SAR差分干涉测量技术及其在地表形变监测中的应用现状

合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR)是一种新的空间对地观测技术．它利用合成孔径雷达(SAR)的相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息,可以监测地球表面和冰雪表面的微小变化,且探测地球表面位移变化的精度可达到cm量级．因此,介绍了D-InSAR的基本原理和发展概况,综述了D-InSAR在地表形变监测中的应用现状,并对D-InSAR的应用前景进行了展望、     

D-InSAR与PS-InSAR的理论模型、技术特别及应用领域

合成孔径雷达干涉测量InSAR(synthetic aperture radar interferometry)是空间对地观测技术的一次革命性飞跃,特别是D-InSAR和PS-InSAR技术在对地表沉降监测中的应用,受到了越来越多的关注.介绍了D-InSAR和PS-InSAR技术的理论模型,在分析理论模型的基础上,归纳出这2种技术的不同特点,系统地总结了它们各自适合的应用领域以及暂时难以应用的情况.     

基于SBAS-InSAR和BP算法的大理市地面沉降监测及预测

针对传统差分合成孔径雷达干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar, D-InSAR)存在时空失相干、大气延迟的问题，选择小基线集合成孔径雷达干涉(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)技术获取高精度地表沉降信息。为了更快了解未来城市地表沉降趋势，提出一种基于SBAS-InSAR和BP神经网络算法的城市地表沉降监测及预测模型。利用SBAS-InSAR技术获取大理市2020年5月1日至2021年12月22日时间序列累计最大沉降速率，其沉降速率范围为-52.627～47.543 mm/a;选取研究区5个沉降较为严重的区域分析沉降原因；最后随机选取B沉降区内1 000个沉降点，其中300个作为学习训练样本，700个进行测试和预测分析，预测结果与监测结果相吻合，其平均绝对误差为0.255 mm,均方误差为0.129 mm。实验结果表明，提出的结合SBAS-InSAR和BP算法模型，能够有效对城市地表沉降进行监测...     

D-InSAR与PS-InSAR的理论模型、技术特点及应用领域

合成孔径雷达干涉测量InSAR（synthetic aperture radar interferometry）是空间对地观测技术的一次革命性飞跃,特别是D-InSAR和PS-InSAR技术在对地表沉降监测中的应用,受到了越来越多的关注．介绍了D-InSAR和PS-InSAR技术的理论模型,在分析理论模型的基础上,归纳出这2种技术的不同特点,系统地总结了它们各自适合的应用领域以及暂时难以应用的情况．     

融合多种差分干涉测量的矿区地表形变监测

为解决时序短基线集差分干涉测量技术(SmallBaseline Subset-InSAR,SBAS-InSAR)无法准确估计煤矿沉降中心形变值的问题,通过融合合成孔径雷达差分干涉测量(Differential InSAR,D-InSAR)和SBAS-InSAR技术研究了测量矿区地表形变的监测方法。利用25景Sentinel-1数据,根据基于相干性系数的D-InSAR方法和结合永久散射体合成孔径雷达干涉测量(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)的SBAS-InSAR方法分别生成研究区域的形变图,并借助Kriging插值法,将前者方法所得结果填补于后者方法所获形变结果,完善矿区形变中出现的空缺值,从而更为准确地估算矿区地表形变结果。此外,沿着开采面的横纵剖面详细分析典型矿区的形变结果,并绘制地表形变剖面曲线,以此剖析矿区沉降漏斗的演化过程。最后,为了定量说明该方法的可靠性,将矿区形变结果和水准测量数据进行误差对比,并将标准差和均方根差作为矿区形变结果精度的评定指标。结果表明：相干性系数图整体质量较优,研究区域中最大累积沉降量可达176.39mm,年均沉降速率最大可达-103.82 mm/y。通过本文方法得到的形变结果和水准处理数据基本一致,且误差均小于13 cm,监测精度满足煤矿开采相关测量技术要求。     

西部矿区开采损害动态监测的新途径

针对西部矿区开采损害特征及常规地表变形监测方法的局限性,在介绍D-InSAR形变监测原理的基础上,尝试采用D-InSAR技术作为西部矿区开采损害动态监测的新途径。以陕西彬长矿区为研究区域,对该区域的雷达影像进行差分干涉数据处理,获得了该区域的差分干涉图、沉降分布图。实验显示,利用D-InSAR技术可以在大范围内(100km×100km)快速获取矿区的总体沉陷分布情况。     

工矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究

基于差分合成孔径雷达干涉测量(D-InSAR)中相位构成因素的分析,选择中国东部典型工矿区(唐山市及开滦矿区)为试验区进行了矿区地表沉陷D-InSAR监测试验研究.利用该地区1997-1998年两个时相获取的5景ERS1/2卫星SAR单视复数据(SLC),分别采用“2轨法”和“3轨法”进行差分干涉处理,得到了间隔时间超过半年的地下采矿及采水引起的雷达视线向(LOS)形变图.通过将LOS形变图转换成地表下沉分量,分析了试验区沉陷的扩展及演变过程.在此基础上,对D-InSAR技术中存在的时间去相干、空间去相干等误差因素进行了分析和讨论.试验表明:作为数字矿山的关键技术之一,可以利用多时相D-InS...     

