无法获取矿区地面沉降完整信息的问题,以覆盖大同矿区的22景ALOS-1数据为例,利用结合土地覆盖类型的自适应DS-InSAR方法(ADSI-CLC)获取该区域长时间序列地表形变信息。ADSI-CLC方法形变测量结果的时空分布模式与StaMPS-SBAS方法具有相似性,且与高分辨率光学遥感影像上的采矿设施保持良好的空间相关性。ADSI-CLC方法可以显著地提高测量点的数量和空间分布密度,在研究区识别出的DS点数量约是StaMPS-SBAS方法的4倍。两种方法的测量结果在无形变和小形变区域吻合程度较高;在大形变区域,StaMPS-SBAS方法无法有效地获取形变结果,而ADSI-CLC方法由于测量点数量的增加,反演得到的形变测量结果基本上符合由采矿活动造成的漏斗状的空间分布特征,间接地验证了该方法在矿区地表形变监测中的可靠性和有效性,证明ADSI-CLC方法能够提供更详细的时空形变细节信息,更好地服务于矿区地表稳定性的监测和预警。     

基于永久散射体雷达干涉测量技术的北京市地面沉降研究

地面沉降是北京平原区主要地质灾害之一,在过去的几十年中,其沉降范围和幅度逐年扩大．文中采用永久散射体干涉测量技术（PS-InsAR）进行检测、监测该地区地表形变特征．通过分析时间序列的干涉测量结果发现,该地区地面沉降存在构：造控制的特性,尤其是在北部沉降区．揭示了北京市第四纪顺义凹陷与沙河凹陷地区地面沉降趋势及范围受黄庄-高丽营、南口孙河断层控制．同时将PS-InSAR提取的地面沉降等值线与粘性土厚度分区结果对比分析发现,该地区地面沉降多发生在粘性土厚度大于50m的地段范围内,沉降中心多数位于粘性土厚度大的地区．     

PS-InSAR技术在兰州市地面形变中的监测应用

近年来,由于城市地表沉降带来的次生灾害后果愈加严重,给城市的发展带来了诸多隐患,因此对城市进行长时间序列的形变监测具有重要的现实意义,而传统的监测方法无法获取城市大面积的地表形变信息.合成孔径雷达遥感(interfer-ometric synthetic aperture radar,InSAR)技术在大规模地表形变监测中具有独特的优势.兰州市地质条件特殊,地貌条件复杂,是中国地质灾害发生频率较大的区域之一.采用63景Sentinel-1A和5景Sentinel-1B数据基于永久散射体合成孔径雷达干涉(persistent scatterer interferometric synthetic aperture radar,PS-InSAR)测量技术获取了2014年10月—2020年4月的兰州市城区的地面形变场.研究结果表明,兰州市城区地表形变较小,临近城区周边的几处村镇存在着不同程度的沉降,且部分区域的沉降呈现出逐渐加快的趋势.     

基于InSAR与GPS技术的公路采空区变形监测

利用InSAR与GPS融合技术,开展研究高速公路采空区影响的变形监测与评价.针对D-InSAR条带变形信息的稀疏相位解缠问题,提出了一种在GPS中常用的LAMBDA相位解缠算法,建立了合适的解算模型,获取了采空区高速公路D-InSAR条带变形时间序列,掌握了采空区影响发展情况.在InSAR雷达卫星过境的同时,利用三等水准测量进行变形量测,对比验证表明,用InSAR与GPS融合技术进行高速公路变形监测是可行的.进行的基于InSAR与GPS技术的公路采空区变形监测科研成果可靠,具有广泛的应用前景.     

联合GRACE卫星和人工神经网络模拟华北平原地表垂直负荷形变量

华北平原是世界上超采地下水较为严重的地区,也是地面沉降面积较大的地区,但对水负荷引起的地表形变研究较少.本文结合GRACE重力卫星数据解算的水储量,基于人工神经网络原理,选取华北平原内5个GPS台站48个月(2005年1月~2008年12月)的降水量、地下水埋深、陆地水储量作为训练样本的输入量,以这48个月的GPS形变量作为输出量,用贝叶斯正则化算法训练人工神经网络,进行地表垂直负荷形变模拟.用2009年1月~2010年12月的24个月数据检验预测结果.研究发现:(1)利用GRACE水储量作为ANN输入模拟地表形变量是可行的.5个站点的后验差比值均小于0.5,小误差概率均大于0.80,平均R2为0.806;(2)在华北平原,地下水储量变化对地表负荷形变的影响比土壤水储量大.本文的研究有助于更好地认识华北平原地面沉降动态特征,为地面沉降提供了新的研究思路.     

