基于SBAS-InSAR技术的淮北市地表沉降监测分析

长期高强度的煤炭开采和地下水抽采,导致淮北市地表发生大面积沉降,破坏了耕地以及生态环境,因此对地表沉降监测显得尤为重要。本文通过短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)方法获取了2020年1月5日到2020年12月30日的淮北市地表年形变速率,并且使用水准数据对监测结果进行了精度验证。结果表明:淮北市沉降存在不均匀现象,年形变速率为-55~42 mm,淮北市地表沉降由地下煤炭资源开采和地下水抽采引起,主要地表沉降由采煤引起。研究结果可为地质灾害预防提供数据参考。

基于SBAS-InSAR和BPNN的铀尾矿坝形变智能监测与预测

为提高铀尾矿库退役治理的监测工作效率,提出一个基于小基线合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术和反向传播神经网络(BPNN)的铀尾矿库形变智能监测与预测模型。首先,利用SBAS-InSAR技术得到铀尾矿库2020年12月—2022年12月的累计形变量与年均形变速率,并用第一拦水坝的7个全球导航卫星系统(GNSS)监测站验证InSAR监测值的精度;然后,选取铀尾矿库中的雷公塘坝、南坡横坝、战斗坝和松林坝4个坝段的累计沉降量并结合降雨量进行沉降分析;最后,随机提取铀尾矿坝100个沉降点的累积沉降数据,通过BPNN预测铀尾矿坝的形变。结果表明:2年间铀尾矿库的形变速率在-60.06~34.94 mm/a,铀尾矿坝整体处于下沉状态,累计沉降量最大为-46.67 mm。BPNN预测值与实际监测值的平均绝对误差为0.586 mm,均方误差为0.624 mm。

基于SBAS-InSAR技术的木场古滑坡变形特征分析

滑坡灾害严重威胁着人们的生命财产安全,对滑坡开展监测工作对防灾减灾具有重要意义。获取覆盖木场古滑坡的58景Sentinel-1降轨数据,基于短基线子集干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)技术对木场古滑坡进行形变监测,结合木场古滑坡的地质特征分析了滑坡时序变形趋势。结果表明:木场古滑坡体形变速率结果整体为负值,且中下部变形速率较大;监测期间次级滑坡H1、H2和H3区域变形最为严重,监测点在时间维度上的变形趋势基本一致,总体呈下滑趋势,表明木场古滑坡体处于持续发展阶段,尤其是次级滑坡H1、H2和H3发育尤为强烈;结合现场变形迹象验证了SBAS形变监测的准确性。研究成果促进了InSAR技术在滑坡中的应用,以期为滑坡防灾减灾工作提供科学依据。

基于SBAS-InSAR的合肥市地面沉降监测研究

文章采用短基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)技术对Sentinel-1A卫星升轨数据进行处理分析,对合肥市地面形变开展监测研究。结果表明:合肥市地面形变状态较为平稳,大部分地区地面年平均形变速率在-4~4 mm/a之间;年平均形变速率超过10 mm/a的显著沉降区和抬升区各5处,其中高新技术产业开发区附近具有最大沉降形变速率,形变速率为-24 mm/a,沉降量为31 mm;竹溪站附近具有最大抬升形变速率,形变速率为12 mm/a,抬升量为20 mm。综合分析表明,合肥市地面沉降主要受断裂活动控制,后期受工程建设扰动较大,而地面抬升区分布主要受工程扰动控制。

基于SBAS技术的鹤岗市西南地区地面沉降监测研究

鹤岗市西南地区是黑龙江省重要的能源工业区域,由于长期大规模开采煤炭等资源导致地面沉降问题。针对鹤岗市西南地区的地面沉降问题,本文选取覆盖该区域2015年6月至2018年11月的38期哨兵雷达数据,采用小基线集(SBAS)技术,开展该地区地面沉降信息监测,研究该地区的地面沉降的空间分布特征,为该地区地面沉降防控与城市规划提供基础数据与技术支持。研究表明:通过与水准数据对比,利用SBAS技术监测得到的鹤岗市西南地区地面沉降信息的准确性和可靠性更强;鹤岗市西南地区形成大范围、连续的地面沉降区,且沉降严重,可监测到沉降速率达-236.8 mm/year;2015年2018年沉降区范围先增后减,且将持续下沉。

