SBAS-InSAR技术在特大型滑坡形变监测中的应用——以西藏自治区庞村滑坡为例

针对西藏庞村滑坡2019年4月发现裂缝并持续增大,对附近村民及基础设施产生严重安全威胁,搜集2018 年 1 月 3 日至 2020年7 月 3 日的 75 景 Sentinel-1A 降轨数据,利用小基线集(small baseline subset-interferometric SAR, SBAS-InSAR)技术获取滑坡在该时间段内的地表形变信息;并在形变量较大区域内选取特征点,对形变量进行分析,最终将InSAR解译结果与地面调查以及GNSS(global navigation satellite system, GNSS)监测站结果进行对比,对解译结果的精度进行验证。结果表明：在所选时间段内,庞村滑坡最大形变速率为-38mm/y;滑坡体的形变存在明显的分界线,可将其分为三个不同的滑动区;2018年12月和2019年10月两个时间点,滑坡形变有明显的加速现象;与地面监测数据的精度验证表明：SBAS-InSAR解译结果与地面监测结果显示的滑坡形变时间和空间特征一致性,验证了利用Sentinel-1A数据采用SBAS-InSAR技术在特大型滑坡监测和治理中的有效性,为滑坡的治理提供了可靠的技术依据。     

基于小基线集干涉测量的天津地区地表沉降时空分析

基于覆盖天津地区2017—2019年的30景Sentinel-1A影像数据,采用小基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法对研究区域进行地表沉降监测,获取了天津地区的年平均沉降速率和累积沉降,并与水准数据进行比对,最后分析了该地区的沉降时空特征。结果表明:2017—2019年大部分区域地表形变速率为-15.8～4.1 mm/a,最大沉降速率超过-130 mm/a,最大沉降中心位于天津市西青区王庆坨镇;基于SBAS-InSAR获取的沉降结果与水准测量结果比对,其精度达到2.96 mm;地表沉降受地下水开采、城市基础建设的发展以及工业用地量、人为活动等方面因素影响明显。     

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.     

基于SBAS-InSAR与GM(1,1)模型的张博线采空区地表形变监测

为获取了该区段沿线的地表形变速率及各成像时刻的累计形变量等形变信息,验证GM(1,1)模型在地表形变中的预测效果,通过 SBAS-InSAR 技术对张博线采空区 2019 年1月至2022年1月43景 sentinel-1A影像数据进行处理,并利用 GM(1,1)模型对地表特征点监测结果进行了模拟和预测。监测结果表明铁路沿线大部分区域年平均形变速率在-2.0~2.0 mm/year之间,沿线地表相对稳定;预测结果表明GM(1,1)模型在沉降预测中有良好的效果,可进行中长期预测。     

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。     

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.     

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。     

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-InSAR的成都平原地面形变监测及影响因素分析

为研究成都平原区域地面形变现状并分析影响因素,利用差分干涉测量短基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)监测成都平原地面形变情况,研究结果表明：成都平原区域地面形变量较小,多为点状形变,个别地区存在块状形变或线状分布;形变速率较快的地块多为建设工程扰动引起的,德阳市相对比成都市更易受到工程建设的影响;大部分人工建筑区域累计形变小于14 mm,地表形变速率大于10 mm/a图斑面积为115.83 km²,主要分布在成都市邛崃市、崇州市以及德阳市旌阳区、广汉市等地.从地下水开采和土地利用方面分析成都平原地面形变影响因素得出成都平原地下水开采与地面形变现状存在一定关系,不同土地利用类型中耕地与地表形变的契合度最高,而形变面积较大的地块主要位于建筑区域.根据现场核查,SBAS-InSAR结果与现场情况较为一致,证明了SBAS-InSAR技术在地面形变监测中具有较好适用性.本研究成果可为成都平原城市建设以及国土空间规划提供依据.     

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...     

