融合长短基线的干涉图解缠错误自动改正

合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术因具有全天时、全天候、大范围的独特优势,已被广泛应用于地球科学研究、自然灾害监测和环境管理等领域。然而,受地表失相干、干涉条纹密集等因素影响,InSAR数据处理关键的步骤——干涉图相位解缠常出现错误,进而影响高程反演和地表形变监测精度。为此,文章提出了一种融合长短基线干涉相位闭合环的解缠错误自动探测与改正方法,并利用湖南省-江西省高植被覆盖区的Sentinel-1雷达影像开展了算法验证。实验结果表明,该方法可有效地改正干涉相位解缠错误,这对InSAR技术提升高程反演和形变监测精度具有重要意义。

西安城市扩张及其驱动力分析

随着人口的增长与经济的发展,尤其我国西部城市在西部大开发的背景下,大中城市的扩张十分明显,深刻地影响城市周边的生态环境。如何快速准确地获取城市扩张信息,并分析其驱动力机制,对于指导城市规划,优化西部生态环境与可持续发展都具有十分重要的意义。作者分别采用了监督分类法和归一化裸露指数(NDBI)法提取了西安市的城市边界信息,并对二者进行对比分析,认为监督分类法提取的城市边界信息较为准确。在此基础上通过对相关统计资料的分析,认为西安市城区快速扩张与西部大开发以来西安市固定资产投资额的大幅增加以及经济的快速发展有密切的关系,此外人口的增加、交通等基础设施的发展也是重要的驱动因素。

基于小基线DInSAR技术监测太原市2003-2009年地表形变场

基于高相干点目标反演缓慢地表形变已成为当前DInSAR技术的研究热点.本文通过融合PS方法和相干目标法优点,采用小基线DInSAR技术提取城市地表形变场,并重点分析了地表线性形变的反演.在此基础上,以太原市为研究区,利用23景ENVISAT ASAR影像,提取了该市2003～2009年的地表形变场.研究结果表明:(1)在该阶段太原市存在有4个明显的沉降中心,即下元、吴家堡、小店、孙家寨,其中最大沉降中心孙家寨的平均沉降速率为-77.28 mm/a;(2)老沉降中心万柏林沉降趋于缓和,北部地区沉降停止,甚至出现反弹;(3)沉降中心的变化说明太原市采取的"关井压采"控沉措施取得初步成效;(4)水准数据验证了监测结果,精度达到2.90 mm,表明小基线DInSAR技术可满足城市地表形变监测需求.

比值居民地指数在城镇信息提取中的应用

TM图像中由于裸地与城镇光谱特征相似,利用传统的分类方法难以区分二者,城镇提取精度很难令人满意.针对这一问题,本文提出了一种新的方法即比值居民地指数(RR I)法用于城镇信息提取,同时与最大似然监督分类法作对比,研究结果表明,RR I法(精度达87.50%)优于最大似然分类法(精度为78.13%),是一种提取城镇居民地信息的理想方法,尤其适合裸地较多的干旱半干旱地区.

西安地区城镇扩展及其生态环境效应研究

论文以西安地区为研究区,基于1988年和2003年两期LandsatTM影像,采用监督分类法提取了该区15年间城镇扩展变化,并利用土地利用面积转移矩阵分析了城镇用地与其它土地利用类型转化的关系,此外,结合社会经济统计资料探讨了城镇扩展的生态环境效应。结果表明:①城镇面积1988年为59711.31hm2,而到了2003年为75043.53hm2,其增幅达25.68%;②城镇的新增面积主要是由耕地、未利用地、果园和水体转化而来;③城镇扩展的生态环境效应在该地区集中表现为水资源污染、城市“热岛效应”、地面沉降以及地裂缝等环境问题。

