InSAR技术在高寒矿区地灾治理监测中的应用——以大通煤矿为例

采用InSAR技术对大通煤矿沉陷区进行监测，得到了该矿区2014年10月至2021年11月的地面沉降变形情况和年均沉降速率等信息.结果表明，矿区主要沉降变形区集中在东北部和东南部2个片区，其沉降速率最大超过220 mm/yr; 2017年后矿区沉降变形范围和变形量值都呈显著下降趋势且沉降变形逐渐平稳，前期治理工程对控制矿区沉降变形起到了重要作用，可为高寒矿区防灾减灾及治理工程评价提供重要参考.     

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。     

大渡河流域时序InSAR地质灾害监测

大渡河流域滑坡灾害频发,对流域内的施工建设和水电站安全造成极大威胁,获取流域地灾分布一张图对防灾减灾工作具有重要意义。本研究基于时间序列InSAR技术,对覆盖了大渡河丹巴至乐山段的升轨Sentinel-1数据进行分析,获取了流域2018-2021年的大范围形变结果,并结合光学影像识别出潜在的隐患区域。研究结果表明：区域最大形变速率达到了-65.2 mm /y;大部分沉降区集中在丹巴、石棉和汉源地区,主要受到地质构造活动和降雨等因素驱动;综合考虑形变速率、地形、植被覆盖和变形范围的影响,在大渡河沿线发现了15处较显著的滑坡隐患区;在典型形变区域,InSAR结果与地面测量数据基本一致,证明了InSAR滑坡监测技术在复杂西南山区的有效性,测量结果将为当地灾害治理提供指导依据。     

基于时序InSAR技术的锁阳城遗址积沙过程

研究锁阳城遗址沙丘的形成和发展过程,采用SBAS-InSAR技术对遗址区进行监测研究.选用2014年10月-2021年8月覆盖研究区域的42景升轨和41景降轨Sentinel-1A数据进行干涉处理,得到雷达视线方向的形变速率场,经过投影转换得到垂直方向的形变速率场,并验证了InSAR监测结果的精度,结合遗址区气象数据和锁阳城形制、保存现状特征进行综合分析.结果表明,锁阳城遗址区域沙丘发育呈现由西向东堆积速率逐渐增加的特点;西墙南段两侧及东墙外侧积沙速率最快,最大积沙速率为1.24 mm/a,西墙外侧以侵蚀为主,最大侵蚀速率为-0.89 mm/a;东风和西风占起沙风比率分别为67.92%和28.18%,与InSAR监测沙粒堆积方向一致.     

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.     

基于PS InSAR技术的黄土高原地质灾害隐患识别

采用永久散射体(PS)合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术对陕西绥德县城区及周边地区2015年12月-2018年4月共54景Sentinel-1A数据进行处理,获取研究区地表PS时间序列形变信息.根据形变特征将PS点分为随机型、线性蠕动型、突变型,并对每种类型PS点形变规律及其对地质灾害隐患识别的意义进行分析.将研究区地质灾害隐患分为城区沉降、滑坡隐患两类,依据PS点形变特征对两类地质灾害隐患进行识别,共识别出城区沉降区8处,滑坡隐患区39处.利用实地调查的滑坡体及不稳定坡体数据与识别的滑坡隐患区结果进行对比验证,结果显示识别的滑坡隐患区与调查数据具有较好的一致性.证明了InSAR技术在黄土高原地区地质灾害早期识别方面的适用性和准确性,可以应用于黄土高原地区地质灾害隐患识别预警.     

基于时序InSAR技术的芜湖市长江大桥一桥变形监测与分析

为保障人民群众生命财产安全,建立健全桥梁监测体系,以芜湖市长江大桥一桥为例,利用SBAS-In-SAR(Small Baseline Subset InSAR)技术处理2018年7月至2019年10月的Sentinel-1A数据,并将InSAR监测结果与桥梁上主桥的挠度仪进行对比.结果表明,桥面整体形变范围在13 mm以内,桥梁构件的沉降变化在时间上表现出一定的季节性变化规律.其中西侧简支梁桥在冬季呈现沉降趋势,在夏季呈现抬升趋势;位于东侧的斜拉桥部分在冬季呈现抬升现象,在夏季呈现沉降现象.针对这一现象,分析了测点形变量与温度之间的关系,其中西侧桥面形变与温度成正相关,东侧桥面形变与温度成负相关,并进一步根据监测数据建立了桥梁温度-竖向位移模型.研究结果证实了InSAR监测微小形变的可能性,可为对桥梁等大型工程监测提供数据.     

