基于SBAS-InSAR升降轨融合的尾矿库地表形变监测

由于不同轨道的SAR数据成像几何不同,难以评定仅用单组SAR数据解得结果的准确性,为提高尾矿库地表形变监测结果的精度,以四川省攀枝花市米易县牛望田尾矿库为研究对象,基于2个轨道(65景升轨、56景降轨)的Sentinel-1A卫星影像,利用差分干涉测量短基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)分别对升轨、降轨数据进行处理,然后融合升轨和降轨的数据处理结果,获得升轨、降轨和升降轨融合共3组形变数据,利用GNSS卫星监测结果对3组数据进行验证,结果表明:升降轨融合结果比单轨监测结果精度更高;2019年11月至2021年12月,尾矿库坝体发生了微小形变,坝体累计形变量为-22.77~10.48 mm,形成了一个面积约为111361 m^(2)的沉降区域和一个面积约为38906 m^(2)的抬升区域。后续研究可以通过引入外部数据或采用三轨InSAR数据,分别对尾矿库垂直、东西、南北3个维度的形变进行三维解算,以使监测结果更加准确。

TerraSAR-X/TanDEM-X升降轨双基干涉模式获取DEM方法研究

该文基于TerraSAR-X/TanDEM-X(TSX/TDX)双基升降轨数据,首先采用非局部干涉(Non Local Interferometric SAR,NL-InSAR)相位滤波分别得到单航过升轨和降轨模式下的高分辨率DEM。在此基础上,基于NL-InSAR估计得到的较准确相干系数,提出一种升降轨DEM融合方法,恢复SAR侧视成像造成的几何畸变,提高DEM重建精度。该文采用两幅北京地区的TSX/TDX升降轨干涉对进行融合处理,结果表明,在地形复杂地区的叠掩和阴影等无效区域,融合之后的DEM无效点数明显减少。经统计,融合后无效点数比例由升轨、降轨的4.93%和4.52%降低到1.34%。同时,融合DEM的精度相比于升轨的6.74 m提高了8.7%、相比于降轨的6.67 m提高了9.6%,融合后高程精度达到6.09 m。

利用多种技术手段对InSAR监测成果进行精度验证的研究

针对基于InSAR技术大面积地表沉降监测成果精度验证困难的问题,本文主要研究利用邻近点法与升降轨融合技术相结合的方式对InSAR监测成果进行精度验证,邻近点法可有效检验局部区域成果精度,升降轨融合技术可对不同组SAR数据处理结果进行相对校验,两种方法相结合有效解决了水准点、GNSS监测点少而导致验证不完整的问题。

TerraSAR-X/TanDEM-X获取高精度数字高程模型技术研究

以双星系统（TerraSAR-X/TanDEM-X）下的bistatic数据模式为例研究了差分干涉获取高精度DEM产品的融合算法和技术流程.针对不同观测几何条件下（升降轨,不同入射角）观测数据的畸变和缺失,提出一种迭代的顾及垂直基线、阴影和叠影的数据融合新方法重建高分辨率高精度的数字高程模型,并对TanDEM-X融合的DEM在不同地物属性特征下（山区及高楼林立的城区）的精度进行定量分析.本文采用了两对覆盖珠海、澳门区域的升降轨TerraSAR-X/TanDEM-X干涉对进行融合处理,并通过收集的高精度Lidar数据进行精度比较分析.此外,本文还定量分析了TanDEM-X的DEM对常规DInSAR技术的改进,并与SRTM、ASTER的结果进行对比.结果表明：提出的升降轨融合方法较单一轨道平台能够较好地改正或减弱由于几何畸变引起的高程信息缺失或错误,通过与Lidar数据的对比发现TanDEM-X的融合DEM在山区的精度较高,其残差的标准差为3.5 m,较单一轨道（升、降轨）分别降低8%和22%,能够通过迭代的方法获取高分辨率（可达2～5m）、高精度的地形信息;而针对城区密集建筑物的复杂地形来说,融合的DEM的精度稍低,残差的标准差为11.8m,但较单一轨道（升、降轨）来说有较大改进,其残差标准差分别降低了28%和22%;而在分布较为稀疏的居民区,融合的DEM能够较Lidar数据获取更好的建筑物高度及外形信息,此时的残差标准差可达5m.同时,TanDEM-X的融合DEM作为外部DEM能够较SRTM和ASTER来说更好地去除地形信息,尤其在山区及高程建筑密集分布的城区,从而利于后续的相位解缠和形变信息的精确获取和解译,为更高精度的时序InSAR形变监测提供有利条件。

天津市沿海区InSAR地面沉降监测

地面沉降是天津市沿海区的主要地质灾害,为了分析该地区地表沉降特征,采用SBASInSAR时序分析方法,分别对Sentinel-1卫星2017年1月到2019年4月升轨、降轨数据处理得到雷达视线向形变,并进行融合分解得到垂直和水平方向的形变。InSAR形变结果与天津市沿海区中三个GPS站点的沉降数据进行了对比,两者RMSE在垂直方向小于7 mm,在水平东西方向小于10 mm。最后结合1995年至2018年的天津市海岸线变化,分析沿海区地面沉降特征。沿海区的沉降呈现出不均匀的特点,填海造陆区比市区沉降严重。沉降速率最大的情况发生在临港工业区,最大沉降速率达275 mm/year。这主要是因为填海造陆形成的地表浅层的地质结构不稳定,同时在地表各种建筑载荷作用下,加剧了沿海区的地表沉降,导致填海造陆区比天然海岸和市区沉降严重。同时,还呈现出不均匀的特点。

永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术在中缅油气管道沉降监测中的应用

中缅油气管道的沉降导致管道弯曲、变形甚至破裂,因此开展管道沉降监测对于管道的建设与维护具有重要意义。永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术具有全天时、全天候、监测范围广和精度高的优势,以中缅天然气管道——若开山段两侧3 km缓冲区范围为研究区域,采用PS-InSAR方法获取异常形变区域,然后进一步结合研究区的坡度、坡向、植被和土壤等多源数据信息建立风险判定模型对中缅油气管道进行滑坡风险评估,并判定滑坡及管道风险等级。主要结论为:1)基于升、降轨融合的PS-InSAR方法进行形变监测,共获取90个形变较大区域,平均形变量在-25~25 mm之间,大部分区域仍趋于稳定。2)基于坡度、坡向等多源数据进行滑坡风险等级划分、管道运行安全等级划分,结果显示滑坡一级风险区13个,二级风险区18个,三级风险区59个;管道一级风险区10个,二级风险区14个,三级风险区66个。