双轨道差分干涉测量技术在地面沉降监测中的应用

介绍了双轨道差分干涉测量监测地面沉降的基本原理,应用了具体的RADARSAT数据,提取出Bel-ridge油田因石油开采所造成的地表形变,并阐述了数据处理的主要步骤,实现了差分干涉结果的解译和分析。

利用雷达差分干涉测量技术获取汶川MS 8.0地震形变场

利用ENVISAT/ASAR和ALOS/PALSAR数据,结合两路差分干涉测量技术获得了汶川地震的同震形变信息和震前、震后地面在卫星视线(light of sight,简称LOS)方向上的形变特征。结果表明,汶川地震引起的地面形变范围广,程度大,地震形变沿断层向北北东向扩展,所形成的差分干涉条纹明显。地面的形变特征对于推断断层的性质,研究地震形变和地震发育特征具有重要的参考价值。另外,将同震雷达差分干涉测量的结果与利用USGS发布的汶川地震有限元断层模型(finite fault model)反演的LOS方向的形变进行了对比验证,发现二者在断裂带的上盘具有较好的一致性,但在下盘却有较大的误差。通过不同传感器干涉结果的对比发现,L波段的雷达干涉结果更能够反映汶川大地震在龙门山断裂带附近的地面形变信息。

基于合成孔径雷达差分干涉测量技术的济南轨道交通1号线地表沉降监测

针对传统水准测量点观测的工作量大、易受外界环境影响、观测结果不直观等问题,利用20景Sentinel-1A卫星数据,依托合成孔径雷达差分干涉测量技术的空中遥感、形变敏感度高、微波穿透力强、几乎不受气象制约等特点,对济南轨道交通1号线地表沉降进行监测探究,并与传统精密水准测量数据进行对比分析。结果表明:此方法可直观显示济南轨道交通1号线沿线周围地表沉降情况,且监测结果与传统精密水准测量监测结果间的一致性很高,对轨道交通建设和运营的安全管理、安全预警具有一定的参考意义。

差分干涉测量技术监测山区地表形变

本文论述差分干涉测量技术在地形复杂、植被茂密、水汽浓厚的环境下监测地表形变。本文利用ALOS-2干涉对数据,监测贵州省思南县地表形变,面积达到2500KM2,经现场核查,发现3处明显形变区,最大位移量达到7CM。其中一处形变区因地表开裂严重,政府正在组织搬迁。本次监测达到了预期目的,为下一步的监测实施积累了经验。

利用差分干涉雷达测量技术(D-InSAR)提取同震形变场

简要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术、差分干涉雷达测量技术,并对干涉测量精度进行了简单讨论.以西藏玛尼地区为例,通过三通差分干涉处理,获取了玛尼地震同震形变场.结果表明:形变场长200 km、宽115 km.干涉条纹以北东东向发震断层——玛尔盖茶卡断层为中心分布,且基本与发震断层平行;通过对干涉形变图进行分析,发震断层可分为3段,其中西段长约23 km,中段长约60 km,东段长约26 km,整个发震断层共长110 km;震中附近最大隆起斜距向位移量为162.4 cm,断层西侧最大沉降斜距向位移量为103.6 cm,震中最大地面水平位错为7.96 m.

差分干涉雷达测量技术大气延迟分析

在分析大气延迟原理的基础上,利用差分干涉像对组成闭合环,通过查看闭合环相位直方图分布来判断大气延迟的存在与否,并用差分干涉相位相加减的方法消除大气延迟的影响,利用该方法对原来不能产生干涉条纹的干涉像对进行处理,取得良好的效果。

浅谈合成孔径雷达干涉差分干涉测量(D-InSAR)技术在地铁沿线形变精细化监测中的应用

合成孔径雷达干涉技术是最近三十年发展起来的一种空间对地测量技术,目前已广泛应用于地表信息采集即地表变形采集领域。本文介绍雷达干涉测量(InSAR)和D-InSAR的基本原理,分析了合成孔径雷达干涉差分干涉测量(D-InSAR)技术相对于传统测量技术的优势与应用,重点对成像原理、干涉测量中消除区域地形相位中常用的两轨法、三轨法、四轨法等不同差分干涉方法进行了分析。

星载雷达干涉测量中角反射器的设计和安装

介绍利用基于欧空局ENVISAT ASAR卫星观测数据的雷达差分干涉测量(D-InSAR)和永久散射体干涉数据处理技术(PS)进行地面沉降活动监测时,如何简便地进行角反射器的设计和安装,来增强卫星反射信号的强度和获得较稳定的永久散射体,以便获得长时序、高相干性的卫星数据,从而实现对地面有效监测的目的。着重从角反射器的设计和安装原理、技术思路、作业步骤和过程、数据效果等方面阐述如何在星载雷达干涉测量技术中设计角反射器。为研究有关角反射器的设计提供一种思路。