结合SBAS-InSAR与光学遥感的矿区地表塌陷监测

针对矿区地表塌陷过程中难以获取全面的形变信息问题,本文以河南某采煤塌陷区为研究区,首先,基于多源多时相光学遥感影像采用综合归一化差异水体指数提取开采塌陷区积水的空间展布情况;然后,利用SBAS-InSAR技术处理63景2017年3月19日至2021年4月27日Sentinel-1A影像,获取研究区地表形变信息。结果表明：2010-2019年间年均塌陷积水面积新增幅度基本平稳,2019-2021年间年均塌陷积水面积新增幅度减小;研究区最大形变速率为-60.42 mm/a,形变速率小于-15mm/a区域均有煤矿井工开采作业。本文方法有效的提取了开采塌陷区较长时期内地表形变信息和空间展布情况,为矿区地表塌陷监测提供新的思路,形成了一套有效的矿区地表塌陷监测工作方法和流程,提高了遥感技术在矿区地表塌陷宏观、快速、准确监测的目的,为矿区塌陷修复和生态环境治理提供基础数据支撑。     

露天转地下开采地表沉陷预计及安全性分析

 为了最大限度地开采地下资源并保证地表建构筑物的安全,运用MIDAS/GTS(岩土与隧道分析系统)建立三维模型,对新桥矿露天转地下开采诱发的地表沉降和移动进行数值模拟研究。结果表明,露天转地下开采影响范围内最大变形值：地表倾斜i、曲率K及水平变形ε最大值分别为0.640mm/m、0.012×10^-3/m和0.503mm/m,低于工程范围内建(构)筑物保护等级对应的允许变形值,露天转地下开采不会诱发危及民居等地面建(构)筑物稳定性的移动和变形,为矿山地表沉降预测和安全分析提供了理论依据。     

基于SABS-InSAR的保德矿区地表形变监测与分析

煤炭开采是保德县的主导产业,长期高强度的矿产资源开发导致矿区内地表发生了不同程度的形变,地质灾害频发,对进一步采矿作业造成了极大的安全隐患,破坏了当地的生态环境。为了进一步探究矿区地表变形的时空分布变化规律以及地表形变的驱动因素,利用SBAS-InSAR技术对覆盖研究区的32景Sentinel-1A影像数据进行处理,得到了保德矿区2020-06-24—2022-09-13期间的地表形变信息。在监测时间段内,研究区整体以沉降为主,形成多处由中心向四周发展的漏斗状下沉区域,主形变区内形变量与时间大致呈线性关系。依据计算得到的形变结果将保德矿区划分为6个重点研究区,以5号重点研究区中的泰安煤矿为例,通过分析其工作面的采掘工程,得出以下结论：(1)煤矿地表并未达到稳定状态。(2)发生地表形变的区域与工作面空间分布相吻合。(3)作为矿区形变的主要驱动因素,随着采矿工程的推进,主形变区域的范围和沉降速率将会进一步增大。研究区内的地质构造和地层岩性对研究区整体形变的趋势和范围起到一定的控制作用,断层两侧上盘、下盘的相对运动以及不同区域地表的可压缩层厚度差异均对地面的形变速率有一定的影响。通过叠加对比...     

苏州地铁车站深基坑工程的监测与分析

对苏州某地铁车站深基坑开挖过程中的变形进行了监测并分析了监测结果,总结了地下连续墙的侧向变形、地表沉降、管线沉降、支撑轴力的变化规律,为类似工程提供了借鉴.     

新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义

煤矿地下开采形成的采空区对地表工程和周围环境造成严重的破坏,造成沙吉海矿区周围生态脆弱,草场面积缩减。长期废弃的矿井由于不清楚地下开采情况及范围,所以难以进行有效治理。通过长时间大范围的采空区形变特征监测,对于地质灾害预防和治理来说具有重要意义。基于2017年3月19日—2019年12月22日73幅覆盖沙吉海矿区的Sentinel-1A影像,采用差分干涉测量短基线集时序分析技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)获取时序地表残余变形,此外通过克里金插值法获取了整个研究区完整的形变信息,监测到研究区平均变形速率在-148.44～38.05 mm/a,最大累积形变量达-1 418.42 mm。分别得到废弃采空区和正在开采矿井工作面的形变特征,正在开采煤矿采空区呈漏斗形变形,废弃采空区沉降呈多点分散形,变化不均匀。经过对沙吉海矿区详细的野外调查,验证了SBAS-InSAR结果的可靠性。最后,结合野外验证结果分析了煤矿采空区围绕沉降中心呈漏斗形演化的过程。研究成果可为老旧采空区治...