SBAS-InSAR矿区沉陷监测与动态预计模型参数研究

基于Sentinel-1A数据,利用小基线集差分干涉(SBAS-InSAR)技术监测了山西省孝义市高阳煤矿2018—2020年地表时序沉降,与实际开采情况吻合;根据SBAS-InSAR监测结果对幂指数Knothe时间函数的参数进行反演,建立了参数与工作面推进距离的关系,构建了基于时间和工作面推进距离的地表沉降动态预测模型;用地表观测站水准监测数据验证了模型的可靠性。研究结果可为高阳煤矿及其周边矿区地表沉陷动态监测和预测提供参考。

基于SBAS-InSAR技术钢桁梁结构桥梁形变信息提取与分析

针对传统桥梁监测技术监测时间不连续、只能依靠现有监测数据分析桥梁形变的问题,以南京大胜关长江大桥为研究对象,利用SBAS-InSAR技术获取2018—2019年的桥梁形变结果,以桥梁形变结果中的平均形变速率和LOS向时间序列形变量为输入集,分别构建BP神经网络时间序列模型来预测桥梁的形变量。结果表明:平均形变速率预测模型和LOS向时间序列形变预测模型的预测值与InSAR观测值之间的平均绝对误差分别为1.54、1.28 mm,均方误差分别为1.81、1.34 mm,均方根误差分别为1.81、1.53 mm,表明时间序列形变预测模型的可行性,为未来的桥梁形变预测提供了有力支撑。

基于SBAS-InSAR技术的大坝形变探测与监测

针对大坝安全运营的形变监测问题,研究基于多基线干涉合成孔径雷达(SBAS-InSAR)技术的大坝形变探测与监测方法。设置时间基线阈值,生成大坝差分干涉相位图;利用改进的戈尔茨坦滤波(Goldstein)算法,滤波处理大坝差分干涉相位图;采用最小不连续的区域增长解缠算法,相位解缠大坝差分干涉相位图;通过相干系数阈值法,在大坝相位解缠图内选取高相干点;建立大坝形变探测与监测的高程测量估计数学模型;通过奇异值分解法,求解数学模型,实现大坝探测与监测结果。实验证明:该方法可有效生成大坝差分干涉图,并去除大坝差分干涉图的内部噪声;可有效探测与监测大坝内各监测点的形变量。

SBAS-InSAR技术监测青藏高原季节性冻土形变

冻土的冻结和融化的反复交替会造成地质环境与结构的破坏,从而导致房屋和道路等地面工程建筑物的地基破裂或者塌陷,还会引起山体滑坡、洪水暴发以及冰川移动等.因此,监测冻土形变对确保冻土区工程建筑的稳定性和安全性,同时保证冻土区社会经济可持续发展具有重要的意义.目前,在冻土监测方面并没有能大面积监测冻土形变时间演化情况的有效方法,本文提出将InSAR技术中的小基线集方法(SBAS-InSAR)应用于监测冻土来获取其形变时间序列中.考虑到冻土形变呈现明显的季节性特征,本文提出利用周期形变模型来代替传统SBAS方法中的线性形变模型,从而更好地分离出高程残差和大气误差.利用ENVISAT卫星获取的21景ASAR影像图作为实验数据,采用改进的SBAS技术成功获取了青藏高原从羊八井站至当雄站铁路段冻土区的地表形变时间序列图,揭示了该冻土区从2007年到2010年的季节性形变演化情况.通过与研究地区温度变化的联合分析,发现所得到的地表形变结果与冻土的物理变化规律非常吻合,证明了SBAS-InSAR技术在冻土形变监测中具有良好的发展应用前景.

基于SBAS-InSAR的长治矿区地表形变监测

小基线集InSAR（ SBAS-InSAR）时序分析方法能够较好地克服InSAR时空失相干限制,抑制地形和大气影响,增加时间采样率,在监测地表形变随时间演化方面取得了较好的应用。为了有效监测山西省长治矿区地表形变,利用DInSAR方法监测开采矿区的快速大形变,得到形变区30 d的最大沉降量为11 cm；利用SBAS方法监测矿区边缘微小缓慢形变,得到2003年7月-2010年7月期间区内地面沉降的空间展布及时间序列相对形变量。对于矿区周围相干性保持较好的居民区,SBAS方法监测结果表明其整体形变表现为沉降趋势,沉降面积较大,沉降速率为5~15 mm/a,最大累计沉降为90 mm。矿区因开采时间、开采方式、采储量以及地形等因素的不同而呈现出不同的沉降结果。