基于影象融合的干旱区城镇居民地信息提取研究

针对TM多波段图象中城镇居民地与裸地光谱特征相似难以准确提取城镇居民地信息的问题,利用雷达图象对居民地信息的敏感性,采用H IS变换方法,融合了2003年西安地区的Landsat TM和Radarsat SAR影象,并对融合影象做二类监督分类提取出城镇居民地信息,结果显示与TM图象监督分类相比,融合后的图象能很好地消除裸地对城镇居民地提取影响,其精度可达到84.21%,大大高于由TM多光谱影象监督分类所得到的精度71.79%,为提取干旱区城镇居民地信息提供一种新方法。

基于SRTM DEM的InSAR高分辨率山区地表高程重建算法(英文)

山体的叠掩和阴影现象造成的信号去相关,一直是InSAR重建山区地表高程的瓶颈之一。为此,提出了一种新的基于粗分辨率SRTM DEM(约90m分辨率)辅助InSAR数据重建山区地表高程的方法。利用SRTM DEM模拟的干涉相位,对ERS-1/2干涉相位做去地形相位处理,得到残余相位。通过对解缠后的残余相位计算方差提取叠掩和阴影区域的噪声,并用平均相位近似恢复噪声区域的相位,然后将其转换为高程,并用SRTM DEM作高程补偿处理,从而实现地表高程重建。最后,定量比较了该方法与传统InSAR技术生成的DEM精度。实验表明,这种方法能有效提高传统InSAR技术生成地表高程的精度,这对提高星载雷达数据的使用效率具有重要意义。

一种面向时间序列InSAR的不连通子网快速连接方法

时间序列InSAR技术目前已广泛应用于地表形变监测,尤其是稳定点目标较多地区的城市地面沉降监测。然而,实际应用中受大气相关距离限制以及模型相干系数阈值影响,连接点目标的Delaunay三角网常常不能完整地连接所有点目标,出现若干个不连通的子网。这种现象导致无法获取部分点目标的形变信息,特别是在非城镇地区影响尤为明显。为了提取大区域地表形变信息,本文提出了一种多层级、不同步长的子网最近邻点目标快速连接方法。其显著特点是通过逐层联网的方式,可快速减少子网数目。与现有复杂网络连接方法相比,该方法在保证结果精度的前提下,数据处理耗时仅为前者的32.56%。

沿海地区不同空间尺度的典型地物相干性研究

基于雷达干涉相干原理,利用6景时间跨度为4年的ENVISATASAR雷达影像,分析了不同空间尺度(分辨率分别为20m和80m)的苏中沿海地区典型地物的相干特征。研究结果表明:①低分辨率图像的地物相干性总体上要低于高分辨率图像,但前者的相干系数对比度要优于后者;②对于面积较小的地物,空间尺度的变化对相干性的影响显著,而对于面积较大的地物,则影响较小。该研究成果可用于提高土地利用类型分类的精度以及有效地提取长时间地表形变反演中所需的高相干点信息。

ALOS/PALSAR InSAR数学模型研究

日本ALOS卫星携带的相控阵型L波段合成孔径雷达(PALSAR),因其较长的波长使得相同时间间隔内地面具有较高的相干性,因而极具InSAR应用潜力。本文首先介绍ALOS PALSAR,进而详细分析该数据在InSAR数学模型(包括距离向频谱、干涉临界基线距、模糊高度、差分相位对形变的敏感度)中的特点,并与常见的ERS SAR数据进行比较。

近25年来西安地区土地利用变化及驱动力研究

选取整个西安地区作为研究区,以1978年、1988年和2003年3期Landsat MSS/TM影像为基本数据源,以DEM及派生的坡度数据作为分类的辅助因子,利用改进的BP神经网络算法,提取研究区25年来的土地利用/覆被信息,并结合相应的社会经济统计数据,进一步分析引起变化的根源。研究表明,25年来:建设用地面积通过侵占周边的大量农田以及砍伐林地而得到迅速扩大,扩张了1.95倍;耕地流失严重,共有69 411.61hm2被挪为它用,减少率为每年1%;园地面积有较大增加,是1978年初面积的3.4倍,有力的推动了地区经济发展;同时水资源短缺问题日渐突出。国家政策法规对土地利用变化起宏观调控作用,铁路和公路等主要交通干线的发展是城镇建设用地迅猛发展的直接动力,人口的不断增长和快速的城市化进程导致耕地面积大量减少,而第一产业的发展和比较效益的作用使得园地面积有大幅增长。