基于时序InSAR技术的近距离多煤层参数反演方法

近距离多煤层开采引起的采空区地面沉降在当前工矿区沉陷中占有较大的比例,而天基InSAR技术在工矿区大范围形变监测方面具有显著优势.以2018年1月至2019年8月间的43景C波段Sentinel-1B SAR数据为基础,通过时序InSAR技术对近距离多煤层开采的康平煤田进行了大范围沉降监测.以Okada模型为基础,结合近距离多煤层分布特征,采用叠加理论的原则,提出了一种基于多源模型的近距离多煤层参数反演方法.通过定量计算弹性半空间下双源模型和三源模型近距离多煤层参数反演的精度,发现三源模型精度更高,更符合小康矿近距离多煤层开采的实际特征.本研究可以为基于InSAR技术的近距离多煤层开采沉降监测及参数反演提供参考.     

基于多源时序InSAR的三峡坝区形变监测分析

自2003年三峡库区蓄水以来，水位的大幅上升和周期性变化，给三峡大坝及其周边环境的稳定性造成威胁，三峡坝区的形变监测一直备受关注.随着InSAR技术的不断发展，其在基础设施与地质灾害形变监测领域发挥着越来越大的作用.采用时序InSAR技术对获取的2015年—2019年L波段ALOS2 PALSAR2数据集和2015年—2022年C波段Sentinel-1数据集进行处理分析，发现三峡大坝与茅坪溪大坝存在与蓄水相关的周期性形变，振幅约为1.1 mm和3.2 mm，茅坪溪大坝左岸护坡、关门洞地区与银杏沱填埋区分别存在28、40、40 mm/a的显著形变.采用指数衰减模型对银杏沱填埋区形变过程进行拟合，结果表明填埋区可在2040年达到稳定状态。研究表明，InSAR技术有助于加深对地表形变的认识理解，为地质灾害治理与决策提供依据.     

利用SAR相干点目标分析技术监测常州地面沉降

由于地下水开采和大量工程建设的影响,不少城市地面沉降问题突出.利用2011年至2013年间获取的41景TerraSAR-X高分辨率SAR数据,采用相干点目标分析技术对常州地表形变进行监测,获得了地面沉降速率图,并与水准测量结果进行了对比验证,达到了毫米级精度.研究结果显示,常州市武进地区存在几处明显的沉降,在2011-2013年间最大沉降速率达到28.7 mm/a,体现了IPTA技术在城市地面沉降监测中有很好的应用前景.     

基于时序InSAR技术监测北京平原区地面沉降

选取地面沉降比较严重的北京平原区作为研究区域,利用时序InSAR技术对该区域2003-2010年的52景ENVISAT ASAR数据进行处理,通过小基线对组合、差分干涉处理、高相干点提取、形变相位分离等步骤,最终反演出北京地区2003-2010年的时间序列累积沉降量和平均形变速率.研究结果表明,沉降地区主要分布在朝阳、通州、昌平和顺义地区,其中朝阳-通州区域沉降最为严重,年最大沉降量超过了110mm/y,与该区域过度开采地下水有关.将监测结果与现有研究成果和实测水准数据进行对比,发现三者具有较高的一致性,表明时序InSAR技术监测地区沉降具有可靠性和准确性.     

GPS技术在郑汴新区地面沉降观测中的应用

基于《河南省郑汴新区城市地质灾害与地质环境综合调查评价》项目中地面沉降部分,对GPS技术在郑汴新区地面沉降监测中的应用,总结出了一些行之有效的高精度监测方法。该文介绍了地面沉降监测点制作规格和监测网的建立情况,详细说明了GPS技术在郑汴地面沉降精密监测野外实施方法和得出监测数据的整个流程。