基于InSAR沉降监测的建筑地基沉降变形量测量

当前,地基沉降变形量测量结果误差较大。因此,文中提出融合InSAR沉降监测技术的建筑地基沉降变形量测量方法。通过滤波处理合成孔径雷达影像,结合InSAR沉降监测原理,计算出建筑地基的最大形变梯度,采用概率积分法进行空间差值计算,求解沉降变形量测量值。结果表明,该方法的测量平均百分比误差为0.04%,沉降中心测量平均百分比误差为0.09%。

基于InSAR技术的地表形变监测与影响因素分析

地表形变引发的地质灾害屡见不鲜,尤其是在城市区域,其严重阻碍了城市化的可持续发展。为了评估城市地表形变引发地质灾害的风险,高时间空间分辨率的地表形变监测分析变得尤为重要。本文基于2019年1月至2021年1月的Sentinel-1A卫星影像,利用SBAS-InSAR以及PS-InSAR技术获取南昌市地表形变的时间序列,并结合小波周期分析和灰色关联度分析评估形变区域与气候环境的相关性。研究表明,南昌市的中心城区受到城市建设和黏土层厚度的影响,表现出大范围的沉降信号;东南部的农业生态地区由于地下水的补充而表现出抬升的信号。周期分析进一步表明南昌市地表形变皆受降水量变化的影响。本研究结合外部数据,从多个角度考察了地铁线路在变形幅度较大的地区发生沉降灾害的可能性,为防灾减灾提供参考。

基于DInSAR技术与WorldView-2影像的煤矿塌陷区信息提取研究

结合DIn SAR与World View-2光学遥感解译技术,对研究区进行多源数据处理,提取研究地区的煤矿塌陷区信息,然后对处理后的两种结果进行对比。二者既有区别,又可以互补,最终在研究区形成完整的塌陷区信息。

边坡稳定性监测雷达系统关键技术分析

分别对边坡雷达(S-SAR)系统涉及到的合成孔径技术、差分干涉测量技术、步进频率信号技术等3种关键技术进行了详细分析,并结合相应的公式推导,对各技术的功能进行了详细讨论,结果表明:1差分干涉测量技术可精确测量目标的位移变化情况,保证了边坡雷达的测量精度;2利用合成孔径技术增大天线孔径,有助于提高边坡雷达系统的方位分辨率;3步进频率信号技术可为雷达提供较高的距离分辨率,使得边坡雷达具备多目标识别的能力。

SBAS-InSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用

滩地和沙丘地区的矿区地表形变具有复杂性和特殊性,常规监测手段无法获得长期有效的监测结果,传统的雷达差分干涉测量技术(DInSAR)易受时空失相干、大气延迟等因素的影响而降低监测精度。以营盘壕煤矿2101和2201两个工作面为例,采用差分干涉测量短基线集时序分析(Small Baseline Subset-Interferometry SAR,SBAS-InSAR)技术对Sentinel-1A的84轨道的17景数据进行时序分析,获取了矿区2018年9月8日至2019年3月19日的累计沉降量和沉降速率等信息,直观地展现了矿区沉降状况。对研究区监测结果进行点、线、面的分析,发现累积沉降量和时间呈线性关系,新开采的区域的沉降在整个区域沉降中影响最大,较晚开采的区域在矿区沉降中为主要影响因素。

Stacking InSAR和IPTA技术应用于探测宁夏隆德县滑坡隐患

宁夏回族自治区隆德县是典型的黄土丘陵区,古滑坡分布广泛,坡体受河流切割作用强,属于地质灾害中易发区。本研究采用时间跨度17个月共43景Sentinel-1卫星影像,利用干涉叠加(Stacking)和相干点目标分析技术(Interferometry Point Target Analysis,IPTA)对隆德县全境滑坡隐患进行了探测,根据已有滑坡隐患记录,Stacking技术有效探测44处,有效探测率93.6%,IPTA技术有效探测37处,有效探测率78.7%。两种InSAR测量结果的最大形变速率线性相关性强(R2=0.56),测量结果相互吻合。所识别滑坡隐患主要集中在缓坡和斜坡,形变速率和坡向对2种InSAR技术的有效探测率影响较小。同时IPTA时序测量结果反映出隆德县滑坡隐患区存在4种典型形变特征。该研究结果表明联合2种InSAR方法能够更好的对隆德县滑坡隐患进行全面探测。后续将开展InSAR技术滑坡隐患测量精度验证和IPTA测量方法的改进工作。

基于InSAR技术的宁东矿区大范围地表沉陷调查研究

宁东矿区位于鄂尔多斯地台西缘,近几年地下采煤造成大面积地表沉陷,严重影响生产安全,威胁人民生命财产。In SAR可以为矿区大范围实时地表沉陷监测提供技术支持,本文使用哨兵1号数据对宁东矿区地表探测,发现大量地表沉陷区域,通过坐标转换,与该矿区地形图配准,准确调查出沉陷区位置、面积等信息,为矿区灾害预警提供有效信息。

