合成孔径雷达干涉技术及其在地表形变监测中的应用

合成孔径雷达干涉是一项较新的空间测量技术。它使用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达系统获取高分辨率地面反射复数影像 ,每一分辨元的影像信息中不仅含有灰度信息 ,而且还包含干涉所需的相位信号。干涉技术主要是从覆盖同一地区的多幅合成孔径雷达图像提取干涉相位图 ,通过影像处理、一些特殊的数据处理方法 (如相位解缠等 )和几何转化来获取数字高程模型或探测地表形变等。尤其重要的是 ,用此技术监测地表形变最高可达毫米级精度。近十年来 ,合成孔径雷达干涉测量技术一直是研究的热点。随着合成孔径雷达干涉技术的逐渐成熟及新一代星载系统的发射 ,其图像分辨率和产品精度仍会继续得到提高。由于合成孔径雷达干涉技术具有前所未有的连续空间覆盖、高自动化和高精度的监测地表形变的能力 ,加上此技术广泛的应用前景 ,它已经吸收了各国学者的普遍关注。在地壳变形、地震监测和震后形变测量、火山运动、地面下沉以及冰川漂移等方面 ,均已开始运用合成孔径雷达干涉技术 ,有些已取得了较满意的成果。本文首先介绍合成孔径雷达的基本原理、发展及其特点 ,最后回顾及分析该技术在监测地面变形中的研究及应用。

合成孔径雷达干涉(InSAR)测量技术应用及展望

合成孔径雷达干涉技术(InSAR)经过半个多世纪的发展,技术优势非常明显,得到了广泛的应用。本文从InSAR的发展历程开始,逐步介绍InSAR技术原理、InSAR数据处理流程、InSAR的应用领域。通过对InSAR数据处理的相关软件进行介绍、对比、分析;对制约InSAR发展的问题进行了分析;对北京市发展InSAR技术的有利条件进行分析,深入浅出的介绍了InSAR测量技术当前的应用范围、应用趋势和发展方向,对InSAR的发展提出自己的见解,为InSAR在测绘领域的深入发展提出了崭新的思路。

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技术的地表沉陷监测分析

为更全面、完整地研究工作面地表沉陷规律,针对胡家河井田401102工作面地表沉陷情况,利用SBAS-InSAR(Small Baseline Subset-InSAR,差分干涉测量短基线集时序分析技术)提取其时序形变信息,并与实测GPS(Global Positioning System,全球定位系统)数据进行对比分析,进一步验证了SBAS-InSAR技术在地表沉陷监测中的优势。结果显示,胡家河井田401102工作面地表沉陷最大值为60.87 cm,且由于该工作面西侧401101工作面的开采,导致其西侧沉陷值整体偏大。

SBAS-InSAR干涉技术在滑坡早期识别中的应用研究

为了得到滑坡灾害形成前的形变规律,实现对滑坡灾害的超前预警,采用SBAS-InSAR干涉技术成功获得了黄泥坝子滑坡前的坡表形变场,通过InSAR分析滑坡时序变形结果,并对滑坡体不同监测点位移变化分析和对滑坡前的坡表变形机制进行研究,得到了滑坡时形变的阶段性和破坏机制,验证了SBAS-InSAR干涉技术在滑坡早期识别预警应用的有效性。

基于时序InSAR技术的信阳市中心城区地面沉降监测

基于小基线集合成孔径雷达干涉技术(SBAS-InSAR)对2018年11月至2022年10月间Sentinel-1卫星数据进行处理,获取了信阳市中心城区该时期的地面沉降变化,并利用永久散射体干涉测量技术(PS-InSAR)对沉降区的同名点进行验证。结果表明:PS-InSAR和SBAS-InSAR沉降结果保持了良好的一致性;信阳市中心城区整体呈现“老城稳定,新区沉降”的特征,其中羊山新区地表沉降最为明显;利用SBAS-InSAR技术进行城市沉降监测具有一定的适用性和可靠性,可为信阳市中心城区地表沉降的监测和预警工作提供参考。

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。

基于差分干涉技术的流域边坡稳定性调查研究

形变监测对于流域边坡稳定性调查具有十分重要的意义,传统的稳定性调查主要通过人工巡查或在边坡加装监测仪器的方式进行,这些方法运行维护成本较高且存在一定的主观性,准确度无法保证。差分干涉技术作为当前从卫星雷达遥感获取的对地观测数据中提取地形信息最主要的技术手段,能够较好的解决传统监测手段的诸多问题。本文以贵州省北盘江流域光照电站至马马崖电站河段为例,选用L波段ALOS PALSAR-2数据,基于差分干涉技术,对该段流域在2019年至2020年时段内的边坡形变信息进行提取,获取到10处发生过形变的边坡位置。同时,对这些发生过形变的边坡进行了实地考察,发现大部分边坡存在发生形变的痕迹,证明了该方法对于流域边坡稳定性调查的适用性,同时也为该段流域后续的调查治理工作提供了依据。