乌海矿区地表沉陷SBAS-InSAR监测分析

煤炭资源开发战略迅速西移,造成西北矿区严重的地表沉陷,该研究以位于内蒙古自治区乌海市乌海矿区为研究对象,采用SBAS-InSARS技术对25景ALOS PALSAR数据进行处理,监测了该地区2007年1月到2011年2月的地面沉降情况,获取了平均沉降速率和时间序列累积沉降量,沉降结果表明,乌海矿区沉陷多个沉降中心,主要分布于研究区内的北部、西南部、东南部,沉降速率在空间上呈不均一分布,最大年沉降速率在52～57mm/a;研究区域最大沉降量高达56cm,且沉降中心在不同时间段的形变量不同。     

基于小基线DInSAR技术的典型地区沉降监测

为了有效地监测城市地面沉降情况,以2003—2010年该区52景ASAR数据为研究对象,利用小基线DInSAR技术方法,通过连接、干涉、解缠、轨道精炼和去平、反演、二次反演、地理编码等步骤,对反演出的实验区2003—2010年的形变速率进行时序序列分析。结果表明:实验区地面抬升沉降主要分布在A区、B区、C区、D区(最大沉降速率达到每年11.1 mm),抬升区域主要分布在A区和D区(最大抬升速率达到每年9.2 mm),其余大部分地区的沉降和抬升速率不太明显。通过与以往的沉降研究成果进行对比,验证了该技术在地面表沉降监测中的可靠性和准确性,为后期研究及预测实验区地面沉降及抬升提供理论依据。     

基于PS-InSAR技术的淄博市地面沉降监测

利用2007年10月3日至2011年2月26日的25景ALOS PALSAR SLC数据,应用PS-InSAR技术对淄博市进行地面沉降监测。研究表明在淄博市内存在4个大范围沉降区,最大沉降点位于张店区,沉降速率为66 mm/a,沉降量为206 mm,地面沉降主要由矿产开采造成。最后采用SDCORS数据进行验证,说明应用PS-InSAR技术可对淄博市地面沉降实现毫米级精度监测。     

纳林河矿区地表沉陷SBAS-InSAR监测分析

纳林河矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗,属于我国大型煤炭基地,煤炭开采造成了严重的地表沉陷。本文利用13景Sentinel-1A数据,通过SBAS(小基线集)技术监测了该地区2016年10月至2017年2月间的地面沉降情况。结果表明,研究区南部最大沉降量高达33.99cm,最大沉降速率为-76cm/a,最大形变时间为2016年12月18日至2017年1月23日,且沉降中心不断向西移动。     

基于PSInSAR和GIS空间分析的南通市区地面沉降监测

为提高永久散射体雷达差分干涉测量(PS-InSAR)技术中大气延迟相位提取精度,在采用滤波方法从残余相位中提取大气延迟相位时,提出了基于结构函数的最佳滤波方法及滤波窗口大小的自动确定方法;并对PS(permanentscatterer)点的线性形变速率进行空间分析,了解其数据分布,探测离群值,然后进行Kriging插值,以获得高分辨率的沉降速率图.为验证方法的有效性,以江苏南通市区为试验区域,采用2006—2007年间15幅Envisat卫星SAR(synthetic aperture radar)图像进行地面沉降监测.结果表明,该方法有利于确保大气延迟相位的提取精度,获得了南通市区高分辨率的沉降速率图,发现南通市区存在多个沉降漏斗,但在2006—2007年间没有出现沉降速率特别大的沉降漏斗,大部分区域的沉降速率不超过11 mm.年-1.     

天津沿海地区地面沉降及其影响因素

利用GIS空间分析方法, 以1980?2005年大地水准点测量数据为基础, 对天津沿海地区地面沉降的时空分布进行研究, 结果表明整体沉降速率逐渐降低, 并由海向陆递增。影响天津沿海地区地面沉降的主要人为因素是地下水超采, 主要自然因素是软土层次固结。严格限制开采地下水仍是未来一段时期控制地面沉降的有效措施。     