时序InSAR技术在太原地铁沿线形变监测中的应用

城市轨道交通的建设与运营会引起地铁沿线的持续形变而造成地面沉降,给地面及地下基础设施带来安全隐患。为了解太原市首次开通运营太原地铁二号线一期线路以来沿线地面形变情况,以二号线一期工程沿线为研究对象,使用2020年6月至2021年11月共20景Sentinel-1A影像,基于永久散射体、小基线集技术对研究区进行地面形变监测。研究表明,两方法所得沉降分布情况、形变时序分析结果有很高的一致性,线路沿线最大沉降为31.96 mm,最大沉降速率为32 mm/a,存在三个较明显的沉降区域,推断与其处于大规模的不断的城市建设区域密切相关。本次研究可为后续太原市地铁建设沿线地表形变监测提供参考。

新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义

煤矿地下开采形成的采空区对地表工程和周围环境造成严重的破坏,造成沙吉海矿区周围生态脆弱,草场面积缩减。长期废弃的矿井由于不清楚地下开采情况及范围,所以难以进行有效治理。通过长时间大范围的采空区形变特征监测,对于地质灾害预防和治理来说具有重要意义。基于2017年3月19日—2019年12月22日73幅覆盖沙吉海矿区的Sentinel-1A影像,采用差分干涉测量短基线集时序分析技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)获取时序地表残余变形,此外通过克里金插值法获取了整个研究区完整的形变信息,监测到研究区平均变形速率在-148.44~38.05 mm/a,最大累积形变量达-1 418.42 mm。分别得到废弃采空区和正在开采矿井工作面的形变特征,正在开采煤矿采空区呈漏斗形变形,废弃采空区沉降呈多点分散形,变化不均匀。经过对沙吉海矿区详细的野外调查,验证了SBAS-InSAR结果的可靠性。最后,结合野外验证结果分析了煤矿采空区围绕沉降中心呈漏斗形演化的过程。研究成果可为老旧采空区治理提供参考,对采空区变形预测具有指导意义。

汶川Ms8．0级地震InSAR同震形变场观测与研究

利用InSAR技术,采用地震前后日本ALOS/PALSAR数据,提取了2008年5月12日四川汶川地震7个条带的地表同震形变场.每个形变条带南北向500 km,东西向70 km,7个形变场覆盖了映秀镇、都江堰、茂县、北川、平武和青川.结果显示,此次地震地表破裂带在北川—映秀断裂带上.地表破裂带从汶川县映秀镇西南震中附近一直到青川县苏河北侧,全长约为230 km.发震断层西北盘为抬升盘,南东盘断层附近,仍然表现为隆起区,显示出以逆冲为主的断层性质.在汶川县映秀镇西侧震中区,最大相对卫星视线向形变量达260 cm,如果全部换算成垂直形变,则两个区域的垂直相对形变达3.3 m.从北川至平通一带,卫星视线向形变范围在120-180 cm的隆起带.其中,擂鼓镇隆起形变范围170-180 cm,换算成垂直形变约在2.2-2.3 m之间.在青川苏河北附近,有70-80 cm范围的隆起形变.在雅安、峨眉山一带,以及射洪至重庆北侧一带有大范围沉降区.在重庆及其南侧区域有幅度在20-30 cm小范围隆起.由青川向东至广元、宁强一带,有形变幅度在60-70 cm的隆起区.整个形变场影响范围较大,四川盆地出现了不同程度的地表形变.

汶川M_S 8.0地震前InSAR垂直形变场变化特征研究

利用D-InSAR技术,选用汶川地震前日本ALOS/PALSAR数据,提取了汶川地震前4个条带的形变场,形变场覆盖了映秀镇、茂县、北川县、平武和青川县.结果显示,汶川地震前形变场沿断层呈"凸"状对称形变分布特征,沿发震断层附近出现隆起形变,而远离发震断层两盘均出现下沉,且随着远离断层距离的增加,沉降幅度逐步增加.在断层两侧附近的平武、北川、安县、江油一带出现了大面积形变隆起,幅度为5～10 cm,且断层西侧抬升范围大于东侧.在映秀镇和汶川地震震中附近,沿断层两侧呈现出小范围斑块状隆起,范围在10～15 cm.该隆起区域与汶川震中位置和破裂最强烈段落基本一致.在远离断层的两盘区域出现沉降,绵阳至成都一带沉降范围在0～-10 cm之间,松潘至文县一带沉降范围在-5～-10 cm之间.研究表明对于处于闭锁阶段的逆冲断层,震前的垂直变形可能是其主要变形特征.虽然获得的震前形变变化可能存在5 cm的DEM和对流层大气延迟造成的误差,但这种震前垂直形变场变化趋势仍然存在,可能为地震监测预报提供科学依据.

轨道误差对InSAR数据处理的影响

轨道参数是InSAR数据处理中一个重要的参数,对从最初的图像配准到最后的高程值或形变值图像生成都有着重要的影响。含有误差的轨道参数造成基线误差以残差条纹的形式存在于干涉图中。完全去除残差条纹要求轨道绝对精度低于1mm,目前的定轨精度远不能满足要求。这里推导了轨道误差和残差干涉条纹的关系,分析了轨道误差对高程值和形变值影响的特点,提出采用二次多项式拟合的方法去除残差干涉条纹,并以巴姆地区的ENVISAT数据证明了提出方法的有效性。