SAR差分干涉测量技术在地震区域形变测量中的应用研究

合成孔径雷达(SAR)差分干涉测量是一种最新的大地形变测量遥感技术方法.利用欧洲空间局1996年4月15日获取的地球资源卫星ERS-1数据和4月16日获取的ERS-2数据,以及1997年12月2日获取的ERS-2数据,应用差分干涉测量技术对发生于1997年11月8日的西藏玛尼地震进行了提取区域形变场的应用研究.从得到的变化检测条纹图中可识别出地表破裂带,并可定量推算震中周围和两条断裂带附近的变形情况.分析结果表明:断裂为左行平移性质,断裂带南侧水平错动的最大变形量至少超过2.8m,北侧水平错动的最大变形量至少超过1.75m.差分干涉测量分析结果与地面调查及已有的相关研究资料符合得很好.

SBAS-InSAR技术的广州市地面沉降监测

为了研究广州市地面沉降情况,利用覆盖广州地区的34景Sentinel-1A影像数据,基于永久散射体(PS)特征点的短基线合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术进行时序分析,结果表明:研究区总体形态呈稳定状态,研究区域内存在6个沉降区,在监测时间内,研究区沉降速率为-32.1 mm/a~7.3 mm/a,累计沉降量为-92.1 mm。广州市的软土是导致沉降的主要因素,城市的工程建设以及地下水的过度开采为重要原因。

基于SBAS技术的地表形变自动识别与监测分析

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术因全天时、全天候、不受云雾影响,广泛用于地表形变监测,如何快速获取大范围内形变区域的分布情况亟须解决的问题,为此利用短基线集(SBAS)技术处理了143期Sentinel-1A数据,对山西省沁水县进行了地表形变监测,利用热点分析方法自动提取变形区域,并对提取出来的重点区域进行长时间的监测分析。研究结果表明,在沁水县共识别出15处地面塌陷区和1处滑坡。通过对两处典型区域进行时序形变监测,发现塌陷区域目前仍然处于持续变形中,且形变量级较大,最大累积形变量达到了-205.2 mm,验证了利用热点分析进行大范围结果识别监测的可靠性,研究成果可为该区域研究和矿区塌陷灾害防治提供支撑。

基于SBAS-InSAR的白鹤滩库区王家山滑坡蓄水前形变特征分析

利用Sentinel-1A卫星SAR数据集和SBAS-InSAR技术研究了白鹤滩库区王家山滑坡蓄水前的时间序列形变特征,结果显示王家山滑坡近4年来处于初始形变状态,中部首先发生形变,进而向前缘和后缘拓展。通过与历史降雨数据的共同分析,发现王家山滑坡对降雨的敏感性很高,形变量不仅与累计降雨量有明显相关性,还受到集中强降雨的影响。因此,应在蓄水期建立一个监测预警系统,以在地质灾害发生前预警,减少人员和财产损失。王家山滑坡的时序形变结果展示了InSAR技术在滑坡探测方面的应用潜力,为滑坡时空演变、诱因分析、防灾减灾提供了新的思路与参考。

岩土工程勘察中的综合勘察技术分析

本文主要介绍常规勘察技术与综合勘察技术两个方面,从多个角度深入探讨综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用及其优缺点。其中,常规勘察技术包括天然地理环境调查、地形测量技术和筛孔分析法等多种技术手段。而综合勘察技术则主要包括非定位空间数据库技术、卫星遥感技术、电子地球物理勘探技术、合成孔径雷达干涉技术和激光雷达技术等方面的应用。

使用卫星雷达差分干涉技术测量香港赤腊角机场沉降场

使用卫星雷达差分干涉技术考察建立在近海回填地基上的香港赤腊角机场的稳定性 利用ＥＲＳ－２卫星获取的合成孔径雷达影像作差分干涉处理，获取了该机场在近乎一年内的非均匀沉降场，地面分辨率为２０ ｍ × ２０ ｍ，在填海区域内下沉量呈０～５０ ｍｍ的空间分布，与离散水准监测结果相比吻合较好（相关系数０．８９）特别地，一个被开挖岛屿的原轮廓可从干涉结果中分辨出来．同时，探讨了区分和估计干涉失相关和大气延迟影响的有效方法．研究证实了ＥＲＳ－２干涉系统对微小的地表沉降具有很高的敏感度，结果精度优于１ｃｍ．

