基于哨兵-1A数据的D-InSAR地表沉降监测研究

本文采用D-InSAR技术对试验区范围内收集的3期哨兵-1A数据进行处理, 获取地表沉降区域.试验结果与采矿区分布位置相吻合, 表明哨兵-1A数据在大范围地表沉降监测中是切实可行的, 能使工作人员全面、 及时、 快速掌握大范围地表形变状况, 有效降低监测成本.

基于哨兵-1A时间序列合成孔径雷达的地铁沿线地面沉降监测与分析

地铁的建设与运营容易引起地表的纵向沉降,从而影响城市的发展和人民生命和财产安全,因此及时掌握各地铁沿线地表沉降情况具有重要现实意义。以南宁地铁为例,利用哨兵-1A(Sentinel-1A)数据和时间序列合成孔径雷达(time series interometry synthetic aperture radar,TS-InSAR)技术,借助外部高精度的精密定轨(precise orbit determination,POD)精密轨道数据和先进星载电磁发射和反射辐射计全球数字高程模型(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model V2,ASTER GDEMV2)去除由去相关引起的相位跳变,获取了2017年6月—2019年1月南宁地铁网络地面沉降速率场,并在此基础上重点分析了地铁沿线地面沉降情况和沉降时空分布规律。试验结果表明,2017~2019年,南宁整体的地表沉降特征较为明显,最大累计沉降达到了-47.41 mm。大部分城区相对稳定,沉降区主要分布在各地铁沿线区域,且随着南宁经济的快速发展和城市地铁建设的加快,各地铁沿线地面沉降呈逐渐增强和扩散趋势。

哨兵-1A合成孔径雷达的深圳围填海区域地面沉降监测

为更好地监测和掌握深圳围填海区域在填海造地工程结束后的地面沉降情况,通过哨兵-1A影像和时间序列合成孔径雷达干涉测量方法研究了深圳围填海区域2016—2019年的地面形变。结果表明:深圳围填海区域的地面形变速率为-19.85~15.60 mm/a,深圳东部宝安区和西部福田区的地面沉降相对稳定,南山区监测到大面积的地面沉降;和年均降雨量的对比分析显示了南山区的地面沉降存在明显的季节变化规律;靠近海岸的形变点目标受降雨的影响明显大于其他点,与深圳的沉积层厚度存在较为显著的相关性。

基于干涉合成孔径雷达和哨兵-1A的广西岑溪地区滑坡隐患探测与形变分析

为了给相关部门提供科学的滑坡监测数据以及提前制定合理有效的防治计划,以广西岑溪地区为例,利用干涉合成孔径雷达技术和岑溪地区2016—2019年的20景哨兵-1A数据,提取了岑溪地区地表形变结果,结合地区历史降水数据综合评估了研究区内主要滑坡隐患,进行了形变时序分析。结果显示,岑溪地区的滑坡隐患主要分布在矿山采空区、公路沿线边坡、乡村山岭人为开采地带,其地表及边坡沉降多受生产建设等人为活动影响,加之广西地区重山复岭的山体地貌以及结构多变复杂的地质特点,在持续降雨的影响下加速下沉;此外,随着产业转移和地区经济的快速发展,区域内矿山、城乡公路沿线及边坡的沉降呈逐渐增强和扩大趋势。该案例可为岑溪地区的防灾减灾提供有力的数据与技术支持,并为丘陵山区的滑坡灾害隐患与形变分析提供思路与参考,也证明了干涉合成孔径雷达作为新兴雷达遥感测量手段,可以高效准确地对丘陵区域进行滑坡灾害隐患识别。

TOPS模式哨兵-1雷达干涉图误差校正技术

哨兵-1系统因其优质的设备参数及开放性的政策具有很高的学术及应用价值,然而其特殊的TOPS成像模式对利用该数据的干涉处理与分析提出了挑战。本文对影响哨兵-1 TOPS模式数据干涉质量的数据配准、电离层及对流层因素进行了定量化分析,提出了基于ESD,以及GPS、ECMWF等外部数据源校正的TOPS哨兵-1模式干涉图误差校正技术;以一对2016年某区域的哨兵-1 TOPS模式影像为研究数据,对其依次进行了精配准、电离层相位和对流层相位系统校正。研究结果表明,配准精度能够满足数据1/1000像元的精度要求;能去除电离层条带相位和方位向相位跳变;进而实现对流层相位约27%标准差精度的提升。此技术能够显著减小哨兵-1 TOPS模式数据的干涉误差,提高其在差分雷达干涉乃至时序差分雷达干涉等形变监测中的应用价值。