差分干涉合成孔径雷达技术在广域滑坡动态辨识上的实验研究

通过ALOS卫星PALSAR传感器获得的三景合成孔径雷达(SAR)数据,利用合成孔径雷达差分干涉(D-InSAR)技术对金沙江下游乌东德水电站库区内的滑坡活动进行了详细的研究,获得研究区域内地表高精度形变位移值.将其按滑动速率及位移大小进行分级显示,清晰地表明了研究区内不同区域的地面活动位移状态,辨识出研究区内可能发生滑动和发生滑动较大的区域,从而确定了滑坡活动的风险区.对库区内正处活动状态的L1R--6号滑坡进行了详细的研究.结果表明:D-InSAR技术与全球定位系统GPS在监测整体形变和运动趋势上基本一致.对D-InSAR结果存在的单点误差进行了分析,提出了D-InSAR与GPS相融合的栅格函数误差插值消减法,提高了D-InSAR技术的监测精度.     

基于合成孔径雷达干涉测量的高速铁路下伏老采空区稳定性监测分析

揭示老采空区现有变形规律是老采空区的稳定性分析的关键,而合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术对于广域地表变形监测有着传统测量技术无法比拟的优势.针对贵南高铁穿越大盘井采煤沉陷区的地表监测,采用最新的永久散射体对合成孔径雷达干涉测量(pe...     

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。     

基于差分干涉合成孔径雷达技术的米林滑坡形变监测

滑坡灾害在中国具有多发特征,能有效的对滑坡灾害进行监测预警是减少危害的主要手段之一。合成孔径雷达差分干涉测量技术与传统的监测方法相比,具有全天时、全天候,能够获得面式数据、成本低等优势。在空间和时间上都能满足滑坡早期识别及动态监测的目的。以3景ALOS-2卫星PALSAR-2数据为数据源,采用二轨D-InSAR技术对米林滑坡进行形变监测,获得滑坡形变值。并最终得到米林滑坡灾前形变趋势,达到了发现变动,监测趋势的目的,形变趋势与实际结果一致,证明了D-InSAR技术用于滑坡早期识别与动态监测的可行性,在广域地质灾害监测中具有较大的应用前景。     

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.     

基于小基线集时序干涉雷达分析武汉中心城区地表沉降时空特征

利用2015—2016年期间获取的15景Sentinel-1A TOPS SAR影像,采用小基线集时序干涉雷达(interferometric syn-thetic aperture radar,InSAR)分析方法,研究了武汉中心城区的地表沉降特征,分析并建立了该地区地表沉降与城市建设、降雨量和长江水位变化等因素的关系.采用32个水准点数据验证了基于Sentinel-1A反演的地表沉降结果,精度为5.82 mm/a.研究区域内不均沉降明显,其地表沉降速率范围为-81.5～18.2 mm/a,且探测到的最大沉降速率位于后湖地区;地表沉降时间序列呈伴随有明显季节变化的非线性沉降.地表沉降与影响因子的对比分析表明,沉降漏斗与工程建设施工区位置分布具有较高的空间相关性;地表沉降中的季节性变化与水位变化和降雨量有关;研究区域地表沉降主要由人为活动、土层压缩性以及地下水过度开采等造成.研究结果给出了武汉中心城区地表沉降时空特征和地表沉降与其影响因子之间的相互关系.     

煤层开采地表沉陷监测及预测技术现状及发展趋势

煤矿开采地表沉陷监测及预测对于煤矿地表治理及环境保护具有重要意义。详细阐述了煤矿地表沉陷监测及预测方法,并对其监测及预测过程进行了较为详细的论述与分析。指出地表沉陷监测及预测存在的问题,针对存在的问题,提出了未来基于互联网+技术以及CCD和GPS组合传感器技术,对矿区监测数据进行实时监测并进行数据处理,对处理后的数据实时传送到数据中心,数据中心根据监测结果实时调整监测区域达到最优监测效果;未来地表沉陷预测发展应考虑开采地质条件、开采工艺、开采深度、开采厚度等因素对于地表沉陷的影响,在预测的过程中确定因素的影响程度,合理选择预测方法,提高预测精度。     

岩层移动的复合介质模型及其工程验证

将采场上覆岩体视为大系统复合介质,建立岩层移动的层状－离散二重介质模型．采用薄板层状介质解析与离散元数值模拟相结合的方法,探讨了整个上覆岩层的移动规律,从而为研究减缓地面沉降技术提供了可靠依据,并举一实例作为工程验证．     

D-InSAR处理中失相干问题的研究

失相干问题是合成孔径雷达干涉测量技术实用化的最大障碍之一,尤其是在D-InSAR处理中,失相干问题更为突出.通过对D-InSAR处理中的各种失相干源进行量化计算,找出了D-InSAR处理中影响SAR像对相位间相干性的主要因素,进而在理论分析的基础上,提出了减小D-InSAR处理中相位失相干的有效方法.     

基于SBAS-InSAR和PSO-BP神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测

针对传统监测技术无法进行长时间矿区地表沉降监测以及现有预测模型过度依赖沉降数据、模型单一等问题,提出一种基于小基线集合成孔径雷达干涉（Small Baseline Subsets Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR）和粒子群优化-反向传播（Particle Swarm Optimization -Back Propagation,PSO-BP）神经网络算法的矿区地表沉降监测及预测模型. 首先,利用SBAS-InSAR技术获取矿区地表沉降监测值;然后,选取矿区地表沉降的影响因子与获取的沉降监测值从多因子角度构建PSO-BP预测模型;最后,分析该方法的有效性和合理性. 实验结果表明,利用SBAS-InSAR能有效监测矿区地表长时间沉降,随着训练样本的增加,PSO-BP预测值与SBAS-InSAR沉降值残差逐渐减少,算法收敛迭代加快,均方误差降低. 与现有监测方法及预测模型的对比,证明了SBAS-InSAR在矿区地表长时间沉降监测中的优势以及PSO-BP模型在矿区地表沉降预测中的有效性和合理性,该方法可作为矿区地表长时间沉降监测和预测的有效手段.