PS-InSAR与SBAS-InSAR监测地表沉降的比较研究

阐述PS-InSAR与SBAS-InSAR的方法与原理,以北京地区为例,处理了2004—2010年的31幅ENVISATASAR图像,将两种技术获得的结果作了对比分析。结果表明,PS-InSAR与SBAS-InSAR获得的结果具有很高的一致性;些微的差异主要表现为SBAS-InSAR的PS点形变时间序列在空间上相对更加连续。两种技术所取得的结果与北京市地面沉降的监测结果基本吻合,证明两种方法获得的结果都是可靠的。

基于SBAS的矿区形变监测研究

由于使用的SAR图像较少,缺乏多余观测,传统的DInSAR测得的形变可靠性较差。此外,受InSAR观测周期以及空间和时间基线的限制,多数情况下很难将离散的DInSAR观测连接起来,获得时间上连续的沉降场,从而揭示研究区域的沉降演化情况。运用小基线集(SBAS)技术,通过虚拟观测值的方法,对DInSAR获取的相位进行后处理,以获取冷水江矿区的沉降序列图,揭示矿区沉降漏斗的发展和演化情况。空间基线的约束有效地减弱DEM误差的影响,同时观测量的增加又提高监测结果的精度和可靠性。

基于短基线集方法(SBAS-INSAR)技术的山区城市地面沉降监测研究——以攀枝花为例

基于合成孔径雷达干涉(interferometric synthetic aperture radar,INSAR)技术的山区城市地面沉降研究,因地形复杂、植被覆盖等因素开展较少。首次在攀枝花市,利用12景2009-2010ENVISAT ASAR数据,采用短基线集方法开展大范围、长时间监测。结果表明,攀枝花市东区地面沉降较大,沉降的平均速率高达48 mm/年;西区沉降较小,沉降平均速率10 mm/年。推测原因多为城市化建设所致地面荷载;而市东北方向的露天矿区,因连续开采所致,不同时期同一地点的地表变化,导致高相干点在此区域分散稀疏,不能表明是否有沉降现象。

基于SBAS的兰西县城区地面沉降监测研究

本文通过采用小基线InSAR技术,对离散的DInSAR干涉对进行时序分析,获取黑龙江省兰西县城区2012年的线性地面沉降速率,通过去除大气延迟相位计算非线性形变量,进而获取时间上连续的沉降量。通过分析兰西县城区的沉降幅度、分布及其随时间变化的情况,发现研究区最大沉降速率达到2.4cm/年,地面沉降累积量随时间变化基本上呈线性的沉降。最后利用相邻轨道Radarsat-2数据独立计算的结果进行对比验证,相对误差在4mm/年以内,均方差为0.13cm/年。两者计算结果的一致性说明了本文研究区InSAR计算结果的准确性。

基于短基线子集(SBAS)干涉技术的地表时序沉降估计

目前我国很多城市正在遭受地面沉降的地质灾害,长三角地区尤为严重,其持续时间长,规模大,带来的经济损失巨大,无锡是长三角地区大规模地面沉降的典型代表城市之一。为此,本文利用10景ALOS PALSAR影像,基于短基线子集(SBAS)干涉技术,评估了无锡市从2007年1月12日到2011年3月10日的地表时序形变。研究结果表明:惠山区沉降速率较快;2007年到2009年沉降空间格局发生了改变,2009年到2010年监测结果出现异常陡降。实验证明利用短基线子集(SBAS)干涉技术对大范围的长时间序列沉降监测可行且有效,其监测结果可以让决策者全面掌握地面沉降灾害的整体状况,从而为地理国情监测以及防灾减灾提供重要的科学依据,同时也可以根据沉降规律追溯历史工程活动时间。