天津地区Sentinel-1A雷达影像PSInSAR地面沉降监测

利用2015-05—2016-02获取的天津地区23景哨兵-1A(Sentinel-1A)卫星IW模式影像,进行基于地面散射特性保持稳定的高相干点永久散射体干涉测量处理(PSIn SAR),获取了地面沉降速率,分析了重点沉降区域时序形变特征和成因。实验结果表明,天津地区沉降严重区域主要集中在北辰区和大寺镇,结合北辰区沉降速率图和第2、3承压含水组水位降落漏斗等值线图,分析发现地面沉降中心和地下水位漏斗大致吻合,呈现整体向东北方向偏移的趋势,得出造成地面沉降的主导因素可能为超量开采地下水的结论。

应用多时序特征的哨兵系列影像对南方丘陵区树种识别

树种分类是森林资源调查和监测的重要工作,杉木和油茶作为袁州区主要经济树种,准确获取树种空间分布信息,对产量估算和资源管理具有重要意义。以江西省宜春市袁州区为研究区,试验融合时序哨兵-1(Sentinel-1)、哨兵-2(Sentinel-2)等数据,结合中国南方丘陵区树种特点,提取植被指数、红边植被指数、地形特征和纹理特征等构建特征变量组合,分别利用分离阈值法(SEaTH)和特征权重算法(ReliefF)进行特征重要性排序和特征优选,分析各特征对树种分类的影响。结果表明:(1)在使用光谱特征和植被-水体指数的基础上加入不同特征后,树种分类精度均有提升,其中纹理特征的加入更有利于树种分类。(2)结合随机森林算法和特征权重算法(ReliefF)对树种分类的精度最高,总体精度为85.33%,Kappa系数为0.81,优于相同特征组下的支持向量机算法和分类回归树算法。

光学卫星辅助的SBAS-InSAR技术在大范围地表形变监测中的应用

工程施工对自然地貌的破坏易引发地质灾害,采用多时相合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术对地表进行形变监测可以有效预测这些灾害。然而传统的InSAR方法只能提取三维形变信息,无法分析土壤水文、植被覆盖等与形变诱因相关的地质情况。因此,使用光学遥感卫星GF-2的多光谱数据辅助多时相的哨兵-1A雷达卫星升轨影像作为数据源,采用基于角反射器的小基线集InSAR(small baselines subset InSAR,SBAS-InSAR)技术,对长庆油田第三输油管线附近进行了地表形变分析和灾害识别。应用该方法预测出41处地质灾害隐患点,灾害覆盖率为100%,识别整体精度达到92.86%,监测精度优于1 cm,验证了方法的有效性。

基于Sentinel-1和D-InSAR的地表沉降地理国情监测技术研究

为推进合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR,Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术在地表沉降地理国情监测中的应用,本文利用D-InSAR技术,以某矿区为研究对象,基于5景哨兵-1卫星(Sentinel-1)雷达影像,采用SARscape与Arc GIS软件相结合处理的方式得到了精准的成果数据,并结合实地水准观测结果对D-InSAR地表沉降监测的精度进行了对比分析。结果表明:利用D-InSAR技术进行地表沉降地理国情监测,具有较高的测量精度,且该技术具有大尺度连续覆盖能力、受天气干扰小、低成本等特点,在地理国情监测等相关领域有非常好的应用前景。

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。

基于SBAS-InSAR苏通GIL综合管廊周边地表形变监测

作为中国华东特高压交流环网合环运行的“咽喉”控制性工程,苏通GIL综合管廊周边地表形变监测意义重大.为了保证综合管廊的健康长效运转,本研究采用SBAS-InSAR技术对施工建设期间38景Sentinel-1A哨兵数据进行处理,获取了苏通GIL综合管廊周边地表时序形变结果,详细分析了管廊周边地表形变时空分布特征,并与同时期地面水准监测数据对比分析.结果显示,管廊周边地表形变与盾构施工、地质条件有着密切的联系;南岸管廊沿线未出现严重的不均匀形变;北岸地表形变随盾构施工沿管廊轴线由西北向东南发展,出现沉降漏斗;SBAS-InSAR监测的地表形变结果与水准监测结果具有一致性.SBAS-InSAR技术可为管廊周边地表形变的灾害和预警防治工作提供参考依据.