基于SBAS和IPTA技术的京津冀地区地面沉降监测

京津冀位于华北平原北部地区,地下水的长期超量开采,造成了严重的区域地面沉降,对京津冀区域进行大范围地表形变监测已经成为一个值得关注的问题.基于相邻条带的RADARSAT-2数据,结合小基线集干涉测量技术和干涉点目标分析技术,获取京津冀地区2012-2016年地面沉降场时序信息.基于监测结果对研究区地面沉降发育情况进行初步探讨,并对沉降漏斗的时空演化特征进行分析.研究发现,京津冀地区发生地面沉降的区域较多,地面沉降不均匀性特征明显,地面沉降发育最严重的地区位于北京金盏一带,最大沉降速率达到130 mm·a~(-1);在多个沉降漏斗中,北京金盏沉降漏斗、天津王庆坨沉降漏斗发育最为严重,累计沉降量分别达到661 mm,658 mm.衡水市阜城县、景县沉降漏斗扩张趋势最为剧烈,累计沉降量大于200 mm的面积达到1494 km~2.     

曹妃甸新区PS-InSAR技术沉降监测及分析

随着曹妃甸新城的快速发展，地面沉降现象越来越引人重视，为分析该区域的沉降特征与原因，利用2019年2月至2021年12月共35景Sentinel-1A影像，基于PS-InSAR技术，获取了曹妃甸新区的地表沉降信息，提取特征点累计沉降量并分析沉降区域时空变化特征。结果显示：研究区整体区域沉降，主要沉降区位于西南方向，形变速率集中在-32.30～-3.48 mm/a;形变最严重区域位于唐山湾生态城，最大沉降量超过170 mm,形变区域面积较大且未达到稳定状态，未来仍会继续下沉。监测区的沉降主要与地下水开采、建筑设施荷载及吹填土自身压缩固结有关。     

基于多时相InSAR技术的大渡河瀑布沟水电站形变监测与预测

形变监测与预测是对水电站异常情况进行预警和及时采取补救措施的关键。提出了一种长短期记忆(LSTM, long short-term memory)神经网络方法来预测大渡河流域瀑布沟水电站干涉合成孔径雷达(InSAR, interferometric synthetic aperture radar)的时间序列形变。该方法首先利用多时相干涉合成孔径雷达(MT-InSAR, multi-temporal interferometric synthetic aperture radar)技术对2018—2020年瀑布沟水电站的哨兵一号(Sentinel-1)图像进行时间序列形变监测,然后基于时间序列InSAR形变数据采用LSTM神经网络建立了形变预测模型,最终获取瀑布沟水电站的形变速率结果和时序形变的预测结果。结果表明,瀑布沟水电站最大沉降速率达到-34 mm/a, LSTM预测模型训练和测试过程中点尺度的均方根误差(root mean squared error, RMSE)和绝对误差平均值(mean absolute error, MAE)最小值分别为2.343 mm和2.010 mm,...     

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...     

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.     

穆格莱德盆地凯康坳陷西斜坡地层剥蚀与埋藏史研究

为深入了解穆格莱德盆地凯康坳陷西斜坡地区地层沉积和埋藏史情况,根据回剥法改进的"刘景彦模型",消除多剥蚀面盆地内上覆地层压实作用影响,并利用声波时差计算各剥蚀面剥蚀厚度,在综合分析地层残余厚度与剥蚀厚度的基础上恢复了研究区埋藏史.结果表明:①Baraka与Amal间剥蚀厚度最大,Abu Gabra与Bentiu间剥蚀厚度最小;②斜坡西部与南部剥蚀量大,东部与北部小;③受区域构造运动和沉降速率影响,北部地区沉降速度和沉积速率小,地层埋藏较浅,断层规模小,密度大,发育大量小型断块圈闭;④南部地区沉降速度和沉积速率较高,各组地层埋藏较深,烃源岩进入生油窗时间更早,大型同生断层发育,多见大型断块和断鼻圈闭,石油地质条件优于北部地区.     

基于D-InSAR技术的韩城矿区沉降监测与分析

在阐述二轨法D-InSAR技术原理的基础上,以韩城矿区为研究区域,利用2007年1月-2011年2月之间的17景L波段ALOS PALSAR影像和SRTM3 DEM数据,结合GAMMA软件和韩城矿区建立了监测策略,获取了矿区的年平均沉降速率图,其最大年平均沉降速率为410.91mm/a。对P2沉降区进行精细分析,获取了沿工作面走向AB的剖面图,得出沉降边缘向沉降中心递增的沉降趋势。结果表明:L波段ALOS PALSAR影像和二轨法DInSAR适合韩城矿区地面沉降的监测分析。