融合实测数据的地表沉降SBAS-InSAR监测方法

近年来我国煤矿地下开采深度不断增加,深部非充分开采条件下矿区地表沉降量偏小、持续周期长,使用小基线集(SBAS)时序InSAR技术可用于获取矿区地表高时空分辨率的变形信息,然而InSAR监测中失相干问题会导致部分下沉区域无法得到有效形变信息。提出了一种融合实测数据的地表沉降SBAS-InSAR监测方法,以万年矿沉降区的26景哨兵1A数据和部分水准实测数据为试验数据,通过融合部分同时期水准实测数据,采用反距离加权插值法(Inverse Distance Weighted,IDW)对研究区内失相干区域进行IDW空间插值,得到地表沉降区完整且连续的地表沉降信息,解决了部分沉降区域因植被旺盛引起的InSAR数据失相干问题。通过提取研究区内走向及倾向时序沉降曲线,对万年矿工作面132153和132157非充分开采地表沉降规律进行分析,发现工作面132153较132157沉降范围更广,沉降量更大,是由其开采过程中邻近老采空区出现“活化”现象所致。选取和对比3个同时期的InSAR监测结果与水准实测结果,其均方根误差分别为±6.0,±4.4和±9.8 mm。研究结果表明,融合实测数据和IDW插值后的SBAS-InSAR应用于矿区深部非充分开采地表沉降时序监测具有很高的可靠性,监测精度完全满足相关工程技术要求。

SBAS-InSAR技术在城市地铁沿线沉降形变监测中的应用

随着城市地铁工程的大量修建,虽然有效的缓解了城市内部交通压力,促进了社会经济的发展,但是地铁沿线沉降形变问题日益突出。本文以广州市5景COSMO-SkyMed数据为基础,采用SBAS-InSAR技术分析了地铁沿线及周边沉降规律,结果表明,地铁沿线沉降量具有明显的分布不均匀、成群成片出现的特征,一般在人流量大、附近建筑物多的区域沉降量明显增加,地铁沿线沉降量最大的区域并不是地铁线中心,而是远离地铁中心线的两侧0.4~0.8 km范围。

基于SBAS技术的兰州新区地面沉降监测研究

利用小基线集合成孔径雷达干涉测量的方法和试验相结合的手段,获取兰州新区2015-2016年的地面沉降范围和速率情况,结合地质环境背景和人类工程活动,分析了地面沉降的发生规律.结果表明,地面沉降主要分布在新区南部、中东部和西北部,最大沉降速率达到55.0 mm/a.地面沉降与地层岩性和断层分布有密切联系,与地下水位变化呈弱相关关系,填方、建筑荷载、道路建设和农业灌溉加剧地面沉降发生;填土相对原生黄土具有更大的孔隙比和压缩系数,在水的作用下更易发生淋滤和溶蚀,发生湿陷并进一步导致不均匀沉降.建议在城市规划时要对高层建筑的施工建设(特别是填土区)进行控制,减少地面荷载和增加地面的承载力,从预防的角度减少地面沉降现象及其危害.

高海拔排土场边坡安全稳定性SBAS-InSAR监测

为解决高海拔排土场边坡安全稳定性监测中常规监测仪器布置和人员值守的高投入、高风险问题,分析西藏山南桑日县某排土场边坡25景Sentinel-1A数据,利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术监测终了排土场边坡从2018年11月4日—2020年12月23日期间的地表形变,采用基线估计状态空间模型、自适应滤波和最小费用流进行相位解缠,经过影像配准、干涉处理和去平地效应,考虑高海拔地区跨越干湿季时温度和降雨对数据的影响,生成平均形变速率图,基于形变监测结果评判该排土场边坡的安全稳定状态。结果表明:该排土场边坡坡体2018-2020年的平均形变速率最大值为-13.90 mm/a,且在2020年6月,达到黄色预警阈值,采取必要的防治措施后,沉降速率趋缓得到了有效控制。实践表明:SBAS-InSAR应用于高海拔排土场边坡,能够实现动态、全面覆盖、长期可靠的安全稳定性监测。

基于SBAS-InSAR技术的矿区地面沉降监测与分析

为研究解缠相干阈值和干涉对数量对SBAS-InSAR矿区沉降监测的影响,以济阳煤矿为研究对象,选取2017—2019年58景C波段哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像,设定2组解缠相干阈值(0.15和0.25),对应2组解缠阈值分别选取68组和87组干涉对,对SBAS-InSAR获得的4组矿区沉降监测结果进行对比分析。结果表明,SBAS-InSAR能准确监测矿区沉降空间变化,且沉降的时间、位置及推进方向与实际开采情况一致。但解缠相干阈值和干涉对数量影响的监测结果表明:当解缠阈值相同时,干涉对数量越多,可获取的沉降数据越多,但低相干点有所增加,数据精度越低;当干涉对数量相同时,相干阈值越大,可获取的沉降数据越少,监测结果精度越高;当相干阈值选取0.15时,使用68组和87组干涉对的均方根误差分别为204.0 mm和231.6 mm;当相干阈值选取0.25时,使用68组和87组干涉对的均方根误差分别为233.5 mm和177.8 mm。