星载D-INSAR技术及初步应用——以西藏玛尼地震为例

近 10a来 ,干涉合成孔径雷达 (INSAR ,InterferometricSyntheticApertureRadar;简称 :干涉雷达 )测量技术取得了令世人瞩目的成绩 ,已成为极具有潜力的空间对地观测新技术。较详细地介绍了干涉合成孔径雷达、差分干涉合成孔径雷达 (D -INSAR ,DifferentialINSAR ;简称 :差分干涉雷达 )技术的基本原理 ,并以 1997年 11月 8日西藏玛尼地震为例 ,通过三通差分干涉处理 ,获取了玛尼地震前后的地表变形场。通过分析可知 ,变形梯度带与发震断层平行 ,均沿NEE -SWW(2 5 0°)分布 ,断层水平错距近 5m ,最大隆起斜距向位移量为 98cm ,最大沉降斜距向位移量为 95cm。

卫星遥感技术在火山监测中的应用

作为一门新兴技术 ,卫星遥感已被有效地应用于火山活动监测 .通过SAR(合成孔径雷达 )和InSAR(合成孔径雷达干涉成像 )资料可以监测火山地表形变 .使用热辐射数据以及将遥感与其它技术相结合能够研究火山区的热活动和火山喷发物 .在我国的火山监测中 ,广泛地应用卫星遥感技术是非常必要的 .

面向PS-InSAR技术的桥梁随机形变规律

为了建立面向合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的桥梁安全预警体系,需要考虑桥梁在随机荷载下的形变规律。由于桥梁的整体形变特征能由桥梁形变关键点的形变来表征,故在桥梁形变关键点上设置了人工PS点,利用蒙特卡罗法-有限元模拟技术,在不同的日温时段上探讨目标桥梁的形变关键点的随机形变规律,依据随机车流荷载模型探讨随机车流对桥梁形变关键点随机形变规律的影响。研究结果表明,统一桥梁的形变关键点与人工PS点,将蒙特卡罗法-有限元模拟技术和PS-InSAR技术结合起来,可将InSAR技术与桥梁工程联系在一起;随机系统温度对桥梁形变关键点的形变有明显的影响,甚至可达cm量级;将日温温度划分成4个时间段后对桥梁做蒙特卡罗法-有限元模拟,就能在SAR图像数据分析时剔除InSAR量测中随机系统温度因素的影响;随机车流下桥梁形变关键点的形变在mm量级,远小于随机系统温度对桥梁形变关键点形变的影响。

GB-InSAR的监测流程和关键技术

地基合成孔径雷达干涉技术(GB-InSAR)是全新的形变监测技术,具有高度自动化、全天时和全天候监测以及高分辨率和高精度等优势。为推进GB-InSAR在我国海岛海岸带监测中的应用,文章概述GB-InSAR的技术原理和监测流程,分析其配准图像、生成干涉图和相干图、干涉图滤波、相位解缠、大气相位校正以及框架基准确定和地理编码等关键技术。研究结果表明:GB-InSAR将步进频率连续波技术、合成孔径雷达技术以及雷达干涉测量技术有效融合,在采集目标形变信息方面具有广阔的应用前景;我国应积极推进GB-InSAR在海岛海岸带监测中的研究和应用,为海岛海岸带管理提供有力的技术支撑。

基于综合遥感的察隅县滑坡隐患识别及致灾机理分析

察隅县地处青藏高原东南部,幅原辽阔,地形地貌与气候特征差异较大,滑坡灾害频发。针对该区域开展滑坡灾害隐患识别与早期预警对当地防灾减灾工作有重要意义。为此,收集2020年1月—2022年11月获取的162景升降轨Sentinel-1A雷达遥感影像数据及高分光学遥感影像数据,以Google Earth平台为辅助,采用综合遥感(integrated remote sensing,IRS)技术开展研究区内活动性滑坡隐患识别、编录制图和分析评价,共识别出活动性滑坡隐患237处,主要分布于贡日嘎布曲(察隅河支流西支)、察隅河、怒江两岸及察隅河东部至怒江西部的区域。将解译结果与地形地貌(高程、坡度、岩性)、自然环境(降雨、温度)等定量因子结合进行统计分析可知,左布村滑坡、阿扎村滑坡有极大的灾害风险,推荐进一步采取减灾措施。研究结果具有较高精度,可为当地防灾减灾工作提供参考。

高分卫星遥感技术在交通基础设施安全应急监测领域的应用

本文以高分遥感在典型交通行业技术应用为例,介绍了基于光学与雷达遥感影像结合的道路设施状态监测技术,旨在促进遥感技术在交通安全应急领域的应用转化,促进交通运输行业的全面、快速、健康发展。