融合Deep-ResUnet和PS-InSAR的城市道路网形变灾害监测方法——以合肥市为例

针对城市道路网变形监测存在的高分辨率影像获取难、道路人工提取效率低、传统变形监测工作量大等难题,本文提出了一种基于融合Deep-ResUnet和PS-InSAR的城市道路网形变监测方法。主要思路为:首先对目标区的哨兵-1A(Sentinel-1A)影像数据进行伪彩色变换建立道路数据集;然后训练深度残差网络(Deep-ResUnet)模型并对道路网栅格进行提取;最后利用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术获取PS点形变信息与道路网栅格融合。研究结果表明,Sentinel-1A影像经过伪彩色处理后,能提高城市道路网提取的完整性,交并比提高6%~9%,道路提取精度平均提高10%左右,得到的城市道路网形变信息专题图能为城市道路变形监测和健康状况评估提供科学依据。

基于InSAR的甘孜-玉树断裂带现今地壳形变监测

1研究背景甘孜-玉树断裂带为巴颜喀啦块体和羌塘块体交界处的一条主断裂,具有较高的强震发生背景。相关研究有:闻学泽等(1985)研究认为,甘孜-玉树断裂带是中生代至今的大型活动断裂,以左旋走滑运动为主;闻学泽等(2003)针对甘孜-玉树断裂中300 km段落展开调查,拟合得到断裂带水平滑动速率最佳估值为12±2 mm/a;徐锡伟等(2003)对该断裂带第四纪以来的滑动做了相关研究,认为滑动速率达到14±2 mm/a;Lin等(2011)在玉树地震发生后,针对地震的走滑破裂段和部分错段进行了研究,认为甘孜-玉树断裂带玉树段的水平滑动速率在2-5 mm/a之间。多位专家采用多种手段对该断层的滑动速率展开了研究,统一认为甘孜-玉树断裂带运动自第四纪后以左旋走滑为主,但具体分段的走滑速率分布存在差异。因此,甘孜-玉树断裂带上,整条断裂带的滑动速率具体如何展布,运动特征如何变化,成为现今学者聚焦的一个研究点,需进一步研究讨论。

基于SBAS技术的露天煤矿地表沉降监测与分析

煤炭是一种重要的能源,在国家经济发展中起到了重要作用。为了减少煤炭开采后地面沉降带来的负面影响,对矿区地面进行监测,并研究其地面沉陷的规律是十分必要的。合成孔径雷达干涉测量技术具有全时段监测,成像不受气候影响,监测范围广等特点,相比传统监测方法优势明显。基于胜利一号露天煤矿15景Sentinel-1A影像数据,采用小基线子集方法(SBAS),对胜利一号露天煤矿进行多时相监测,获得矿区2022年10月—2023年3月时间段内地面沉降区域的分布和变化趋势。并对SBAS监测结果进行了实地勘察验证,证明了SBAS技术应用于矿区地面沉降监测的可靠性。

基于Sentinel-1数据波弗特海域海冰漂移检测技术研究

卫星遥感技术是目前对极区海冰监测的重要手段,随着卫星数据的不断优化,选择适合的漂移算法,提高海冰漂移检测的精度,对我国开展极区海冰运动研究有重要的意义。本文首先基于Sentinel-1遥感数据,采用有效的预处理方法,得到较为准确的数据集。然后针对所得数据集采用SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)特征跟踪方法,实现了对时间间隔为1 d的极区海冰漂移的速度和方向监测。最后用浮标数据对本方法进行了验证。结果表明,本文所得漂移矢量与浮标数据所得结果基本一致,与浮标数据的平均误差比仅为8.1%,从而表明该方法可以有效地实现极区海冰漂移检测,且准确性较高。

InSAR填海区地铁沿线地表沉降反演分析

为了更好地监测和掌握深圳填海区地铁工程结束后地铁沿线的地面沉降情况,该文利用TS-InSAR技术和20景2017年8月15日—2019年3月14日的Sentinel-1A SAR数据,借助POD精密定轨星历和ASTER GDEM V2分别去除轨道误差和地形相位,反演了深圳填海区2017—2019年地表沉降时间序列,并在此基础上重点分析了填海区地铁沿线地面沉降的时空演变规律以及地面沉降成因。结果显示,填海区各地铁沿线的地面沉降特征较为明显,最大沉降速率为-17.52 mm/a。其中,宝安中心、前海湾、深圳湾区段地铁沿线的地面沉降趋势较为严重,其地面沉降呈现逐渐增强和扩散趋势。