雄安新区2012～2016年地面沉降InSAR监测

雄安新区的设立是千年大计、国家大事,地面沉降状况是关乎新区环境承载容量的重要因素。利用2012年1月至2016年11月获取的28期RADARSAT-2影像和时间序列InSAR技术,提取了雄安新区的平均沉降速率和累计沉降量,并用相近时段内的水准测量数据对InSAR监测结果进行了精度验证;对雄安新区地面沉降的原因进行了分析,并对雄安新区地面沉降危险性情况进行了评价。结果表明:雄安新区约78%的面积处于地面沉降轻微区(沉降速率小于每年10mm),地面沉降危险性评价为较严重和严重的地区都集中在雄县,面积合计67.9km2,占雄安新区面积的4.38%;雄县地面沉降主要是地热资源开采及塑料包装业采用地下水所致。研究结果对雄安新区的建设与发展具有参考价值。

基于GIS与马尔可夫模型的渭河盆地景观动态变化研究

基于1988年与2003年两期TM影像,综合遥感与GIS技术以及景观生态学理论,深入分析了渭河盆地景观变化的数量和空间特征以及由此所引起的一系列生态环境效应,主要表现在:耕地、园地与城镇建设用地面积显著增加,林地、水体和未利用地面积呈减少趋势,城镇建设用地的增加是以侵占大量农田为代价的,而园地与耕地的增加则主要是通过开荒的方式。景观形状趋于复杂,破碎度降低,异质性下降,景观类型有向单一化或非均衡化方向发展的趋势,表明人类的开发活动增强,这样必然导致景观稳定性下降,因而降低了景观抗干扰的能力。最后采用马尔可夫模型对景观的变化趋势进行了预测。

京津冀地区1992—2014年三阶段地面沉降InSAR监测

京津冀地区是我国地面沉降灾害发育最严重的地区,几乎每年都造成巨大的经济损失。本文提出了改进的时间序列InS AR技术——多主影像相干目标小基线干涉技术(MCTSB-InS AR),利用4颗卫星摄取的3个时段的时间序列SAR影像:ERS-1/2 SAR(1992—2000年)、ENVISAT ASAR(2003—2010年)、RADARSAT-2(2012—2014年),获取了京津冀地区1992—2014年间3个时段的地面沉降信息。经与京津两地120个以上水准测量数据进行比较,3个时段的地表监测结果的精度分别为8.7、4.7、5.4 mm/a。分析了北京和天津两市22年间地面沉降的时空变化特征,其中北京市地面沉降呈不断加重趋势;天津市地面沉降在1992—2010年间发展迅猛,在2010年以后有所减缓。同时,本文也表明MCTSB-In SAR技术是有效可靠的,在大区域地面沉降监测中具有推广应用价值。

SAR与TM影像融合及在BP神经网络分类中的应用

以加拿大Radarsat SAR与美国Landsat TM影像为信息源,分别将SAR与TM影像的DN值转换为表征地物特征的后向散射系数和反射率,利用改进的SVR法进行融合,同时与HIS,Brovey以及小波变换的融合效果作定量比较,并利用优化的BP神经网络模型,以相同的训练区分别对融合前后的影像进行监督分类。结果表明:改进的SVR法融合影像的光谱信息保持性、信息量以及分类精度都优于常用的融合方法,且分类精度比TM影像有较大提高。

百年煤城地表沉降融合PS/SBAS InSAR监测——以徐州市为例

融合PS/SBAS算法成为当前InSAR技术的研究热点,本文通过融合PS/SBAS的优势,利用128景ALOS PALSAR影像和24景Radarsat-2影像获取了百年煤城徐州地区2007—2015年的地表形变场及变化趋势。试验结果表明:12007—2011年,徐州主要有4个沉降区,分布在沛县、丰县、铜山区和贾汪区。22012—2015年,沛县、丰县和铜山区地表沉降范围有所扩大;贾汪区地表沉降范围和速率明显减小,说明近年来贾汪区重点治理采矿塌陷工作已初步见效;另外,睢宁县县城出现明显沉降。3已有文献对沛县大屯中心区的沉降监测结果验证了试验结果是可靠的。4首次提取了徐州近8年间地表沉降的信息,可为该地区开展地表沉降调查监测与防治工作提供参考;试验方法可为全国开展地表沉降调查监测工作提供参考。

时间序列InSAR技术中的形变模型研究

对时间序列InSAR的形变模型问题展开研究。首先从干涉相位模型解算的方法入手,针对线性形变模型当干涉点目标的密度不够并且真实形变的非线性较强时,干涉相位方程的解将会发散的不足,根据魏尔斯特拉斯(Weier-strass)逼近定理,提出以高阶多项式取代线性形变模型,并给出了基于多项式形变模型的干涉相位方程解算方法。以太原市地面沉降监测为例,分别采用线性形变模型和三次多项式形变模型进行形变反演。结果表明,多项式形变模型不仅能取得更高的形变测量精度,而且能提高点目标的密度。

天津市地铁线不均匀地表沉降InSAR监测

针对道路路面的高相干点目标密度较低问题,根据路面的雷达后向散射特性,提出了用于高相干点目标和高相干分布式目标联合提取的"三阈值二级探测法"。通过对COSMO-SkyMed高分卫星数据多主影像相干目标小基线干涉技术处理和线目标空间缓冲区分析,获取了天津地铁沿线的高相干目标及其沉降信息,分析了主要影响路段。基于相同时段的153个水准点数据,对提取的大区域地表沉降信息进行验证。定量分析与实验结果表明:"三阈值二级探测法"适用于提取地铁沿线的高相干目标;改进MCTSB-InSAR的大区域地表沉降值与153个水准点数据差值的标准差为5.4mm/year,精度很高;基于高分率SAR影像的改进MCTSB-InSAR在地铁线路地表沉降监测方面具有极大的应用潜力。

时间序列InSAR技术辅助下的北京市高速公路网沉降监测应用

利用高分辨率Terra SAR-X影像,通过多主影像相干目标小基线干涉技术(MCTSB-In SAR)获取了北京市主城区2011—2015年的地表形变信息;通过建立缓冲区,提取并分析了北京市12条高速公路及一条快速公路的沉降现状;在高速公路沉降信息的基础上对机场第二高速进行了路面平整度分析。利用水准测量数据验证了监测结果,精度达4.6 mm/a,表明MCTSB-In SAR技术不仅可以快速监测出大区域高速公路交通网络的地表沉降,而且监测精度较高。

食管癌和贲门癌术后吻合口狭窄的预防和处理

目的探讨导致食管癌、贲门癌术后吻合口狭窄的可能原因、预防措施以及吻合口狭窄的临床处理。方法2003年1月~2008年4月共收治食管癌、贲门癌术后吻合口狭窄34例,其中肿瘤局部复发5例,肿瘤复发伴远处转移18例,肿瘤复发伴气管支气管瘘4例,术后瘢痕狭窄7例。除5例轻症患者经保守治疗好转,2例行二次手术治疗外,其余27例均经扩张后放置食管带膜支架。结果本组病例经上述处理全部好转和治愈,无严重并发症发生。结论食管癌和贲门癌术后吻合口狭窄是术后严重并发症之一,通过扩张后放置食管带膜支架能取得较满意的临床效果,是一种简单、有效的治疗方法。